手持式电动PCB钻速控制器设计方案

这种手持式电动 PCB 钻孔速度控制器价格低廉、易于构建且仅使用少量组件。基本上，它是一个基于 Arduino Uno 的 PWM 控制器，以相对较高的频率运行。它具有几乎 0-100% 的直流电机速度调节，同时保持脉宽调制频率相当稳定。它还有一个 OLED 显示屏来显示 PWM 占空比！

如您所料，这里的 PWM 控制通过快速打开和关闭输送到直流电机的电源来工作。驱动电压被转换为方波信号，在完全开启和完全关闭之间交替，为电机提供一系列功率脉冲。通过调整 PWM 信号的占空比（通过调制脉冲宽度），可以改变平均功率，从而改变电机速度。请注意，如果开关频率足够高，电机将以稳定的速度运行。

现在让我们看一下 Arduino Sketch。

[code] #include  #include  #include  #include  #define SCREEN_WIDTH 128 #define SCREEN_HEIGHT 64 Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire); int pwm = 0; void setup() { display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); //OLED I2C Address = 0x3C display.clearDisplay(); display.display(); delay(800); } void loop() { display.setTextSize(2); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(30, 0); display.clearDisplay(); display.print(“DRIVE”); display.setTextSize(2); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(40, 20); display.print(pwm); display.print(“%”); display.display(); delay(100); pwm = map(analogRead(A0), 0, 1023, 0, 255); //Trimpot Input = A0 analogWrite(5, pwm); //PWM Output = D5 pwm = map(pwm, 0, 255, 0, 100); //0-100% } [/code]

此代码通过 Arduino Uno 的 PWM 引脚 D5 提供单通道脉宽调制电机驱动信号。驱动信号的占空比可以通过用户界面来改变，该用户界面只不过是连接到 Arduino Uno 微控制器的模拟输入引脚 A0 的线性电位计。

PWM 驱动频率大约为 976Hz（见下面的波形图）。值得注意的是，D5 的确切 PWM 频率为 976.56Hz（默认值）。

PWM 驱动频率大致为976Hz （见下面的波形图）。值得注意的是， D5的确切 PWM 频率为976.56Hz （默认值）。

 

 

对于电机驱动器晶体管，我使用了 IRL520N MOSFET。它很容易找到，也不贵，并且在 5V V GS时只有 0.27Ω R DS (on) ，因此全速时电源的损耗很小。大多数 N 沟道“逻辑电平”功率 MOSFET 都可以，寻找低 RDS(on) 和足够的电流处理能力。在中等负载下不需要散热器，例如我们的手持式电动 PCB 钻孔机。

您可以看到，在下面的设置中，有一个与我们正在供电的电感负载（直流电机）反并联的常规整流二极管。请注意，无论何时为电机供电，您都需要这样做，因为当您停止为电机供电时，有害的反向电压尖峰返回，但二极管将其路由回电机，而不是精密的电机驱动器电路。

起初，我用 RS-555 12VDC 电机试用了我的原型，效果非常好！

为了进行测试，6F22 9V 电池用于小电流 Arduino 设置，单独的 12VDC/2A 电源用于强大的电机（两者都有一个公共接地轨）。

然而，据观察，在最低速度设置下，我的测试电机运行良好，但无法从静止状态启动。此外，全功率 pwm 驱动器将以比等效的稳定直流电压低一点的速度运行电机。

另请记住，MOSFET 在开关时通常会产生 RFI。因此，如果您发现任何 RFI 迹象，可以使用一个小铁氧体磁珠来阻尼它，该铁氧体磁珠穿在最靠近 MOSFET 栅极的栅极电阻引线上。

此外，就电机开关理论而言，据我所知，最佳开关条件是开关频率远高于电机动态。由于参考不同，频率必须至少比电机转速高 5 倍（这样更高的频率也可以避免电机在音频范围内产生噪音）。

我并没有过多考虑这些缺点，但会在下一个版本中进行一些修改。

后来，我用旧的（本地购买的）手持式 PCB 电钻进行了第二次尝试，该电钻由其自己的 12VDC/1A SMPS 适配器供电（见下文）。它仍然有效，并且在我写这篇文章时正在使用。

最后，这是供您遵循的不言自明的示意图：

因此，现在您有一个预算替代基于 PWM 控制器的老式 555 定时器来调节直流电机的速度。少量的部件、显示驱动级别的显示面板以及通过调整固件进行创意改进的空间使其成为更好的选择。当然，控制电钻的速度并不是此类电源 pwm 驱动器的唯一应用，因此您可以将其用于任何您喜欢的用途。玩得开心！

　　审核编辑：汤梓红