1、大總結L298N 的詳細資料驅動直流電機和步進電機電機驅動電路；電機轉速控制電路（PW 信號）主要采用L298N,通過單片機的I/O輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機進 行正反轉，停止的操作，輸入引腳與輸出引腳的邏輯關系圖為I 29SN 功繼 d 塊IniJG慫、1X1O證轉1O1JStK1111O件止驅動原理圖方案二：利用L298N構成電機馳動電路.L298N是SGS公司的產品.內部包含4通道邏輯馳動電路，是一種二相和四 相電機的專用驅動器， 即內含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅動器， 接收標 準TTL邏輯電平信號，可驅動46趴2A以下的電機。其引腳排列如下圖所示.OLTls OUT2

2、利OUT3. OLT4上間分別接2個電動機INI. IN2. IN3. IN4引腳從單片機接輸入控制電平控制電機的正反轉*ENA. ENB接控制使能端.控制電機的停轉。L298的邏輯功能衣如卜所4】:電機轉動狀態編碼:左電機右電機左電機右電機電動車運行狀態IN1IN21X3IN41010正轉正轉前行1001正轉反轉左轉1011正轉停以左電機為中心服地左轉0110反轉正轉右轉1110停正轉以右電機為中心原地右轉0101反轉反轉啟退對于電機的調速我們采用 PWMiMI 速的方法。艮原理就圧開關管在一個周期 內的導通時間為 t,周期為 T,則電機兩端的平均電壓 U=Vcc*(t/T)=a Vcc.其

3、 中* =t/T(占空比),Vcc 墾電源電 J1L 電機的轉速與電機兩端的電壓成比例* 而電機兩端的電壓與控制波形的占空比誡 IE 比，因此電機的速度與占空比成比 例，占空比越大，電機轉得越快。在硬件電路的連接卜.*我們將單片機的 P2. 023 口分別連接到 298 的 IXIINJ 匕 通過改變 P2. 02+3 口上的高低電 平變化以控制小車的前進方向通過改變 F2.02,3n 上的高低電平的占空比以 控制電機的轉速。PW配會橋式驅動電路 L298N,實現直流電機調速.非常簡單，且調速范圍 大岡此我們選用方案二。另外我們特別在冑流電機的電樞兩竭井聯一個嵐片電容 104,以穩定電機的 電

4、爪不致對單片機造成干擾。實際的使用效果也不錯，省掉了通過光耦隔肉 TPL521 實現單片機輸出信號與電機驅動倍號隔離的環節*節約了成木。L298N電機驅動模塊圖？?1.1實物圖?？1.2原理圖?？1.3各種電機實物接線圖？1.4各種電機原理圖？1.5模塊接口說明？L298N 電機驅動模塊圖1.1實物圖1.2原理圖止面背面JP223460UT1OUT2OUT3OUT4mI2_Fn14INPUT158JPl+3vcc1J34senseAsenseBGNDenableAenableBVss VsIUTA-JP31234VCCTOUTAOUTB-OUTCOTTOOUTPUT3V&l1POWTR

5、L29SX1.3各種電機實物接線圖直流電機實物接線圖電機電壓芯片電壓刃芯片電壓刃高電平使能電機轍出馬電平使能電機輸出高低電平輸入高低電平輸入 高低電平輸入 高低電平輸入單片機信號輪入亶流電機I4相步進電機實物接線圖+ 5 GND Ucc C- 8- A- AD+高電平使能電機輸岀高電平使.能電機輸岀高低電平輸入高低電平輸入高低電平輸入高低電平輸入3相步進電機實物接線圖+ 5 GND Ucc - C-3-A- AD+電機電壓DCBA11V11 相相1相捆公線芯片電壓芯片電壓相步進電機：n電機電壓C1 B1相i1 相芯片電壓丹芯片電壓丹單片機信號輸入12 U：SEN2EN1IN4_91N3IN2I

6、 NI_單片機偉號輸入高電平使能電機輸出 寓電平使能電機輸出高低電平輸入高低電平輸入高低電平輸入1U：N2:N1M_N3N2NI 01021.4各種電機原理圖直流電機原理圖步進電機原理圖DID203D1.5模塊接口說明+5V:芯片電壓5V。VCC電機電壓，最大可接50V。GND共地接法。A-D-:輸出端，接電機。AD+:為步進電機公共端，模塊上接了VCCEN1、EN2高電平有效，EN1、EN2分另U為IN1和IN2、IN3和IN4的使能端。IN1 IN4:輸入端，輸入端電平和輸出端電平是對應的。vcc接單片機接平片機M0TO2按羊片機IN20UT2接單片機 接單M機 高疤平有鍛 接單片銳高赳平

