| 创客指南 玩转电动机 | ||
| 定价 | 79.00 | |
| 出版社 | 人民邮电出版社 | |
| 版次 | 1 | |
| 出版时间 | 2017年08月 | |
| 开本 | 16开 | |
| 作者 | [美] Matthew Scarpino 斯卡尔皮诺 | |
| 装帧 | 平装 | |
| 页数 | 293 | |
| 字数 | 346000 | |
| ISBN编码 | 9787115456144 | |
| 重量 | ||
技术的进步、社会的发展,推动了科技创新模式的嬗变,也推动了创客的不断发展,而电动机的制作和使用成为创客必备的技能之一。
本书是一本关于步进电动机、伺服电动机以及其他电动机的使用指南。全书分为4 部分共14 章。第1 部分是概述,主要介绍了电动机是什么以及电动机是如何工作的。第2 部分是探索电动机,介绍了许多创客常用的电动机,重点是交流电动机、步进电动机和伺服电动机。第3 部分是电动机实战,主要介绍了如何实际应用电动机。第4 部分是附录,补充了一些电动机的相关信息。
本书适合创客一族、电动机爱好者、硬件爱好者及动手能力较强的读者阅读参考。
第壹部分 概述
1 电动机入门 3
1.1 历史简介 4
1.1.1 奥斯特的罗盘指针 4
1.1.2 耶德利克的自转转子 4
1.2 剖析电动机 5
1.2.1 外部构造 5
1.2.2 内部构造 6
1.3 电动机概述 7
1.3.1 直流电动机 8
1.3.2 交流电动机 8
1.4 目标和结构 9
1.5 小结 9
2 基本概念 11
2.1 转矩和角速度 11
2.1.1 力 12
2.1.2 转矩 12
2.1.3 角速度 14
2.1.4 转矩转速曲线 15
2.2 磁铁 15
2.3 等效电路 18
2.3.1 电损耗 18
目录
Chapter
1
2
2.3.2 反向电动势 19
2.4 功率和效率 20
2.4.1 功 20
2.4.2 旋转功率 20
2.4.3 电功率 21
2.4.4 效率 21
2.5 小结 22
第二部分 探索电动机 25
3 直流电动机 27
3.1 直流电动机基础 27
3.1.1 转矩、电流和KT 28
3.1.2 转速、电压和KV 29
3.1.3 KT 和Kv 的权衡 30
3.1.4 开关电路 31
3.1.5 脉冲宽度调制(PWM,Pulse
Width Modulation) 33
3.2 有刷电动机 34
3.2.1 机械换向 35
3.2.2 有刷电动机的种类 36
3.2.3 优点和缺点 38
3.2.4 控制电路 38
3.3 无刷电动机 41
3.3.1 无刷直流电动机的构造 41
3.3.2 内转子和外转子电动机 43
3.3.3 无刷直流电动机的控制 45
3.4 电子调速器 48
3.4.1 免电池电路 50
3.4.2 可编程性 50
3.5 电池 51
3.6 小结 52
4 步进电动机 53
4.1 永磁式(PM)步进电动机 54
4.1.1 结构 54
4.1.2 运行 56
4.2 反应式(VR)步进电动机 57
4.2.1 结构 58
4.2.2 运行 58
4.3 混合式(HY)步进电动机 60
4.3.1 结构 60
4.3.2 运行 62
4.4 步进电动机控制 62
4.4.1 双极步进电动机控制 62
4.4.2 单极步进电动机控制 64
4.4.3 驱动模式 66
4.5 小结 70
5 伺服电动机 73
5.1 业余爱好者伺服 74
5.1.1 脉冲宽度调制(PWM)控制 75
5.1.2 模拟和数字伺服 76
5.1.3 旋转编码器 77
5.2 伺服控制概述 78
5.2.1 开环和闭环系统 79
5.2.2 伺服电动机建模 80
5.2.3 拉普拉斯变换 81
5.2.4 框图和传递函数 83
5.2.5 伺服电动机的传递函数 84
5.3 PID 控制 85
5.4 小结 87
6 交流电动机 89
6.1 交流电源(AC) 89
6.1.1 单相电源 90
6.1.2 三相电源 90
6.2 多相电动机概述 91
6.2.1 定子 91
6.2.2 旋转磁场 92
6.2.3 同步速度 94
6.2.4 功率因数 94
6.3 异步多相电动机 96
6.3.1 电磁感应 96
6.3.2 电流和转矩 97
