为高中学生设计便宜的1.5V / 12V直流电动机驱动器


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我正在为9年级的高中学生介绍电路,作为专门的工程学科的一部分。学生事先没有接触过电路的知识。

作为本模块的一部分,我想设计一个电动机驱动器,供学生使用面包板或烙铁来构建。在课程的后期,需要电动机驱动器来驱动一些机械设备。

有问题的电动机是如下所示的直流业余电动机。我的选择受价格驱动(这些电机的清仓价为$ 1 / ea)。

在此处输入图片说明

1.5VDC,650 mA M-13-2270-1.5V

在此处输入图片说明

12 VDC,650毫安MF-26CS-18165-12.0V

要求

我的问题是将直流电动机驱动器设计为以下规格:

  • 双向(正向和反向驱动)
  • 通过按钮/拨动开关进行控制。一对“前进/后退”按钮,或者“前进/后退”方向切换和“前进”按钮。
  • 驱动两种电机-1.5VDC,650 mA M-13-2270-1.5V或12 VDC,650mA MF-26CS-18165-12.0V。我计划使用1.5V电动机来驱动小型齿轮传动机构,并使用12V电动机作为模型电梯的“绞车”。
  • 便宜-不到5美元的零件。便宜一点更好。假设班级人数为30名学生,所以我可以订购50或100的散装零件,这将有助于降低成本。
  • 最好是面包板式的,这样零件就可以为明年的学生重新使用。

可能的解决方案

我考虑过一种价格低廉的SN754410四通道半H桥IC(从eBay,即香港,每颗$ 0.80 / ea)。但是,它的输出电压为4.5-36 VDC。我相信这可能会导致1.5V电动机散发出烟。

另一方面,我考虑了由诸如2N2222之类的廉价分立晶体管构成的H桥。但是,我不确定这种H桥的功率限制。它也涉及至少十二个部分,对于以前从未处理过电子产品的学生来说可能有点困难。

问题

我可以使用哪些晶体管,IC或其他开关组件来构建可处理1.5和12 VDC直流电动机的直流电动机驱动器?如果我对主要组件有所了解,就可以自己设计所有辅助组件(开关,偏置电阻,有什么用)。

它必须便宜(我们需要30个),并且可由9年级学生及其老师建造。(我不是老师。)

如果可以将SN754410的输出电压降低到与1.5VDC电机友好的水平,那将是解决我的问题的非常简单的方法。


我本人几乎没有实际的电子经验,但是如果有指导,我愿意参加RTFM。

如果需要,学校可以在铣床上制造基本的PCB。


它是否特别需要为H桥或类似桥?DPDT开关可以使电动机反转(只需将另一端的另一端连接到电动机即可)。
PeterJ 2013年

@PeterJ:不需要是H桥,不。您是否愿意张贴“使用DPDT开关”作为答案并收集您的投票?
叶立昂2013年

出于利益考虑,我仍然对“电子答案”感兴趣。主要用于扩展到需要电子控制的更高级的情况。也许当学生达到12年级并学习如何对微控制器进行编程时……
Yi-aung Yip 2013年

没问题,如果您喜欢,暂时不接受我的答案,看看在此方面您还能得到什么其他答案,这没有任何问题。有时,如果问题的答案被接受,他们可能会被忽略。
PeterJ 2013年

@PeterJ注意。我待会再放回去。
叶立昂2013年

Answers:


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一种简单的方法是通过以下方式使用DPDT开关。如果需要瞬时操作,还可以在电池后包括一个按钮,并且还有一些可用的开关处于中心位置关闭。只需确保使用先断后合开关即可,以免出现短裤:

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图


是否需要二极管或缓冲器来防止开关中的感应火花,或者对于像这样的小型12V电机可以忽略不计吗?
叶立昂2013年

@ Li-aungYip,从技术上讲可能是个好主意,但我认为实际上这可以忽略不计,因为电动机相对较小,而且大概不会在很长一段时间内使用。从教育的角度讲,为什么要使用它们,以及为什么它们对大型电机很重要(以及由晶体管等驱动时),这可能是一件好事。
PeterJ 2013年

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我正在为微控制器驱动的机器人寻找类似的东西,该机器人需要驱动两个微型直流电动机,我相信它们会在1.5v左右的电压下运行。直到最近,我还只是熟悉L293D(双H桥),L293D被认为是低压电动机驱动器,但对于我的应用来说还不够低。建议我考虑使用mosfet驱动器,因为它们可以处理较低的电压。幸运的是,我发现一个可以处理从0到11伏的电源电压范围的电压。我不知道我是否在这个问题上为时已晚,但您可能想研究一下德州仪器DRV8835。德州仪器DRV8835

有一些使用该集成电路的预制电动机驱动器,也有一些可以将IC焊接到的突破口。这是一个相对较小的包装,因此如果已经连接到分组出口,则很容易制作面包板。

Ti似乎以每单位70美分的价格出售这些产品,但是如果我没看错,那是假设您要购买其中的1000件。可能还有其他供应商将以较小的数量出售它们。希望这个答案有所帮助。

编辑。 另外,当我发现该线程时正在寻找类似的解决方案时,我最终发现已经安装了8835软件包,其中包括Pololu上的其他基本组件以及使用说明。它们的价格为每片4.49美元,并支持0至11伏的电压范围。我捡起一个,并成功地在一个微型机器人中实现了该机器人,该机器人适合我的手掌,由两个微型直流电动机驱动。这个单元很容易连接,效果很好,您可能需要检查一下。DRV8835双电机驱动器载体

我还在Arduino.cc论坛上使用了一个线程作为进度报告,如果您好奇的话,到目前为止,我的机器人有种丑陋的画面。使用8835驱动程序的微型机器人当心使用扎带和电工胶带。这是一个原型;)

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