为高中生设计一款便宜的1.5V/12V直流电机驱动器

电器工程 设计 直流电机 H桥
2022-01-22 10:50:59

作为专门工程学科的一部分,我正在向 9 年级的高中生介绍电路。学生之前没有接触过电路。

作为本模块的一部分,我想为学生设计一个电机驱动器,可以使用面包板或烙铁来构建。需要电机驱动器来驱动课程后期的一些机械配件。

有问题的电机是如下所示的直流爱好电机。我的选择是由价格决定的(这些电机的清仓价格为 1 美元/个。)

在此处输入图像描述

1.5VDC ,650 毫安M-13-2270-1.5V

在此处输入图像描述

12 VDC,650 毫安MF-26CS-18165-12.0V

要求

我的问题是按照以下规格设计直流电机驱动器:

  • 双向(正向和反向驱动)
  • 通过按钮/拨动开关控制。一对“前进/后退”按钮,或一个“前进/后退”方向切换和一个“前进”按钮。
  • 驱动两种电机中的任何一种 - 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 电机驱动小型齿轮机构,并使用 12V 电机作为模型电梯的“绞盘”。
  • 便宜 - 零件不到 5 美元。越便宜越好。假设一个班级有 30 名学生,所以我可以订购 50 或 100 个批量的散装零件,这应该有助于降低成本。
  • 最好是面包板,这样这些零件就可以为明年的学生重复使用。

可能的解决方案

我考虑过一种 SN754410 Quad Half-H 桥 IC,它很便宜(eBay 即香港的散装产品为 0.80 美元/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电机冒烟。

另一方面,我考虑了一个由廉价分立晶体管(如 2N2222)构建的 H 桥。但是,我不确定这种 H 桥的功率限制。它还涉及至少十几个部分,这对于以前从未接触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处理 1.5 和 12 VDC 电机的直流电机驱动器?如果我能了解主要组件,我可以自己设计所有辅助部件(开关、偏置电阻器,你有什么)。

它必须便宜(我们需要 30 个)并且可以由 9 年级的学生和他们的老师建造。(我不是老师。)

如果可以将 SN754410 的输出电压降低到适合 1.5VDC 电机,那将是解决我的问题的一种非常简单的方法。


我自己几乎没有实际的电子经验,但如果有指示,我愿意使用 RTFM。

如果需要,学校可以在铣床上制作基本的 PCB。

2个回答

一种简单的方法是使用采用以下布置的 DPDT 开关。如果需要用于瞬时操作,您还可以在电池后面包括一个按钮,并且还有一些可用的开关,其中心位置处于关闭状态。只要确保使用先断后合开关,这样你就不会穿短裤:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

我正在为需要驱动两个微型直流电机的微控制器驱动机器人寻找类似的东西,我相信它们的工作电压约为 1.5v。直到最近,我才熟悉 L293D(双 H 桥),它被认为是一种低压电机驱动器,但对于我的应用来说还不够低。有人建议我考虑使用 mosfet 驱动器,因为它们可以处理较低的电压。幸运的是,我找到了一个可以处理从 0 到 11 伏的一系列电源电压。我不知道我在这个问题上是否为时已晚,但您可能想查看德州仪器 DRV8835。德州仪器 DRV8835

有使用这种集成电路的预制电机驱动器,也有可以焊接 IC 的断路。这是一个相对较小的包装,因此如果它已经连接到分线板,那么面包板会容易得多。

看起来 Ti 以每单位 70 美分的价格出售这些产品,但如果我没看错,那是假设您要购买 1000 个。可能还有其他供应商会以较小的数量出售它们。希望这个答案有所帮助。

编辑。 补充一点,当我发现这个线程时,我正在寻找一个类似的解决方案,我最终找到了一个已经安装的 8835 包,其中包括其他基本组件以及 Pololu 的使用说明。它们每个售价 4.49 美元,支持 0 到 11 伏的电压范围。我拿起了一个,并成功地在一个小型机器人中实现了它,该机器人由两个微型直流电机驱动,可以放在我的手掌中。这个装置很容易连接,效果很好,你可能想看看。DRV8835 双电机驱动器载体

我也在某种程度上使用 Arduino.cc 论坛上的一个线程作为我的进度报告,如果你好奇的话,我的机器人(到目前为止)有一张丑陋的照片。使用 8835 驱动程序的微型机器人当心使用拉链和电工胶带。这是一个原型;)