Matlab基于灰色关联理论的移动机械人故障诊断方法研究(7)
合时机器人采用的稳压器型号是LM2576-12，如图2.2所示。它是单片集成电路，提供作为降压开关稳压器（buck）应有的所有功能，可以通过优良的线荷调节与负载调节，驱动3A的负载，具有多种固定的电压输出：3.3V，5V，12V，15V和一个可调节输出版。它和MC34063相比，它的效率更加高，达到了85%。并且它一般情况时候不需要或者只要很小尺寸的外加散热片。他可以在指定的输入电压和输出负载条件下保证输出电压的±4%误差以及振荡器频率的±10%误差，还包括外度的关断电路，特征有50μA待机电流
图2.2 合时机器人中使用的LM25676-12和其封装引脚
LM2576系列稳压器特性
1) 3.3V， 5V， 12V， 15V，以及可调节输出电压型号
2) 保证3A输出电流
3) 输入电压范围广：40V至HV型号的60V
4) 仅需4个外部器件支持
5) 52 kHz 固定频率的内部振荡器
6) TTL关断功能，低功耗待机模式
7) 高效率
8) 热关断和限流保护
2.2 运动模块
2.2.1 H桥介绍
所谓 H 桥驱动电路是为直流电机而设计的一种常见电路，它主要实现直流电机的正反向驱动，其典型电路形式如下：
图2.3 H桥的示例
从图2.3中可以看出，其形状类似于字母“H”，而作为负载的直流电机是像“桥”一样架在上面的，所以称之为“ H 桥驱动”。4个开关所在位置就称为“桥臂”。
从电路中不难看出，假设开关 A、D接通，电机为正向转动，则开关B、C接通时，直流电机将反向转动。从而实现了电机的正反向驱动。
借助这 4 个开关还可以产生电机的另外 2 个工作状态：
A） 刹车 —— 将B 、D开关（或A、C）接通，则电机惯性转动产生的电势将被短路，形成阻碍运动的反电势，形成“刹车”作用。
B） 惰行 —— 4个开关全部断开，则电机惯性所产生的电势将无法形成电路，从而也就不会产生阻碍运动的反电势，电机将惯性转动较长时间。
以上只是从原理上描述了H 桥驱动，而实际应用中很少用开关构成桥臂，通常使用晶体管，因为控制更为方便，速度寿命都长于有接点的开关（继电器）。
图2.4 所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。
图2.4 H桥电路驱动电机顺时针转动
图2.5所示，为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。
图2.5 H桥驱动电机逆时针转动
驱动电机时，保证H桥上两个同侧的三极管不会同时导通非常重要。如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管的开关。
图2.6 具有使能控制和方向逻辑的H桥电路
图2.6 所示，基于这种考虑的改进电路，它在基本H桥电路的基础上增加了4个与门和2个非门。4个与门同一个“使能”导通信号相接，这样，用这一个信号就能控制整个电路的开关。而2个非门通过提供一种方向输人，可以保证任何时候在H桥的同侧腿上都只有一个三极管能导通。（与本节前面的示意图一样，图2.4 所示也不是一个完整的电路图，特别是图中与门和三极管直接连接是不能正常工作的。）