7、有嫌INI-0UT3p+sv接單片機任二T /1倂J接單片機匹 f 接單片機更1+接單片機ENAA線圈C線圈D線圈D5 D6I 071 DSD1-D3: 3A 400VHMUT011N4OUT1IN3 |X iifc電機1OUT4D1 -DS 3A 4D0VL298N模塊OUT1OVT2OUTS14VCCQOD+fD-5 B+p B-5 C+VRBF1時，U1A輸出高電平，U2A輸出高電平經反相器變為低電平，電機正轉。同理VIvVRBF1時，電機反轉。電機正反轉可控制抽氣機抽出氣體的流量，從而改變爐體壓強。(2)虛線框圖2中，U3A U4A兩個比較器組成雙限比較器，當VBVA VIvVB時輸出

8、高電平。VA VB是由爐體壓強轉感器轉換電壓的上下限，即反應 爐體壓強控制范圍。根據工藝要求，我們可自行規定VA VB的值，只要爐體壓強在VA VB所確定范圍之間電機停轉(注意VB VRBFVVA如果不在這個范圍內，系統不穩定)。(3)虛線框圖3是一個長延時電路。U5A是一個比較器，Rs1是采樣電阻，VRBF2是電機過 流電壓。Rs1上電壓大于VREF2電機過流，U5A輸出低電平。由上面可知，框圖1控制電 機正反轉，框圖2控制爐體壓強的紋波大小。當爐體壓強太小或太大時， 電動機轉到兩端固 定位置停止，根據直流電機穩態運行方程3:U= CeN+Raia3個虛線框圖組成。*4JljVRK1ILIt

9、tOR4*tfKKifXCWRa電樞回路電阻。電機轉數N為0，電機的電流急劇增加，時間過長將會使電機燒壞。但電機起動時，電機中 線圈中的電流也急劇變大，因此我們必須把這兩種狀態分開。長延時電路可把這兩種狀態區分出來。長延時電路工作原理：當Rs1過流U5A產生一個負脈沖經過微分后，脈沖觸發555的2腳，電路置位，3腳輸出高電平，由于放電端7腳開路，C1, R5及U6A組成積分器開始積分，電容C1上的充電電壓線性上升，延時運放積分常數為100R5C1。當C1上充電電壓，即6腳電壓超過2/3 VCC,555電路復位，輸出低電平。電機啟動時間一般小于0.8 s,C1充電時間一般為0.81 s。U5A輸

10、出電平與555的3腳輸出電平經U7相或，如果U5A輸出低電平大于C1充電時間，U7在C1充電后輸出低電平由與門U8輸入到L298N的6腳ENA端使電機停止。 如果U5A的輸出電平小于C1充電時間，6腳不動作電機的正常啟動。長延 時電路吸收電機啟動過流電壓波形，從而使電機正常啟動。F圖是其引腳圖:CURRENT SENSING BOUTPUT 4OUTPUT 3INPUT*ENABLESINPUTSLOGIC SUPPIY VOLTAGE VssGNDIMPUTEENABLE AINPUT 1SUPKY VOLTAGE *OUTPUT 2OUTPUT 1CURRENT SENSII4G A1、1

11、5腳是輸出電流反饋引腳，其它與L293相同。 在通常使用中這兩個引腳也可以直接接地。上圖是其與其中：為電機每極磁通量;Ce為電動勢常數；N為電機轉數；la為電樞電流;NX6S QI一51單片機連接的電路圖。OUT2OUT?ENA+VSENBOUTISENSE AVDD51112VCC 5V圖圖8小彳哪動電路小彳哪動電路小乍詢輪轉向采冃舵機恥動.后輪久加電機蘇動芯片L298蘇動其電路圖如圖6。小車電機為直流減速電機.帶有為輪組.考慮不需調速功能.采用電機驅動芯片L298N , L298N為單塊集成電路，高電壓高電流四通道驅動,設計用來接 收DTL或者TTL邏輯電平.驅動感性負我（比如繼電器 直流

