小车所使用的电源由是7.2V 2000mAh Ni-cd可充电电池组提供,而单片机系统、路径识别的光电传感器、光电码编码器等均需要5V电源,伺服电机工作电压范围4V到6V,直流电机可以使用电池直接供电。
由于电路中的不同电路模块所需要的工作电压和电流容量不相同,因此电源模块应该包含多个稳压电路,将充电电池电压转换成各个模块所需要的电压。
5V电源模块用于为单片机系统、传感器模块等供电。常用的电源有串联型线性稳压电源(LM2940、7805等)和开关型稳压电源(LM2596、LM2575等)两大类。前者具有纹波小、电路结构简单的优点,但是效率较低,功耗大;后者功耗小,效率高,但电路却比较复杂,电路的纹波大。对于单片机,需要提供稳定的5V电源,由于LM2940的稳压的线性度非常好,所以选用LM2940-5单独对其进行供电;而其它模块则需要通过较大的电流,而LM2575或LM2596-5,转换效率高,带载能力大,缺点是其纹波电压大,不适合做单片机电源,不过对其它模块供电还是能保证充电的电源。利用LM2940-5和LM2575或LM2596-5对控制系统和执行部分开供电,可以有效地防止各器件之间发生干扰,以及电流不足的问题,使得系统能够稳定地工作。我们经过以下途径对其他几个模块进行供电。
(1)使用稳压芯片 LM2940 稳压,输出 5V 电压,分别对单片机和速度检测部分供电。
(2)使用稳压芯片 LM2575或LM2596-5 ,输出5V电压,对传感器进行供电。
(3)使用稳压芯片 LM2941、LM7806和LM1117稳压,输出 6V 电压,对舵机供电。 (A型车模,就是简单的那种,可以用7.2V电源直接供电,提高响应速度)
33886 作为一个单片电路H-桥,是理想的功率分流直流马达和双向推力电磁铁控制器. 它的集成电路包含内部逻辑控制,电荷泵,门控驱动,及低读选通(on) 金属-氧化物半导体场效应晶体管输出电路。33886 能够控制连续感应直流负载上升到5.0 安培,输出负载脉宽调制( PWM-ed)的频率可达10 千赫一个故障状态输出可以报告欠压,短路,过热的情况。两路独立输入控制两个半桥的推拉输出电路的输出. 两个无效输入使H-桥产生三态输出(呈现高阻抗)。
33886制定的参数范围是-40°C≤TA≤125 °C、5.0V≤V+≤28V。 集成电路也可以工作在40V通过降低规定的定额值。集成电路能够在表面安装带散热装置的电源组件。特点:
• 与MC33186DH1类似的增强特性
• 5.0 v至40 v连续运转
• 120 mΩ RDS(ON) H桥 MOSFETs
• TTL/CMOS兼容输入
• PWM的频率可达10千赫
• 通过内部常定时关闭对PWM有源电流限制(依靠降低温度的阈值)
• 输出短路保护
• 欠压关闭
• 故障状况报告
芯片的封装:
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MC33886典型应用单路(十分重要!!):
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MC33886控制电机转向——真值表(十分重要!!)
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直流电机驱动电路直接左右小车的极限速度。其驱动控制效果影响直线路段速度及入弯速度。根据赛道的不同路段,可采用不同的速度控制策略,主要包括:直线段加速行驶、高速稳定行驶,入弯制动减速行驶、弯道低速行驶,S弯间断制动行驶。直流驱动电机的控制由单片机的PWM信号完成。小车的速度控制算法可采用PID或模糊控制算法,均能满足小车系统的控制要求。
通过电机驱动模块,控制驱动电机两端电压可以使小车加速或制动。常用电机驱动有以下三种方案:
1.集成方案:33886驱动采用飞思卡尔公司的直流电机驱动芯片MC33886。其驱动能力强,有过流保护功能,状态监测功能,通过PWM调节可实现正反转。
1)单独使用一片33886
优点:应用电路简单,实现方便。缺点:芯片驱动电流小,内阻大,可能存在发热严重的问题,不好加散热片。
2)采用两片或者四片MC33886并联
优点:可以增大驱动能力,减少单片机发热量。缺点:存在均流不佳的问题,有碍提高整个装置的输出,甚至造成器件和装置的损害。
采用MC33886或其他驱动芯片与场效应管设计驱动。优点:驱动电流理论上能达到74A,解决了33886的散热问题,
充分发挥33886的性能,场效应管也不用加散热片,使小车发挥更好的加速性能。缺点:电路复杂。
采用大功率场效应MOS管自行搭建H桥电路对电机进行驱动。
优点:内阻极小、开关速度快、加散热片很方便,可发挥电机极限速度。缺点:电路连接和逻辑控制较为复杂,设计难度大。
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