1、前言
? ? ? ? 打算在這一個專欄中,分享一些本科控制題電賽期間的經驗,和大家共同探討,也希望能幫助剛剛參加電賽的同學,了解一些基本的知識。一些見解和看法可能不同或有錯誤,歡迎批評指正。
? ? ? ? 在本文中,主要介紹筆者在電賽期間見過或者使用過的模塊,并對它們做出一定評價,希望對大家選用相關模塊有所幫助。另外本專欄不定期更新,主要是想起什么寫什么(汗)。
? ? ? ? 注:
????????1、本文使用到的一些模塊圖片,基本來源于網絡截圖,僅用來學習參考,非商用,侵刪。
? ? ? ? 2、本文完全免費閱讀,如果你發現某天文章被設置了“VIP權限”,請私信我解除(非筆者所為)。
2、電源模塊
? ? ? ? 筆者認為,電源模塊是整個電賽作品的核心,一款優秀的電源可以確保作品的安全穩定(相信燒過板子的同學深有感觸)。
2.1? LM2596降壓模塊
? ? ? ? 使用方法及注意事項?
? ? ? ? 1、“IN+”和“IN-”是輸入端,“+”代表正極,“-”代表負極;輸出端同理,“OUT+”和“OUT-”,使用時需要小心,別把輸入輸出高反、正負極搞反(這是萌新最容易犯的錯誤)。
? ? ? ? 2、若想調節輸出電壓,通過旋轉圖中的藍色可調電阻器即可,具體逆時針還是順時針電壓變大,筆者忘記了(汗),可以看看產品說明。在旋轉過程中,需要小心螺絲刀滑落下來接觸到模塊導致短路,這里建議由兩位同學一起操作:一位同學只需旋轉旋鈕,另一位同學用萬用表量電壓,告知同伴大了還是小了就行。
? ? ? ? 3、該模塊是降壓模塊,顧名思義,只能降壓,不能升壓。所以不要妄想把12V的電池升壓到24V。另外模塊本身也有一定壓降,所以基本無法實現12.1V輸入,12V輸出,最小壓差基本在0.7V作用(具體多少筆者記不太清了)。
? ? ? ? 基于第三點,筆者希望大家注意到,我們的鋰電池電壓不是恒定的,以3S鋰電池為例,充滿電時的電壓為12.6V。倘若你在電池滿電的時候,將該模塊的輸出電壓調節在12V,則隨著電池的使用,電池電壓下降到12V甚至更低,此時的輸出電壓將不能穩定在12V。所以筆者建議大家將輸出電壓調節在10V-11V之間,(具體看你電池電壓一般用到多低才充電,小心過放!)。
????????優點
? ? ? ? 1、價格比價便宜(某寶只要3-4塊錢),適用于大多數電賽場景,也是筆者的實驗室采購較多的模塊。
? ? ? ? 2、使用較為簡單,也可結合排針、PCB、洞洞板,制作多路電源(幾個模塊拼一起,輸出11V、6V、5V等供使用)。
? ? ? ? 缺點
????????1、負載較大時,紋波表現較差(筆者未實測,相關見解是從某站看到的)
? ? ? ? 2、芯片宣傳最大3A電流,但實際2A以上發熱就比較厲害,使用過程中需要注意電源芯片的溫度。如果溫度過高(手摸上去后,燙得都堅持不住那種,就必須加了,微微發熱是沒事的),記得加散熱片上去。購買散熱片時,注意散熱片的尺寸,筆者買的是9*9mm的,如下圖所示(有money的同學可以買銅塊的散熱片)。
?2.1? 其余模塊
? ? ? ? 其他的電源模塊也有很多,例如TPS5430等,筆者主要用LM2596以及實驗室自制的模塊,對其他模塊了解并不多。但模塊大致都差不多,只需要注意功率、散熱、接線即可。
3、直流電機驅動模塊
? ? ? ? 特別注意,電機驅動模塊在使用過程中,要時刻關注電機的運動狀況,嚴禁電機堵轉運行(此時的電流會非常大!!!容易燒毀驅動!!!)。最常出現的情況就是,小車巡線時,不小心跑出去了,撞在墻上堵轉,此時應該及時拿起小車、斷電,而不是愣在那里看著傻樂。另外平時注意理線,不要拖著幾根杜邦線線(甚至一個電池、燒錄器)在跑車,避免導線卷入輪子導致堵轉。
? ? ? ? 另外,在長時間跑車后(連續調試了好幾輪了),需要關注電機驅動芯片/MOS管的發熱狀況,如果是那種手摸上去都燙的受不了的話,就要注意散熱了。
3.1 L298N
? ? ? ? 這款驅動相信大家再熟悉不過了。但筆者對其的評價是,僅適合初學者學習電機PWM驅動,并不適合打電賽(當然,如果你們實驗室只能提供這種驅動打比賽,那就將就著用吧【淚目】)。
使用方法及注意事項?
