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[开源造车]51单片机两轮自平衡小车之电机选型简单估算
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电机是整个两轮自平衡小车系统里面很重要的部分，当然，两个电机也构成了整个小车最重的部分。要根据系统制作要求来选择合适的电机。
电机的选型，是小车的稳定性能的致命一环。电机选得好，可以轻易让小车直立行走；电机选得不合适，白白浪费时间精力也硬不起来。
平衡车，本质上是在用堵转扭矩平衡负载重力分量产生的扭矩，充要条件是电机扭矩要能抵抗负载扭矩，电机扭矩要大,所以选择功率大些力矩电机就行了。
简单地说，
1、功率要大；
2、减速比可以大一点，用较大的轮子；
3、系统重心尽量靠下，抗扰性更强。
大家都应该知道，一定范围内，直流电机的转速与电压成正比，电流主要取决于负载。 电机电流与扭矩的关系在电流小于额定电流时,电流与扭矩成正比,当电流超过额定电流使铁芯磁饱和时,电流增加,扭矩就不增加了。
所以，我们要关注两个电机参数：电流/扭矩常数、电压/转速常数
不带编码器的直流有刷电机很多，种类繁杂，但是因为平衡车要进行控速的话还需要有编码器，为了减免不必要的工作量，并保证质量，我们应尽量选取带有编码器的直流有刷电机。
市面上常见的三款编码器直流减速电机：
GA25减速电机（带334光电编码器，含保护罩）
GB37减速电机（带448光电编码器，不含保护罩）
GB37减速电机（16CPR霍尔效应编码器，不受粉尘等影响）
先说说上面两款GB37，虽然448光电编码器精度非常高，但是这款电机有个致命弊端-没有保护罩。没有保护罩，这款电机就是个纸老虎，448线的光栅非常的密集，很容易受环境影响，你拿到灰尘大的马路边溜一圈，光栅就有可能受影响了，这会导致小车分分钟来大姨妈无法站立。所以，淘汰不带保护罩且使用光电编码器的GB37电机。而且我们并不需要刻意追求过高的精度，16CPR霍尔效应编码器的精度已经够我们的DIY制作要求了，下面会说到一个简单的估算方法。
电机尾部加装双通道霍尔效应编码器，AB双路输出,单路每圈脉冲16CPR,双路上下沿共输出64CPR 减速比为30，轮子转一圈，那么编码器转30圈，编码器时16CPR，则3016=480脉冲，轮子周长为65pi=204mm，则精度为204/480=0.425mm。如果把每一路脉冲的上沿和下沿都利用起来，相当于四倍频16×4=64，此时精度为204/64/30=0.10625mm。这精度已经够用了，可以做到小车原地直立。
剩下 带保护罩的GA25电机 和 使用霍尔效应编码器的GB37电机 才是我们要作比较的。
GA25电机参数：
额定电压：12V
转速：215RPM
空载力矩：1kg.cm
堵转力矩：3kg.cm
空载电流：80mA
堵转电流：1.1A
编码器：334CPR光电编码器(AB相正交输出)
GB37-MW3530电机参数：
GB37电机参数（带16CPR霍尔效应编码器）
额定电压：12V
转速：366RPM
空载力矩：
堵转力矩：13kg.cm
空载电流：250mA
堵转电流：6.5A
编码器：16CPR霍尔效应编码器(AB相正交输出)
综上比较两款电机的性能：
转速：GB37>25GA
力矩：GB37>25GA
编码器精度：GB37<25GA
最终，我们选取了GB37（带16CPR霍尔效应编码器）。
本次选型PK中此电机胜。
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发表于 2015-11-6 21:07:05