12、和步進馬達）.和 開關電源晶體憐。內部包含4通道邏輯柴動電路其額定工作電流為1A.垠人 可達1.5A. Voss電壓垠小4.5V,最大可達36A W電壓最大值也是36匕經 過實驗，Vs電壓應該比Voss電壓髙.否則有時會出現失控現象表1是其便 夠.矗入41惻和撿山VI盅MKiM創.其中舵機采SERVO。它是一種位置伺服裝置.適用于那些需要角度不斷 變化并可以保持的控制系統。苴工作原理是:控制信號由接收機的通道進入信號 調制芯片.獲得直流俊置電壓.它內部有-個基準電粘產生周期為20ms.寬 度為1.5msM基準信號.將獲得的直流偏置電斥與電位器的電壓比較.獲得電 壓差輸也 最后電壓差的止負輸出到

13、電機驅動芯片決定電機的正反轉當電機 轉謹定時.通過級聯減速閔輪帶動電位器旋轉.便御電壓差為 6 電機停止轉 動。控制方式是改變單片機的個定時器中斷的初值,將20ms分為兩次中斷執 行.一次短定時中斷和一次長定時中斷。這樣既審省了硬件電路.也減少了軟件 開銷.控制系統工作效率和控制命度都很高。具體的設計過程：例如想訃舵機轉向左極限的角度.它的正脈沖為2ms.則負 脈沖為20ms-2ms=18ms,以開始時在控制口發送高電平.然后設置定時器在2ms后發生中斷，中斷發生后,在中斷程序里將控制口改為低電平，并將中斷 時間改為18ms再a 18ms進入下一次定時中斷再將控制口改為高電平并 將定時器初值改

14、為2ms.等待下次中斷到如毗 復實現PWM信號輸出型舵 機。用修改定時器中斷初值的方法巧妙形成了脈沖倍號.詞整時何段的寬度便可 使伺服機靈活運動L298應用實例實例一：用L298驅動兩臺直流減速電機的電路。引腳6,9可用于PWM控制。如果機器人項目只要求直行前進， 則可將5，10和7,12兩對引腳分別接高電平和低電平，僅用單片機的 兩個端口給出PWM言號控制6,11即可實現直行、轉彎、加減速等動作。實例二：用L298實現二相步進電機控制。步進電機原理及其使用說明一、前言步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下， 電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈

15、沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有 周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的 非常的簡單。雖然步進電機已被廣泛地應用， 但步進電機并不能象普通的直流電機， 交流電機在常規 下使用。它必須由雙環形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。 因此用好步進 電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業知識。目前,生產步進電機的廠家的確不少，但具有專業技術人員，能夠自行開發，研制的廠 家卻非常少，大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿 制階段。

16、這就給用戶在產品選型、使用中造成許多麻煩。簽于上述情況，我們決定以廣泛的感應子式步進電機為例。敘述其基本工作原理。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機改進時有所幫助。二、感應子式步進電機工作原理（一）反應式步進電機原理由于反應式步進電機工作原理比較簡單。下面先敘述三相反應式步進電機原理。1結構:電機轉子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉子齒軸線錯開。0、1/3疋、2/3T,（相鄰兩轉子齒軸線間的距離為齒距以疋表示），即A與齒1相對齊，B與齒2向右錯開1/3T,C與齒3向右錯開2/3T,A與齒5相對齊，（A就 是A,齒5就是齒1）下面是定轉子的展開圖：2、旋轉：如A相

17、通電，B, C相不通電時，由于磁場作用，齒1與A對齊，（轉子不受任何力以下均同）。如B相通電，A,C相不通電時，齒2應與B對齊，此時轉子向右移過1/3T,此時齒3與C偏移為1/3T,齒4與A偏移（T-1/3T）=2/3T。如C相通電，A,B相不通電，齒3應與C對齊，此時轉子又向右移過1/3T,此時齒4與A偏移為1/3T對齊。如A相通電，B,C相不通電，齒4與A對齊，轉子又向右移過1/3T。這樣經過A、B、C、A分別通電狀態，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機轉子向右 轉過一個齒距，如果不斷地按A,B,C, A通電，電機就每步（每脈沖）1/3T,向右旋轉。如按A, C, B, A通電，電機就反轉

