玩转树莓派

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本文作者:李德强
          第四节 电调
 
 

        现在我们要讲到一个非常好玩的部件——电调。电调的作用非常大,它可以非常准确的控制电机的转数。然而,对于小四轴来讲并不需要电调来控制电机,现在世面上的小四轴飞控板都可以直接对4个有刷电机做调速。我们这里讲的电调都是无刷电调,为我们要制作的大型四轴飞行器(以后称“大四轴”)做控制准备。在我们讲《两轮自平衡小车》时,提到过有刷电调的控制原理。但这里我们主要对无刷电调做一些说明,先来看看无刷电调的样子:
 



        上图中电调左侧有两根电源线,红色接电源的正极,黑色接电源的负极;左侧还有3条细线并排在一起,分别为红黑白,它们分别是控制信号的正极线、负极线、信号线;右侧有3根黑色的线,分别接电机的3条电源线。接线图如下:

 




        电调是通过接收PWM信号对电机进行控制的,PWM信号又称空占比。电调的PWM信号通常是500Hz,也就是说每一个信号时间长2ms。对于电调所接受的信号中高电平时长通常是1.0ms到2.0ms。我们分别对有刷电调和无刷电调的控制做一下说明:

        有刷电调:高电平时长1.0~1.5ms 有刷电机反转;高电平时长1.5ms~2.0ms有刷电机正转,越接近1.0ms电机反转越快;越接近2.0ms电机正转越快;而越接近1.5ms电机越慢或停止。
        无刷电调:高电平时长1.0~2.0ms 无刷电机正转。如需要无刷电机反转,则对无刷电机的3条电源线的任意2条反接。


        对于无刷电调对电机的转数控制,我们用PWM信号图来看一下(注意,这是无刷电调控制电机的示意图,有刷电调不是这样的):




        明白了电调控制电机的方法之后,我们就可以通过树莓派来写程序控制电机了,但是在树莓派与电调接入时有一点需要注意。就是电调的信号线与树莓派的GPIO接口接线时,一定要加入光耦隔离器。不然的话,如果外部电源的电压很高,信号线的电源不稳,或者电调出现短路时,很容易把树莓派烧毁。所以,安全起见,一定要在电调和树莓派之间加入光耦隔离器。此外加入光耦隔离器的另一个好处是,防止电调、电机的电流对树莓派GPIO口的信号干扰,这样我们在后面要使用电子陀螺仪时,电调、电机电流对陀螺仪的干扰。

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