用继电器组成驱动电路与AVR单片机开发入门

完全用继电器组成的驱动电路如图11-15所示。

此方案用两个双路继电器控制一个电机，这时继电器相当于一个双刀双掷开关，一个继电器控制电机的停转，另外一个继电器控制电机的正反转，ATmega16单片机的I/O口输出信号经过tpl521（光电隔离）输入到图的S和K口，再分别通过一个PNP型的晶体管来驱动继电器。其逻辑关系如表11-1所示。该电路设计简单，成本低，不用考虑像IRF540这种元器件的真假，一般的继电器足以满足要求，该电路虽不能调速，但在训练过程中，操作者发挥着很大的主观能动性，操作熟练后可完全不需调速，只需在必要时通过一个安在手柄上的开关将电机的电压在24V和18V之间切换。

图11-15 继电器驱动行走电机电路

表11-1 继电器驱动电机的逻辑关系

对于一般的不需调速的直流电机来说，不需要切换电压，可以和晶体管共用一个12V电源，可以用这种控制方法实现。该电路的制动功能使电机停止位置精确，在提升和下降过程中作用尤为明显，其电路如图11-16所示。

实践表明，这种电路简单、可靠。但是其有一个很大的缺点，就是当负载较大时，继电器换向会产生很大的火花。这通常发生在两种情况下：(www.xing528.com)

一是当电机向某一方向转动时，突然要使它向相反方向转动，继电器的触点突然换向。由于电机是个很复杂的系统，其绕组线圈相当于一个电感，当它转动时，又会在绕组线圈两端产生反电动势，当继电器要换向使触点断开，而使电机线圈与电路暂时脱离时，根据电感的特性，线圈上的电流不能突然消失，为了维持这个电流，线圈两端会产生一个很高的反电动势，这个反电动势向电感的寄生电容C反向充电。随着充电电压的升高，触点上的电压也升高，当达到一定程度时，将触点击穿，形成导电通路，电容C开始放电，电压开始下降，当电压降到维持触点空气导通的电压以下时，通路断开，又重复上面的过程。这种过程一直重复到由于触点之间的距离增加，电容上的电能不能击穿触点为止。

图11-16 继电器驱动电机电路

二是当电机停止时，控制它向相反方向转动。这时控制电路要控制相应的一路继电器导通，同时另外一路继电器也要加电以切换方向。由于使用的是电磁继电器，其机械触点的动作需要几百毫秒的时间。但是，型号相同的继电器的延时也是有差别的，很有可能会出现控制电路的继电器已经导通、电机线圈已经有电流流过时，换向的继电器触点仍未实现换向。经过一定时间，触点才完成了换向。这种情况实际上和第一种情况类似。

这种触点打火的现象，会对周围电路造成严重的电磁干扰现象，特别是对电路的单片机系统的正常运行构成威胁。实际使用时，会看到当一路驱动电路换向打火时，邻近的驱动电路即使没有控制电机动作，但指示电机运行方向的LED仍会发出微弱的光，这就是这种火花对周围造成的干扰。

为了尽量消除这种火花，除了在电机两端对地分别并上电容外，还在软件上进行了处理。即如果要让电机反向起动，先让换向继电器线圈通电，经过大约200ms左右，保证换向继电器触点完全换向后，再让控制继电器的线圈通电，使电机运转，这样既能消除火花，又能保证电机的正确动作。

采取以上措施后，触点火花仍然没有完全消除掉，但是已经能够保证系统的正常运行。在实际使用过程中，没有发现因触点打火而出现的单片机死机、电机误动作的现象。