一、直流電機(jī)的定義

直流電機(jī)是指能將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能（直流電動機(jī)）或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能（直流發(fā)電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。當(dāng)直流電機(jī)作為電動機(jī)運(yùn)行時，它將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用于驅(qū)動各種設(shè)備；而作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時，則將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，用于發(fā)電。

直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)中靜止不動的部分稱為定子。定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。其中，主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場，由主磁極鐵心和勵磁繞組兩部分組成；換向極的作用是改善換向，減小電機(jī)運(yùn)行時電刷與換向器之間可能產(chǎn)生的換向火花；電刷裝置則用于引入或引出直流電壓和直流電流。直流電機(jī)中轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。其中，電樞鐵心是主磁路的主要部分，同時用以嵌放電樞繞組；電樞繞組的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機(jī)進(jìn)行能量變換的關(guān)鍵部件。

直流電機(jī)的工作原理基于電磁感應(yīng)和電磁力作用。當(dāng)直流電源向電機(jī)的電樞繞組供電時，電樞繞組會產(chǎn)生電流，進(jìn)而在磁場中受到電磁力的作用而旋轉(zhuǎn)。同時，電樞在旋轉(zhuǎn)過程中會切割定子磁場中的磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這個感應(yīng)電動勢的方向與外加電壓的方向相反，稱為反電動勢。電源需要克服這個反電動勢才能向電動機(jī)輸入電流，從而維持電機(jī)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

直流電機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療設(shè)備、家用電器以及多個專業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。例如，在工業(yè)生產(chǎn)中，直流電機(jī)常用于機(jī)床、風(fēng)機(jī)、泵、印刷設(shè)備、冶金設(shè)備、化工設(shè)備、食品加工設(shè)備、紡織機(jī)械等設(shè)備中；在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，直流電機(jī)則廣泛應(yīng)用于電動車、電動汽車、電動自行車等交通工具中；在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，直流電機(jī)也被用于X光機(jī)、CT掃描儀、手術(shù)鉆等設(shè)備中。此外，直流電機(jī)還在家用電器、電動工具、船舶、自動化系統(tǒng)、航空航天等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

二、使用L293D電機(jī)驅(qū)動器控制直流電機(jī)

直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于電氣、電子、機(jī)械行業(yè)。軸、真空吸塵器、傳送帶、洗衣機(jī)、印刷機(jī)和許多其他機(jī)器都使用直流電機(jī)。然而，需要正確理解控制直流電機(jī)，因?yàn)槊颗_機(jī)器都必須以不同的方式導(dǎo)出和控制。因此，有不同的驅(qū)動器 IC 可以在 Arduino 等微控制器的幫助下以更好、更精確的方式控制直流電機(jī)。因此，在本教程中，我們將使用 Arduino UNO 的 L293D 電機(jī)驅(qū)動器來控制直流電機(jī)。

L293d是一款電機(jī)驅(qū)動IC，可以驅(qū)動兩個直流電機(jī)。我們使用微控制器和該 IC 來控制方向。該電機(jī)驅(qū)動IC可以驅(qū)動電壓小于36V的電機(jī)。此外，IC 可以沿兩個方向（順時針或逆時針）運(yùn)行電機(jī)。

電路原理圖

連接表

L293D電機(jī)驅(qū)動IC引腳配置

Arduino代碼

// Motor A connections
int enA = 9;
int in1 = 8;
int in2 = 7;
// Motor B connections
int enB = 3;
int in3 = 5;
int in4 = 4;

void setup() {
	// Set all the motor control pins to outputs
	pinMode(enA, OUTPUT);
	pinMode(enB, OUTPUT);
	pinMode(in1, OUTPUT);
	pinMode(in2, OUTPUT);
	pinMode(in3, OUTPUT);
	pinMode(in4, OUTPUT);
	
	// Turn off motors - Initial state
	digitalWrite(in1, LOW);
	digitalWrite(in2, LOW);
	digitalWrite(in3, LOW);
	digitalWrite(in4, LOW);
}

void loop() {
	directionControl();
	delay(1000);
	speedControl();
	delay(1000);
}

// This function lets you control spinning direction of motors
void directionControl() {
	// Set motors to maximum speed
	// For PWM maximum possible values are 0 to 255
	analogWrite(enA, 255);
	analogWrite(enB, 255);

	// Turn on motor A & B
	digitalWrite(in1, HIGH);
	digitalWrite(in2, LOW);
	digitalWrite(in3, HIGH);
	digitalWrite(in4, LOW);
	delay(2000);
	
	// Now change motor directions
	digitalWrite(in1, LOW);
	digitalWrite(in2, HIGH);
	digitalWrite(in3, LOW);
	digitalWrite(in4, HIGH);
	delay(2000);
	
	// Turn off motors
	digitalWrite(in1, LOW);
	digitalWrite(in2, LOW);
	digitalWrite(in3, LOW);
	digitalWrite(in4, LOW);
}

// This function lets you control speed of the motors
void speedControl() {
	// Turn on motors
	digitalWrite(in1, LOW);
	digitalWrite(in2, HIGH);
	digitalWrite(in3, LOW);
	digitalWrite(in4, HIGH);
	
	// Accelerate from zero to maximum speed
	for (int i = 0; i < 256; i++) {
		analogWrite(enA, i);
		analogWrite(enB, i);
		delay(20);
	}
	
	// Decelerate from maximum speed to zero
	for (int i = 255; i >= 0; --i) {
		analogWrite(enA, i);
		analogWrite(enB, i);
		delay(20);
	}
	
	// Now turn off motors
	digitalWrite(in1, LOW);
	digitalWrite(in2, LOW);
	digitalWrite(in3, LOW);
	digitalWrite(in4, LOW);
}

工作說明

要使用 L293D 電機(jī)驅(qū)動器 IC 和 Arduino 控制直流電機(jī)，首先按照表格和電路圖中的描述進(jìn)行完美連接。然后，在 Arduino IDE 中編寫給定的代碼并將該代碼上傳到 Arduino?，F(xiàn)在，當(dāng)您向電路供電時，電機(jī)開始根據(jù)代碼中提供的命令旋轉(zhuǎn)。例如，這些電機(jī)開始朝一個方向全速旋轉(zhuǎn)，然后朝另一個方向全速旋轉(zhuǎn)，分別持續(xù)兩秒鐘。然后它們停止旋轉(zhuǎn)。之后，它們從 0 加速到最大速度，然后減速到零。因此，電機(jī)將根據(jù)您的代碼進(jìn)行控制。