PWM控制電機(jī)轉(zhuǎn)速
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?——15組??沈倩慧?王興蒙?劉婧?任注樺
預(yù)備知識(shí)——PWM
? ? ? ? PWM（Pulse Width Modulation）是脈沖寬度調(diào)制，它是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。
? ? ? ? PWM是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率朦促，從而改變負(fù)載兩端的電壓辜羊，從而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法劈猿。在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中沮榜，接一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源尚胞，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”看時(shí)間的長(zhǎng)短签钩。
? ? ? ? 通過(guò)加減速按鈕改變引腳高低電平掏呼，控制占空比的變化從而控制負(fù)載電壓，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速铅檩。PWM的頻率不變憎夷，脈沖寬度越大即占空比越大，提供給電機(jī)的平均電壓越大昧旨，電機(jī)轉(zhuǎn)速就越高拾给。反之脈沖寬度越小，則占空比越小兔沃，提供給電機(jī)的平均電壓越小蒋得，電機(jī)轉(zhuǎn)速就低。
實(shí)驗(yàn)設(shè)備
? CarDuino UNO R3 控制器（x1）;USB下載線（x1）;大面包板（x1）;直流電機(jī)+扇葉（x1）;
10KΩ電阻（x2）;IRF520（x1）;1N4007（x1）;按鍵開(kāi)關(guān)（x2）
實(shí)驗(yàn)電路圖
代碼解讀
analogWrite()：
功能：給端口寫(xiě)入一個(gè)模擬值(PWM波)乒疏。以不同的速度驅(qū)動(dòng)馬達(dá)额衙。當(dāng)執(zhí)行analogWrite()命令后，端口會(huì)輸出一個(gè)穩(wěn)定的占空比的方波怕吴。除非有下一個(gè)命令來(lái)改變它窍侧。
語(yǔ)法：analogWrite(pin,value)
參數(shù)：pin :寫(xiě)入的端口；value :占空比：在0-255之間
?delay ()：
作用：產(chǎn)生一個(gè)延時(shí)转绷，計(jì)量單位是毫秒伟件，1000毫秒=1秒。
Arduino的數(shù)字端口電壓輸出只有LOW與HIGH兩個(gè)開(kāi)關(guān)暇咆，對(duì)應(yīng)0V與5V的電壓輸出锋爪，周期為PWM頻率的倒數(shù)丙曙。如果Arduino PWM的頻率是500Hz，那么兩綠線之間的周期就是2毫秒其骄。 analogWrite() 命令中可以操控的范圍為0-255亏镰，analogWrite(255)表示100%占空比（常開(kāi)），analogWrite(127)占空比大約為50%（一半的時(shí)間）拯爽。
電機(jī)工作原理
一索抓、問(wèn)題導(dǎo)入
? ? ? ? ?三極管原理的關(guān)鍵是要說(shuō)明以下三點(diǎn)：
1、集電結(jié)為何會(huì)發(fā)生反偏導(dǎo)通并產(chǎn)生Ic毯炮，這看起來(lái)與二極管原理強(qiáng)調(diào)的PN結(jié)單向?qū)щ娦韵嗝堋?/p>
2逼肯、放大狀態(tài)下集電極電流Ic，為什么會(huì)只受控于電流Ib而與電壓無(wú)關(guān);即：Ic與Ib之間為什么存在著一個(gè)固定的放大倍數(shù)關(guān)系桃煎。雖然基區(qū)較薄篮幢，但只要Ib為零，則Ic即為零为迈。
3三椿、飽和狀態(tài)下，Vc電位很弱的情況下葫辐，仍然會(huì)有反向大電流Ic的產(chǎn)生搜锰。
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二、物理電路圖
三蛋叼、二極管的工作原理
? ? ? ? 二極管的結(jié)構(gòu)與原理都很簡(jiǎn)單，內(nèi)部一個(gè)PN結(jié)具有單向?qū)щ娦约炼福?示意圖B狈涮。很明顯圖示二極管處于反偏狀態(tài)，PN結(jié)截止鹏倘。我們要特別注意這里的截止?fàn)顟B(tài)薯嗤，實(shí)際上PN結(jié)截止時(shí)，總是會(huì)有很小的漏電流存在纤泵，也就是說(shuō)PN結(jié)總是存在著反向關(guān)不斷的現(xiàn)象，PN結(jié)的單向?qū)щ娦圆⒉皇前俜种佟?/p>
? ? ? ? 為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?
? ? ? ? 這主要是因?yàn)镻區(qū)除了因“摻雜”而產(chǎn)生的多數(shù)載流子“空穴”之外镜粤，還總是會(huì)有極少數(shù)的本征載流 子“電子”出現(xiàn)捏题。N區(qū)也是一樣，除了 多數(shù)載流子電子之外肉渴，也會(huì)有極少數(shù)的載流子空穴存在公荧。PN結(jié)反偏時(shí)，能夠正向?qū)щ姷亩鄶?shù)載流子被拉向電源同规，使PN結(jié)變厚循狰，多數(shù)載流子不能再通過(guò)PN結(jié)承擔(dān) 起載流導(dǎo)電的功能窟社。所以，此時(shí)漏電流的形成主要靠的是少數(shù)載流子绪钥，是少數(shù)載流子在起導(dǎo)電作用灿里。所以如圖B，如果能夠在P區(qū)或N區(qū)人為地增加少數(shù)載流子的數(shù)量程腹，很自然的漏電流就會(huì)人為地增加匣吊。
四、三極管工作原理
? ? ? ? 繼續(xù)討論圖B寸潦，PN結(jié)的反偏狀態(tài)色鸳。利用光照控制少數(shù)載流子的產(chǎn)生數(shù)量就可以實(shí)現(xiàn)人為地控制漏電流的大小。既然如此见转，人們自然也會(huì)想到能否把控制的方法改變一下命雀，不用光照而是用電注入的方法來(lái)增加N區(qū)或者是P區(qū)少數(shù)載流子的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)PN結(jié)的漏電流的控制斩箫。也就是不用“光”的方法咏雌，而是用“電”的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的控制。接下來(lái)重點(diǎn)討論P(yáng)區(qū)校焦，P區(qū)的少數(shù)載流子是電子赊抖，要想用電注入的方法向P區(qū)注入電子，最好的方法就是如圖C所示寨典，在P區(qū)下面再用特殊工藝加一塊N型半導(dǎo)體氛雪。
? ? ? ? ?圖C所示其實(shí)就是NPN型晶體三極管的雛形，其相應(yīng)各部分的名稱以及功能與三極管完全相同耸成。為方便討論报亩，以下我們對(duì)圖C中所示的各個(gè)部分的名稱直接采用與三極管相應(yīng)的名稱(如“發(fā)射結(jié)”，“集電極”等)井氢。再看示意圖C弦追，圖中最下面的發(fā)射區(qū)N型半導(dǎo)體內(nèi)電子作為多數(shù)載流子大量存在，而且花竞，如圖C中所示劲件，要將發(fā)射區(qū)的電子注入或者說(shuō)是發(fā)射到P區(qū)(基區(qū))是很容易的，只要使發(fā)射結(jié)正偏即可约急。具體說(shuō)就是在基極與發(fā)射極之間加上一個(gè)足夠的正向的門(mén)電壓(約為0.7伏)就可以了零远。在外加門(mén)電壓作用下，發(fā)射區(qū)的電子就會(huì)很容易地被發(fā)射注入到基區(qū)厌蔽，這樣就實(shí)現(xiàn)對(duì)基區(qū)少數(shù)載流子“電子”在數(shù)量上的改變牵辣。