18、。由此可見：電機的位置和速度由導電次數（脈沖數）和頻率成-對應關系。而方向由CEA導電順序決定。不過，出于對力矩、平穩、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A這種導電狀態，這樣將原來每步1/3疋改變為1/6To甚至于通過二相電流不同的組合，使 其1/3T變為1/12T，1/24T,這就是電機細分驅動的基本理論依據。不難推出：電機定子上有m相勵磁繞阻，其軸線分別與轉子齒軸線偏移1/m,2/m（m-1）/m,1。并且導電按一定的相序電機就能正反轉被控制這是步進電機旋轉的物理條 件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進電機，出于成本等多方面考慮，市場上一般以二、

19、三、四、五相為多。3、力矩：電機一旦通電，在定轉子間將產生磁場（磁通量）當轉子與定子錯開一定角度產生力F與（d/d0）成正比其磁通量=Br*S;Br為磁密；S為導磁面積；F與L*D*Br成正比；L為鐵芯有效長 度；D為轉子直徑；Br=NI/RNI為勵磁繞阻安匝數（電流乘匝數）R為磁阻。力矩=力*半徑力矩與電機有效體積*安匝數*磁密 成正比（只考慮線性狀態）因此，電機有效體積越大，勵磁安匝數越大，定轉子間氣隙越小，電機力矩越大，反之 亦然。（二）感應子式步進電機1、特點:感應子式步進電機與傳統的反應式步進電機相比，結構上轉子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提

20、供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用 比較好，使其在運轉過程中比較平穩、噪音低、低頻振動小。感應子式步進電機某種程度上可以看作是低速同步電機。一個四相電機可以作四相運 行，也可以作二相運行。（必須采用雙極電壓驅動），而反應式電機則不能如此。例如：四相，八相運行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍運行方式不難發現其條件為C= ,D=。一個二相電機的內部繞組與四相電機完全一致， 小功率電機一般直接接為二相， 而功率 大一點的電機，為了方便使用，靈活改變電機的動態特點，往往將其外部接線為八根引線（

21、四 相），這樣使用時，既可以作四相電機使用，可以作二相電機繞組串聯或并聯使用。2、分類感應子式步進電機以相數可分為：二相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。以機座號（電機外徑）可分為：42BYG（BYG為感應子式步進電機代號）、57BYG 86BYG 110BYG（國際標準），而像70BYG 90BYG 130BYG等均為國內標準。3、步進電機的靜態指標術語相數：產生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數，常用 拍數：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數或導電狀態用 距角所需脈沖數，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即 行方式即m表示。n表示，或指電機轉過一個齒AB-BC-CD-DA-AB四相八拍運

22、A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。步距角：對應一個脈沖信號，電機轉子轉過的角位移用0表示。0=360度（轉子齒數J*運行拍數），以常規二、四相，轉子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為0=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為0=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。定位轉矩：電機在不通電狀態下，電機轉子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）靜轉矩：電機在額定靜態電作用下，電機不作旋轉運動時，電機轉軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積（幾何尺寸）的標準，與驅動電壓及驅動電源等無關。雖然靜轉矩與電磁激磁安匝數成正比，與定齒轉子間的氣隙有關

23、， 但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發熱及機械噪音。4、步進電機動態指標及術語1、 步距角精度：步進電機每轉過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示： 誤差/步距角*100%。不同運行拍數其值不同， 四拍運行時應在5%之內，八拍運行時應在15%以內。2、失步： 電機運轉時運轉的步數，不等于理論上的步數。稱之為失步。3、 失調角：轉子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉必存在失調角，由失調角產生的誤差，采用細分驅動是不能解決的。4、最大空載起動頻率：電機在某種驅動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況 下，能夠直接起動的最大頻率。5、最大空載的運

24、行頻率：電機在某種驅動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高 轉速頻率。6、運行矩頻特性：電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關系的曲線稱為運行 矩頻特性，這是電機諸多動態曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據。如下圖所示：其它特性還有慣頻特性、起動頻率特性。電機一旦選定，電機的靜力矩確定， 而動態力矩卻不然， 電機的動態力矩取決于電機運 行時的平均電流（而非靜態電流），平均電流越大，電機輸出力矩越大，即電機的頻率特性 越硬。如下圖所示：其中，曲線3電流最大、或電壓最高；曲線1電流最小、或電壓最低，曲線與負載的交 點為負載的最大速度點。要使平均電流大，盡可能提高驅動電壓，使采用小電

