创客指南 玩转电动机作者: (美)斯卡尔皮诺(Matthew Scarpino) 出版时间:2017年版内容简介 技术的进步、社会的发展,推动了科技创新模式的嬗变,也推动了创客的不断发展,而电动机的制作和使用成为创客必备的技能之一。本书是一本关于步进电动机、伺服电动机以及其他电动机的使用指南。全书分为4 部分共14 章。第1 部分是概述,主要介绍了电动机是什么以及电动机是如何工作的。第2 部分是探索电动机,介绍了许多创客常用的电动机,重点是交流电动机、步进电动机和伺服电动机。第3 部分是电动机实战,主要介绍了如何实际应用电动机。第4 部分是附录,补充了一些电动机的相关信息。本书适合创客一族、电动机爱好者、硬件爱好者及动手能力较强的读者阅读参考。目录第一部分 概述1 电动机入门 31.1 历史简介 41.1.1 奥斯特的罗盘指针 41.1.2 耶德利克的自转转子 41.2 剖析电动机 51.2.1 外部构造 51.2.2 内部构造 61.3 电动机概述 71.3.1 直流电动机 81.3.2 交流电动机 81.4 目标和结构 91.5 小结 92 基本概念 112.1 转矩和角速度 112.1.1 力 122.1.2 转矩 122.1.3 角速度 142.1.4 转矩转速曲线 152.2 磁铁 152.3 等效电路 182.3.1 电损耗 18目录Chapter122.3.2 反向电动势 192.4 功率和效率 202.4.1 功 202.4.2 旋转功率 202.4.3 电功率 212.4.4 效率 212.5 小结 22第二部分 探索电动机 253 直流电动机 273.1 直流电动机基础 273.1.1 转矩、电流和KT 283.1.2 转速、电压和KV 293.1.3 KT 和Kv 的权衡 303.1.4 开关电路 313.1.5 脉冲宽度调制(PWM,PulseWidth Modulation) 333.2 有刷电动机 343.2.1 机械换向 353.2.2 有刷电动机的种类 363.2.3 优点和缺点 383.2.4 控制电路 383.3 无刷电动机 413.3.1 无刷直流电动机的构造 413.3.2 内转子和外转子电动机 433.3.3 无刷直流电动机的控制 453.4 电子调速器 483.4.1 免电池电路 503.4.2 可编程性 503.5 电池 513.6 小结 524 步进电动机 534.1 永磁式(PM)步进电动机 544.1.1 结构 544.1.2 运行 564.2 反应式(VR)步进电动机 574.2.1 结构 584.2.2 运行 584.3 混合式(HY)步进电动机 604.3.1 结构 604.3.2 运行 624.4 步进电动机控制 624.4.1 双极步进电动机控制 624.4.2 单极步进电动机控制 644.4.3 驱动模式 664.5 小结 705 伺服电动机 735.1 业余爱好者伺服 745.1.1 脉冲宽度调制(PWM)控制 755.1.2 模拟和数字伺服 765.1.3 旋转编码器 775.2 伺服控制概述 785.2.1 开环和闭环系统 795.2.2 伺服电动机建模 805.2.3 拉普拉斯变换 815.2.4 框图和传递函数 835.2.5 伺服电动机的传递函数 845.3 PID 控制 855.4 小结 876 交流电动机 896.1 交流电源(AC) 896.1.1 单相电源 906.1.2 三相电源 906.2 多相电动机概述 916.2.1 定子 916.2.2 旋转磁场 926.2.3 同步速度 946.2.4 功率因数 946.3 异步多相电动机 966.3.1 电磁感应 966.3.2 电流和转矩 976.3.3 鼠笼式转子 986.3.4 绕线转子 986.4 多相同步电动机 1016.4.1 双励磁同步电动机 1016.4.2 永磁式同步电动机 1026.4.3 磁阻式同步电动机 1026.5 单相电动机 1036.5.1 分相电动机 1046.5.2 电容启动电动机 1046.5.3 罩极电动机 1056.6 交流电动机控制 1066.6.1 涡流驱动器 1066.6.2 变频驱动器 1076.6.3 VFD 谐波失真 1086.7 通用电动机 1096.8 小结 1107 齿轮和减速电动机 1137.1 齿轮概述 1137.1.1 功率传输 1147.1.2 齿距 1157.1.3 侧隙 1177.2 齿轮类型 1177.2.1 正齿轮 1177.2.2 斜齿轮 1187.2.3 锥齿轮 1207.2.4 齿条和小齿轮(pinion) 1217.2.5 涡轮 1217.2.6 行星齿轮系 1227.3 减速电动机 1237.4 小结 1248 直线电动机 1278.1 线性执行器 1288.1.1 运行和结构 1298.1.2 线性执行器的例子 1308.1.3 线圈炮 1318.2 直线同步电动机 1318.2.1 结构 1318.2.2 案例研究:安川的SGLG 1358.2.3 案例研究:磁悬浮列车系统 1368.3 直线感应电动机 