PIC微控制器为有刷直流电机控制提供了2种经济有效的方法

在控制有刷直流电机的速度时，使用PIC微控制器有两种经济有效的方法：光学编码器和反电动势。工业运动控制器通过微控制器和速度算法为旋转机器提供精确的速度和精度。从电动车窗到台式电动机械臂的各种机电一体化应用需要电机控制。市场上有各种直流电机，有刷直流电机需要不太复杂的电子控制装置来运行。在控制有刷直流电机的速度时，使用PIC微控制器有两种经济有效的方法：光学编码器和反电动势。

有刷直流电机结构

有刷直流电动机是使用换向的电动旋转机器，或者是通过机电部件的各个绕组切换直流电流的方法。执行换向的内部物理部件是换向器。换向器是一个圆柱体，包裹着多个金属接触段，连接在旋转电机的电枢上。刷子或软碳基电触点接触换向器。电枢上的绕组连接到换向器的多个金属接触段。通过光学编码器和PIC单片机可以轻松测量有刷直流电机的速度。

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使用光学编码器测量电机速度

光学编码器和PIC单片机提供了一种测量有刷直流电机速度的简单方法。为实现此速度测量功能，PIC单片机的捕捉比较(CCP)和脉冲宽度调制(PWM)模块可用于操作有刷直流电机。光学编码器或中断器向开槽盘提供高速数字信号(脉冲)，允许光线通过它。开槽盘安装在有刷直流电机的轴上。PIC单片机的Timer1模块将测量光编码器的串行脉冲反馈。使用此串行数字信号，有刷直流电机的速度通过测量光学编码器脉冲之间的时间来确定。

通过将示波器连接到光学编码器的输出信号引脚，可以查看这些脉冲。

这是使用PICDEM机电一体化开发板查看光学编码器产生的数字信号的实验室设置。

示波器测量设置显示光学编码器传感器产生以下串行脉冲。

除了提供跳线，接线和电路原理图以及编程器外，PICDEM机电一体化开发板套件还包含九个动手实验室的软件。该软件使用汇编语言代码编写，可以使用Microchip的MPLAB-X IDE工具轻松修改。光学编码器实验室的汇编代码非常广泛并且评论很好。以下汇编代码子程序操作有刷直流电机。有刷直流电机由功率MOSFET半桥电路和两个内部定时信号模块操作。

由于电机的机械结构和未调节的电压，反电动势通常不如光学编码器反馈精确。然而，在许多非关键应用中，精度在速度测量中不必非常精确。反电动势比其他速度反馈机制更具成本效益，因为由电阻器和电容器组成的部件数量较少。电阻器和电容器组成一个低通滤波器，可以减小有刷直流电机换向器产生的小电压瞬变或电噪声。消除这种电瞬态对于微控制器进行的速度测量至关重要。PICDEM机电一体化开发板上的电位计提供输入控制，用于调节有刷直流电机的速度。通过PIC16F917微控制器的PWM模块实现平滑的线性速度提升。功率MOSFET半桥驱动器电路使用PIC单片机的PWM模块高效且有效地操作有刷直流电机。

反电动势法

另一种速度测量和控制有刷直流电动机的方法是反电动势(EMF)。通过机械地转动有刷直流电动机的轴来完成发电机操作。在有刷直流电机的引线上存在小电压。当有刷直流电机运行且输出电压短时间消除时，惯性产生的电压将与其速度成比例。该电压是反电动势。

在观察电动机速度控制操作时，没有明显的差异。比较两个信号波形，光学编码器方法提供了一种清洁的方法来测量有刷直流电机的速度。有关有刷直流电机，参考设计和开发套件的更多信息，请访问Microchip的电机控制和驱动器网站

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