6.3.3 鼠笼式转子 98
6.3.4 绕线转子 98
6.4 多相同步电动机 101
6.4.1 双励磁同步电动机 101
6.4.2 永磁式同步电动机 102
6.4.3 磁阻式同步电动机 102
6.5 单相电动机 103
6.5.1 分相电动机 104
6.5.2 电容启动电动机 104
6.5.3 罩极电动机 105
6.6 交流电动机控制 106
6.6.1 涡流驱动器 106
6.6.2 变频驱动器 107
6.6.3 VFD 谐波失真 108
6.7 通用电动机 109
6.8 小结 110
7 齿轮和减速电动机 113
7.1 齿轮概述 113
7.1.1 功率传输 114
7.1.2 齿距 115
7.1.3 侧隙 117
7.2 齿轮类型 117
7.2.1 正齿轮 117
7.2.2 斜齿轮 118
7.2.3 锥齿轮 120
7.2.4 齿条和小齿轮(pinion) 121
7.2.5 涡轮 121
7.2.6 行星齿轮系 122
7.3 减速电动机 123
7.4 小结 124
8 直线电动机 127
8.1 线性执行器 128
8.1.1 运行和结构 129
8.1.2 线性执行器的例子 130
8.1.3 线圈炮 131
8.2 直线同步电动机 131
8.2.1 结构 131
8.2.2 案例研究:安川的SGLG 135
8.2.3 案例研究:磁悬浮列车系统 136
8.3 直线感应电动机 137
8.3.1 结构和运行 137
8.3.2 LINIMO 列车线路(东部
丘陵线) 138
8.4 单极电动机 140
8.4.1 结构和运行 140
8.4.2 轨道炮 141
8.5 小结 143
第三部分 电动机实战 145
9 使用Arduino Mega 控制电动机 147
9.1 Arduino Mega 简介 148
9.1.1 Arduino Mega 电路板 148
9.1.2 微控制器和ATmega2560 149
9.2 Arduino Mega 编程 151
9.2.1 准备Arduino 环境 152
9.2.2 使用环境 154
9.2.3 Arduino 编程 155
9.3 Arduino 电动机接口板 160
9.3.1 电压 161
9.3.2 L298P 双H 桥连接 162
9.3.3 控制有刷电动机 163
9.4 步进电动机控制 164
9.4.1 Stepper 库 165
9.4.2 控制步进电动机 167
9.5 伺服电动机控制 169
9.5.1 Servo 库 169
9.5.2 控制伺服电动机 170
9.6 小结 172
10 使用树莓派控制电动机 173
10.1 树莓派 174
10.1.1 树莓派电路板 174
10.1.2 BCM2835 片上
系统 175
目录
Chapter
1
4
10.2 在树莓派上编程 176
10.2.1 Raspbian 操作系统 177
10.2.2 Python 和IDLE 178
10.2.3 GPIO 接口 179
10.3 控制伺服电动机 184
10.3.1 配置PWM 184
10.3.2 控制伺服电动机 187
10.4 RaspiRobot 主板 189
10.4.1 L293DD 四通道半H 电动机
驱动器 190
10.4.2 RaspiRobot 的Python
代码 191
10.4.3 控制有刷直流电动机 192
10.4.4 控制步进电动机 193
10.5 小结 195
11 使用BeagleBone Black 控制
电动机 197
11.1 BeagleBone Black 198
11.1.1 BBB 电路板 198
11.1.2 AM3359 片上系统 199
11.2 BBB 编程 200
11.2.1 Debian 操作系统 201
11.2.2 Adafruit-BBIO 模块 202
11.2.3 访问GPIO 引脚 203
11.3 生成PWM 信号 207
11.4 双电动机控制器扩展板 210
11.4.1 BBB-DMCC 通信 211
11.4.2 PWM 信号发生器 212
11.4.3 开关电路 212
11.4.4 电动机控制 213
11.5 小结 215
12 设计一个基于Arduino 的电子