1378.3.1 结构和运行 1378.3.2 LINIMO 列车线路(东部丘陵线) 1388.4 单极电动机 1408.4.1 结构和运行 1408.4.2 轨道炮 1418.5 小结 143第三部分 电动机实战 1459 使用Arduino Mega 控制电动机 1479.1 Arduino Mega 简介 1489.1.1 Arduino Mega 电路板 1489.1.2 微控制器和ATmega2560 1499.2 Arduino Mega 编程 1519.2.1 准备Arduino 环境 1529.2.2 使用环境 1549.2.3 Arduino 编程 1559.3 Arduino 电动机接口板 1609.3.1 电压 1619.3.2 L298P 双H 桥连接 1629.3.3 控制有刷电动机 1639.4 步进电动机控制 1649.4.1 Stepper 库 1659.4.2 控制步进电动机 1679.5 伺服电动机控制 1699.5.1 Servo 库 1699.5.2 控制伺服电动机 1709.6 小结 17210 使用树莓派控制电动机 17310.1 树莓派 17410.1.1 树莓派电路板 17410.1.2 BCM2835 片上系统 175目录Chapter1410.2 在树莓派上编程 17610.2.1 Raspbian 操作系统 17710.2.2 Python 和IDLE 17810.2.3 GPIO 接口 17910.3 控制伺服电动机 18410.3.1 配置PWM 18410.3.2 控制伺服电动机 18710.4 RaspiRobot 主板 18910.4.1 L293DD 四通道半H 电动机驱动器 19010.4.2 RaspiRobot 的Python代码 19110.4.3 控制有刷直流电动机 19210.4.4 控制步进电动机 19310.5 小结 19511 使用BeagleBone Black 控制电动机 19711.1 BeagleBone Black 19811.1.1 BBB 电路板 19811.1.2 AM3359 片上系统 19911.2 BBB 编程 20011.2.1 Debian 操作系统 20111.2.2 Adafruit-BBIO 模块 20211.2.3 访问GPIO 引脚 20311.3 生成PWM 信号 20711.4 双电动机控制器扩展板 21011.4.1 BBB-DMCC 通信 21111.4.2 PWM 信号发生器 21211.4.3 开关电路 21211.4.4 电动机控制 21311.5 小结 21512 设计一个基于Arduino 的电子调速器 21712.1 电子调速器设计概述 21712.2 开关电路 22012.2.1 MOSFET 管 22112.2.2 MOSFET 管驱动器 22312.2.3 自举电容 22512.3 过零检测 22612.3.1 第一步:3 个绕组相对于UP 的电压 22812.3.2 第二步:两个通电绕组相对于UO 的电压 22912.3.3 第三步:悬空绕组相对于UO的电压和悬空反向电动势 22912.3.4 第四步:合并结果计算悬空反向电动势 23012.4 设计原理图 23012.4.1 排母连接器 23112.4.2 MOSFET 管和MOSFET管驱动器 23212.4.3 过零检测 23312.5 电路板布局 23412.6 控制BLCD 23512.6.1 一般BLDC 控制 23512.6.2 通过Arduino 接口BLDC 23712.7 小结 24113 设计一架四轴飞行器 24313.1 框架 24413.2 螺旋桨 24513.2.1 螺旋桨动力学 24513.2.2 选择螺旋桨 24813.3 电动机 25013.4 电气性能 25113.4.1 发射机/ 接收机 25213.4.2 飞行控制器 25513.4.3 电子调速器(ESC) 25713.4.4 电池 25813.5 结构 26013.6 小结 26114 电动汽车 26314.1 电动汽车转换 26314.1.1 电动机 26414.1.2 控制器 26614.1.3 电池 26614.1.4 变速器 26714.2 现代的电动汽车 26714.2.1 特斯拉汽车公司的Model S 26814.2.2 日产聆风(Leaf) 26914.2.3 宝马i3 27114.3 源自特斯拉汽车公司的专利 27214.3.1 可变控制电动机管理 27214.3.2 感应电动机冲片设计 27314.3.3 双电动机驱动和控制系统 27514.3.4 高效制造转子的方法 27714.4 小结 277第四部分 附录 279附录A 发电机 281A.1 概述 281A.2 直流发电机 282A.3 交流发电机 284A.3.1 交流发电机的运行 284A.3.2 磁力发电机和自激发电机 285A.4 小结 287附录B 术语表 289 上一篇: 电工电子实验指导教程 下一篇: 电工电子实训教程 [岑盈盈,朱建华 主编]