? ? ? ? ?詳細使用方法筆者不做解釋,網上已經有許多資料了。這里的需要注意的是,如果你想對輸出進行PWM控制,那就需要將圖中“通道A/B使能”上的跳線帽拔掉,在使能端用PWM信號進行控制。這么做的原因是,在使用跳線帽的情況下,使能信號會被強行上拉為100%占空比,也就是滿電壓輸出,在去除跳線帽轉而使用PWM控制時,就可以任意調節占空比了。
? ? ? ? 此外,由于L298N內部是三級管組成的驅動電路,所以提供的PWM信號的開關頻率不建議特別高(三極管扛不住),一般推薦10KHz(筆者MOS管一般也用這個頻率)。這個開關頻率一定要特別注意,在代碼配置中,不要想當然,覺得自己配置出來的就一定是10KHz,建議配置完,要用示波器看一下配置引腳的PWM頻率對不對。
? ? ? ? 最后,在L298N的實物圖中,我們可以發現有一個“5V供電”的端子,有的同學會使用這個端子作為單片機的供電。筆者的建議是,如果你是初學者,還在跑51單片機的小車,這么供電沒太大問題;但是如果你是打電賽的,那我非常不推薦使用該模塊的5V供電。原因是該模塊的5V供電是由7805這顆LDO產生的,它主要負責給驅動芯片供電。如果再給單片機供電,LDO的發熱和功耗會比較大,而且一旦模塊損壞,?也會對后面的電路產生影響。
? ? ? ? 關于上面這段,筆者寫完后,不知道對不對,自己內心是不推薦大家使用模塊上的5V的,但是又沒有一個很好的理由去說服大家。大家姑且看看吧,自己還是推薦使用單獨的電源模塊給單片機供電,畢竟單片機是整個系統的“心臟”。而且電機驅動對電源的沖擊也比較大。
???????優點
? ? ? ? 1、便宜,適合新手練習小電機的PWM控制。
? ? ? ? 缺點
????????1、驅動功率比較低,最大貌似只有3A。
? ? ? ? 2、內部是三極管驅動,模塊工作時,發熱比較厲害。
? ? ? ? 3、模塊體積比較大(因為帶了個大散熱片),搭車的時候,布局不是特別方便。
?3.2?TB6612
? ? ? ? ?這個模塊筆者很久沒有使用了,也沒有具體研究使用方法,網上應該也有很多使用方法,這里就不提了(主要是懶doge)。該模塊我個人覺得會比L298N好一些,有條件還是用這個吧。
???????優點
? ? ? ? 1、性能較好(筆者的主觀臆斷),打電賽夠用。
? ? ? ? 2、體積小,基本不占小車的空間。
? ? ? ? 缺點
????????1、驅動功率較低,輸出平均電流1.2A,峰值3.2A。(數據來源于芯片的數據手冊)
?3.3?大功率電機驅動
? ? ? ? 這款驅動是筆者使用的第一款MOS管驅動,性能超級強悍(當然價格也十分感人,基本要過百),使用方法與L298N類似,IO高低電平控制電機方向,PWM控制轉速。
???????優點
? ? ? ? 1、MOS管驅動,搭載的是IRLR7843TRPBF(30V/120A,應該是這顆,具體記不得了)。
? ? ? ? 2、MOS管上擁有超大散熱片(綠色的那塊),無需擔心發熱問題。
? ? ? ? 3、帶光耦隔離。
? ? ? ? 4、PCB反面擁有超大面積和厚度的搪錫。
? ? ? ? 缺點
????????1、一個字:貴!
?3.4?得科電機驅動
? ? ? ? ?這款驅動如果是打旅游機器人的同學應該比較熟悉,來自“得科技術”的一款MOS管驅動,當然性能和3.3節那款一樣強悍。不過控制方式不太一樣,應該是兩路PWM同時起到控制方向和轉速的功能,具體看使用手冊。
???????優點
? ? ? ? 1、MOS管驅動,搭載的是HY4008(80V/200A)。
? ? ? ? 2、帶光耦隔離。
? ? ? ? 3、PCB背面也擁有搪錫。
? ? ? ? 缺點
????????1、還是一個字:貴!
3.5?智能車電機驅動
? ? ? ? 未完待續,挖坑ING。。。
4、尋跡模塊
????????未完待續,挖坑ING。。。
5、電池(電源)
????????未完待續,挖坑ING。。。
6、攝像頭模塊
????????未完待續,挖坑ING。。。
7、步進電機驅動模塊
????????未完待續,挖坑ING。。。
8、藍牙模塊
????????未完待續,挖坑ING。。。