25、感大電流的電機。7、 電機的共振點：步進電機均有固定的共振區域，二、四相感應子式步進電機的共振 區一般在180-250pps之間（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角為0.9度），電機驅 動電壓越高，電機電流越大，負載越輕，電機體積越小，則共振區向上偏移，反之亦然，為使電機輸出電矩大，不失步和整個系統的噪音降低，一般工作點均應偏移共振區較多。8、 電機正反轉控制：當電機繞組通電時序為AB-BC-CD-DA或（）時為正轉，通電時序為DA-CA-BC-AB或（）時為反轉。三、驅動控制系統組成使用、控制步進電機必須由環形脈沖，功率放大等組成的控制系統，其方框圖如下:1脈沖信號的產生脈沖信號一

26、般由單片機或CPU產生，一般脈沖信號的占空比為0.3-0.4左右，電機轉速越高,占空比則越大.2、信號分配我廠生產的感應子式步進電機以二、四相電機為主，二相電機工作方式有二相四拍和二相八拍二種，具體分配如下：二相四拍為AE-AE4B-AB,步距角為1.8度；二相八拍為AB-B-AB-mBWB,步距角為0.9度。四相電機工作方式也有二種，四相四拍為AB-BC-CD-DA-AB,步距角為1.8度；四相八拍為AB-B-BC-C-CD-D-AB,（步距角為0.9度）。3、功率放大功率放大是驅動系統最為重要的部分。步進電機在一定轉速下的轉矩取決于它的動態平均電流而非靜態電流（而樣本上的電流均為靜態電流）

27、。平均電流越大電機力矩越大，要達到平均電流大這就需要驅動系統盡量克服電機的反電勢。因而不同的場合采取不同的的驅動方式，到目前為止，驅動方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅動、 恒流、細分數等。為盡量提高電機的動態性能，將信號分配、功率放大組成步進電機的驅動電源。我廠生產的SH系列二相恒流斬波驅動電源與單片機及電機接線圖如下：說明：CP接CPU脈沖信號（負信號，低電平有效）OPTO接CPU+5VFREE脫機，與CPU地線相接，驅動電源不工作DIR方向控制，與CPU地線相接，電機反轉VCC直流電源正端GND直流電源負端A接電機引出線紅線接電機引出線綠線B接電機引出線黃線-接電機引出線藍線

28、步進電機一經定型， 其性能取決于電機的驅動電源。步進電機轉速越高， 力距越大則要求電機的電流越大，驅動電源的電壓越高。電壓對力矩影響如下：4、細分驅動器在步進電機步距角不能滿足使用的條件下，可采用細分驅動器來驅動步進電機，細分驅動器的原理是通過改變相鄰 （A, B）電流的大小，以改變合成磁場的夾角來控制步進電機運轉的。斛信號斛信號LTCPOPTOA去FREEBDEBVCC GND力矩單1T機或CH步進電機有步距角（涉及到相數）、靜轉矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。1步距角的選擇電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個

29、當量電機應走多少角度（包括減速）。電機的步距角應等于或小于此角度。目前市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度（三相電機）等。2、靜力矩的選擇步進電機的動態力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。一般情況下，靜力矩應為摩擦負載的2-3倍內好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸）3、電流

30、的選擇靜力矩一樣的電機， 由于電流參數不同， 其運行特性差別很大，可依據矩頻特性曲線圖，判 斷電機的電流（參考驅動電源、及驅動電壓）綜上所述選擇電機一般應遵循以下步驟：4、力矩與功率換算步進電機一般在較大范圍內調速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量， 力矩與功率（一）步進電機的選擇換算如下：P=Q M Q =2n n/60 P=2nnM/60其P為功率單位為瓦，Q為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉速，M為力矩單位為牛頓米P=2nfM/400（半步工作）其中f為每秒脈沖數（簡稱PPS）（二）、應用中的注意點1、步進電機應用于低速場合-每分鐘轉速不超過1000轉， （0.9度時6666P

31、PS）,最好在1000-3000PPS（0.9度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時電機工作效率高，噪音低。2、步進電機最好不使用整步狀態，整步狀態時振動大。3、 由于歷史原因，只有標稱為12V電壓的電機使用12V外，其他電機的電壓值不是驅動電壓伏值，可根據驅動器選擇驅動電壓(建議：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V)，當然12伏的電壓除12V恒壓驅動外也可以采用其他驅動 電源，不過要考慮溫升。4、轉動慣量大的負載應選擇大機座號電機。5、電機在較高速或大慣量負載時，一般不在工作速度起動，而采用逐漸升頻提速，一電機 不失步，二可以減少噪音同時可以提高停止的定位精度。6、 高精度時