电赛经验分享——模块篇

news2025/5/10 11:03:03

1、前言

        打算在这一个专栏中,分享一些本科控制题电赛期间的经验,和大家共同探讨,也希望能帮助刚刚参加电赛的同学,了解一些基本的知识。一些见解和看法可能不同或有错误,欢迎批评指正。

        在本文中,主要介绍笔者在电赛期间见过或者使用过的模块,并对它们做出一定评价,希望对大家选用相关模块有所帮助。另外本专栏不定期更新,主要是想起什么写什么(汗)。

        注:

        1、本文使用到的一些模块图片,基本来源于网络截图,仅用来学习参考,非商用,侵删。

        2、本文完全免费阅读,如果你发现某天文章被设置了“VIP权限”,请私信我解除(非笔者所为)。

2、电源模块

        笔者认为,电源模块是整个电赛作品的核心,一款优秀的电源可以确保作品的安全稳定(相信烧过板子的同学深有感触)。

2.1  LM2596降压模块

        使用方法及注意事项 

        1、“IN+”和“IN-”是输入端,“+”代表正极,“-”代表负极;输出端同理,“OUT+”和“OUT-”,使用时需要小心,别把输入输出高反、正负极搞反(这是萌新最容易犯的错误)。

        2、若想调节输出电压,通过旋转图中的蓝色可调电阻器即可,具体逆时针还是顺时针电压变大,笔者忘记了(汗),可以看看产品说明。在旋转过程中,需要小心螺丝刀滑落下来接触到模块导致短路,这里建议由两位同学一起操作:一位同学只需旋转旋钮,另一位同学用万用表量电压,告知同伴大了还是小了就行

        3、该模块是降压模块,顾名思义,只能降压,不能升压。所以不要妄想把12V的电池升压到24V。另外模块本身也有一定压降,所以基本无法实现12.1V输入,12V输出,最小压差基本在0.7V作用(具体多少笔者记不太清了)。

        基于第三点,笔者希望大家注意到,我们的锂电池电压不是恒定的,以3S锂电池为例,充满电时的电压为12.6V。倘若你在电池满电的时候,将该模块的输出电压调节在12V,则随着电池的使用,电池电压下降到12V甚至更低,此时的输出电压将不能稳定在12V。所以笔者建议大家将输出电压调节在10V-11V之间,(具体看你电池电压一般用到多低才充电,小心过放!)。

        优点

        1、价格比价便宜(某宝只要3-4块钱),适用于大多数电赛场景,也是笔者的实验室采购较多的模块。

        2、使用较为简单,也可结合排针、PCB、洞洞板,制作多路电源(几个模块拼一起,输出11V、6V、5V等供使用)。

        缺点

        1、负载较大时,纹波表现较差(笔者未实测,相关见解是从某站看到的)

        2、芯片宣传最大3A电流,但实际2A以上发热就比较厉害,使用过程中需要注意电源芯片的温度。如果温度过高(手摸上去后,烫得都坚持不住那种,就必须加了,微微发热是没事的),记得加散热片上去。购买散热片时,注意散热片的尺寸,笔者买的是9*9mm的,如下图所示(有money的同学可以买铜块的散热片)。

 2.1  其余模块

        其他的电源模块也有很多,例如TPS5430等,笔者主要用LM2596以及实验室自制的模块,对其他模块了解并不多。但模块大致都差不多,只需要注意功率、散热、接线即可。

3、直流电机驱动模块

        特别注意,电机驱动模块在使用过程中,要时刻关注电机的运动状况,严禁电机堵转运行(此时的电流会非常大!!!容易烧毁驱动!!!)。最常出现的情况就是,小车巡线时,不小心跑出去了,撞在墙上堵转,此时应该及时拿起小车、断电,而不是愣在那里看着傻乐。另外平时注意理线,不要拖着几根杜邦线线(甚至一个电池、烧录器)在跑车,避免导线卷入轮子导致堵转。

        另外,在长时间跑车后(连续调试了好几轮了),需要关注电机驱动芯片/MOS管的发热状况,如果是那种手摸上去都烫的受不了的话,就要注意散热了。

3.1 L298N

        这款驱动相信大家再熟悉不过了。但笔者对其的评价是,仅适合初学者学习电机PWM驱动,并不适合打电赛(当然,如果你们实验室只能提供这种驱动打比赛,那就将就着用吧【泪目】)。