调速器 217
12.1 电子调速器设计概述 217
12.2 开关电路 220
12.2.1 MOSFET 管 221
12.2.2 MOSFET 管驱动器 223
12.2.3 自举电容 225
12.3 过零检测 226
12.3.1 第壹步:3 个绕组相对于UP 的
电压 228
12.3.2 第二步:两个通电绕组相对于
UO 的电压 229
12.3.3 第三步:悬空绕组相对于UO
的电压和悬空反向电动势 229
12.3.4 第四步:合并结果计算悬空反
向电动势 230
12.4 设计原理图 230
12.4.1 排母连接器 231
12.4.2 MOSFET 管和MOSFET
管驱动器 232
12.4.3 过零检测 233
12.5 电路板布局 234
12.6 控制BLCD 235
12.6.1 一般BLDC 控制 235
12.6.2 通过Arduino 接口BLDC 237
12.7 小结 241
13 设计一架四轴飞行器 243
13.1 框架 244
13.2 螺旋桨 245
13.2.1 螺旋桨动力学 245
13.2.2 选择螺旋桨 248
13.3 电动机 250
13.4 电气性能 251
13.4.1 发射机/ 接收机 252
13.4.2 飞行控制器 255
13.4.3 电子调速器(ESC) 257
13.4.4 电池 258
13.5 结构 260
13.6 小结 261
14 电动汽车 263
14.1 电动汽车转换 263
14.1.1 电动机 264
14.1.2 控制器 266
14.1.3 电池 266
14.1.4 变速器 267
14.2 现代的电动汽车 267
14.2.1 特斯拉汽车公司的Model S 268
14.2.2 日产聆风(Leaf) 269
14.2.3 宝马i3 271
14.3 源自特斯拉汽车公司的专利 272
14.3.1 可变控制电动机管理 272
14.3.2 感应电动机冲片设计 273
14.3.3 双电动机驱动和控制系统 275
14.3.4 高效制造转子的方法 277
14.4 小结 277
第四部分 附录 279
附录A 发电机 281
A.1 概述 281
A.2 直流发电机 282
A.3 交流发电机 284
A.3.1 交流发电机的运行 284
A.3.2 磁力发电机和自激发
电机 285
A.4 小结 287
附录B 术语表 289
坦白说,我最近被一股“创客热”深深吸引,总想着自己动手做点东西,但又不知道从何下手。《创客指南:玩转电动机》这本书的出现,恰好给了我一个明确的方向。我虽然是个门外汉,对电动机的了解仅限于知道它能让东西转起来,但对它的内部构造和工作原理一窍不通。所以我迫切希望这本书能够从最基础的知识讲起,用通俗易懂的语言解释电动机的各种类型,它们是如何将电能转化为机械能的,以及最关键的,作为一个初学者,我应该如何安全、有效地开始我的第一次电动机制作。我非常期待书中能够提供一些非常详细的、一步一步的图文教程,从零件的选购、工具的使用,到具体的组装步骤,都能有清晰的指导。我希望它能避免那种“懂行人都懂”的跳跃式讲解,而是能够考虑到像我这样的完全新手。如果书中还能包含一些常见问题的故障排除指南,比如“为什么电机不转了”、“为什么噪音这么大”,那就更好了。我希望能通过这本书,建立起对电动机最基本的认知和实践能力,为我日后更深入的学习和创作打下坚实的基础。
评分我一直觉得,学习一个新事物,最怕的就是“纸上谈兵”,尤其是像电动机这样涉及物理原理和工程实践的领域。《创客指南:玩转电动机》这本书,在我看来,正好是弥补这一缺憾的有力工具。我希望这本书能够提供一套完整的、从概念到实现的流程。也就是说,它不仅要解释清楚电动机的工作原理,更重要的是要提供清晰的、可执行的设计和制作步骤。我非常期待书中能够包含一些实际的设计案例,并且这些案例能够覆盖不同的应用方向。比如,有些是关于精度控制的,有些是关于力量输出的,还有些是关于效率优化的。我希望它能够讲解如何根据不同的需求来选择合适的电动机类型、如何进行参数计算,以及如何进行电路设计和驱动。而且,书中提到的“Arduino树莓派控制”是我非常看重的一点。我希望能够看到一些关于如何将这些开源平台与电动机进行深度整合的教程,包括硬件连接、软件编程,以及如何实现更高级的智能控制。我希望通过这本书,能够真正掌握电动机的设计和应用技巧,让我能够将理论知识转化为实际的、有价值的创客作品。