使用方法及注意事项 

         详细使用方法笔者不做解释,网上已经有许多资料了。这里的需要注意的是,如果你想对输出进行PWM控制,那就需要将图中“通道A/B使能”上的跳线帽拔掉,在使能端用PWM信号进行控制。这么做的原因是,在使用跳线帽的情况下,使能信号会被强行上拉为100%占空比,也就是满电压输出,在去除跳线帽转而使用PWM控制时,就可以任意调节占空比了。

        此外,由于L298N内部是三级管组成的驱动电路,所以提供的PWM信号的开关频率不建议特别高(三极管扛不住),一般推荐10KHz(笔者MOS管一般也用这个频率)。这个开关频率一定要特别注意,在代码配置中,不要想当然,觉得自己配置出来的就一定是10KHz,建议配置完,要用示波器看一下配置引脚的PWM频率对不对。

        最后,在L298N的实物图中,我们可以发现有一个“5V供电”的端子,有的同学会使用这个端子作为单片机的供电。笔者的建议是,如果你是初学者,还在跑51单片机的小车,这么供电没太大问题;但是如果你是打电赛的,那我非常不推荐使用该模块的5V供电。原因是该模块的5V供电是由7805这颗LDO产生的,它主要负责给驱动芯片供电。如果再给单片机供电,LDO的发热和功耗会比较大,而且一旦模块损坏, 也会对后面的电路产生影响。

        关于上面这段,笔者写完后,不知道对不对,自己内心是不推荐大家使用模块上的5V的,但是又没有一个很好的理由去说服大家。大家姑且看看吧,自己还是推荐使用单独的电源模块给单片机供电,毕竟单片机是整个系统的“心脏”。而且电机驱动对电源的冲击也比较大。

       优点

        1、便宜,适合新手练习小电机的PWM控制。

        缺点

        1、驱动功率比较低,最大貌似只有3A。

        2、内部是三极管驱动,模块工作时,发热比较厉害。

        3、模块体积比较大(因为带了个大散热片),搭车的时候,布局不是特别方便。

 3.2 TB6612

         这个模块笔者很久没有使用了,也没有具体研究使用方法,网上应该也有很多使用方法,这里就不提了(主要是懒doge)。该模块我个人觉得会比L298N好一些,有条件还是用这个吧。

       优点

        1、性能较好(笔者的主观臆断),打电赛够用。

        2、体积小,基本不占小车的空间。

        缺点

        1、驱动功率较低,输出平均电流1.2A,峰值3.2A。(数据来源于芯片的数据手册)

 3.3 大功率电机驱动

        这款驱动是笔者使用的第一款MOS管驱动,性能超级强悍(当然价格也十分感人,基本要过百),使用方法与L298N类似,IO高低电平控制电机方向,PWM控制转速。

       优点

        1、MOS管驱动,搭载的是IRLR7843TRPBF(30V/120A,应该是这颗,具体记不得了)。

        2、MOS管上拥有超大散热片(绿色的那块),无需担心发热问题。

        3、带光耦隔离。

        4、PCB反面拥有超大面积和厚度的搪锡。

        缺点

        1、一个字:贵!

 3.4 得科电机驱动

         这款驱动如果是打旅游机器人的同学应该比较熟悉,来自“得科技术”的一款MOS管驱动,当然性能和3.3节那款一样强悍。不过控制方式不太一样,应该是两路PWM同时起到控制方向和转速的功能,具体看使用手册。

       优点

        1、MOS管驱动,搭载的是HY4008(80V/200A)。

        2、带光耦隔离。

        3、PCB背面也拥有搪锡。

        缺点

        1、还是一个字:贵!

3.5 智能车电机驱动

        未完待续,挖坑ING。。。

4、寻迹模块

        未完待续,挖坑ING。。。

5、电池(电源)

        未完待续,挖坑ING。。。

6、摄像头模块

        未完待续,挖坑ING。。。

7、步进电机驱动模块

        未完待续,挖坑ING。。。

8、蓝牙模块

        未完待续,挖坑ING。。。

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