评分我一直认为,对于任何一个想要深入了解某个领域的人来说,一个好的入门书籍至关重要。《创客指南:玩转电动机》这本书,恰好是我在寻求电动机入门知识时遇到的。我虽然对电子领域充满好奇,但对于电动机这样具体的组件,我几乎是一无所知。我非常期待这本书能够以一种循序渐进的方式,从最基础的概念开始讲解,比如什么是电动机,它的基本组成部分是什么,以及它是如何工作的。我希望这本书能够用最直观、最易懂的方式来解释这些复杂的物理原理,避免使用过多晦涩的专业术语。同时,我也希望它能够提供一些非常基础的实践案例,让我能够从最简单的实验开始,逐步建立起对电动机的感性认识。比如,如何用简单的材料制作一个最基础的直流电机,或者如何通过改变电源来观察电机的转速变化。我希望这本书能够像一个引路人,为我打开认识电动机的大门,让我能够逐步建立起对这个领域的兴趣和信心,为我将来更深入的学习打下坚实的基础。
评分我一直觉得,电子制作的魅力在于它能够将抽象的理论转化为看得见摸得着的功能。而电动机,无疑是电子制作中最具“生命力”的组件之一。当我看到《创客指南:玩转电动机》这本书时,我第一时间想到的是它能否让我真正“理解”电动机。我希望这本书能够不仅仅停留在“如何使用”层面,而是深入讲解电动机的“为什么”。比如,为什么会有不同的线圈匝数?为什么不同的磁铁材料会影响性能?当改变电压和电流时,转速和扭矩会有怎样的变化?我期望书中能够提供一些关于电动机设计原理的深入探讨,例如电磁感应的原理、安培定则的应用,以及如何通过改变电机的结构参数来优化其性能。我尤其看重书中提到的“设计制作”,我希望它能提供一些设计思路和方法,让我不仅仅是模仿,而是能够根据自己的需求去“创造”。如果书中能有一些关于电机效率、发热控制、以及噪音抑制等方面的讨论,那将是锦上添花,因为这些往往是影响实际应用效果的关键因素。我希望通过这本书,能够建立起一种从原理到实践的完整认知,让我在面对各种电动机应用时,都能做到心中有数,游刃有余。
评分拿到这本《创客指南:玩转电动机》之后,我首先被它“创客指南”的定位所吸引。我一直对新兴技术和DIY项目充满热情,而电动机作为很多自动化和机器人项目的基础,是我一直想要深入了解的领域。我希望这本书能够真正地“指南”我,带我进入电动机的世界。我期待它能提供一些前沿的电动机应用案例,比如在无人机、智能家居、或者医疗设备中的应用,让我了解到电动机的无限可能性。同时,我也希望书中能够介绍一些当前流行的电动机控制技术,比如PWM(脉冲宽度调制)控制,以及更高级的闭环控制系统。我尤其对书中提到的“Arduino树莓派控制”很感兴趣,我希望它能详细讲解如何利用这些强大的开源平台,实现对电动机的精细化控制,甚至能够通过编程赋予电动机更智能的行为。我期待书中能够提供一些实际的项目构思,让我可以根据自己的兴趣和能力,选择一个合适的项目开始实践。这本书对我来说,不仅仅是一本教程,更是一个启发灵感的宝库,希望能它能点燃我更多的创造热情。
评分我一直对机械与电子的结合充满兴趣,而电动机无疑是实现这种结合的关键。这本书《创客指南:玩转电动机》的标题,让我立刻联想到那些能够让生活变得更便捷、更有趣的自动化装置。我希望这本书不仅仅停留在理论层面,而是能够提供一些切实可行的“玩转”方案。我期待书中能够介绍各种不同类型的电动机,并重点讲解它们在不同应用场景下的优势和局限。我尤其看重书中提到的“设计制作教程”,我希望它能详细讲解如何根据项目需求来选择和定制电动机,甚至是设计和制造属于自己的电动机。我希望书中能够包含一些案例,比如如何利用电动机制作一个简单的机器人手臂,或者一个自动化浇水系统,甚至是能够完成特定任务的微型机械装置。而且,我希望书中能够详细说明实现这些项目所需的具体步骤、工具和材料,并且对于一些关键的步骤,能够有详细的图解和解释。我希望通过这本书,能够提升我的动手能力和创造力,让我能够真正地“玩转”电动机,实现我脑海中那些关于自动化和智能化的构想。
评分说实话,我买这本书更多的是被“Arduino树莓派控制电动机编程教”这个标题吸引过来的。我本身对编程有一定基础,也对Arduino和树莓派这些开源硬件平台很熟悉,但如何将这些平台与电动机完美结合,做出一些有意思的项目,我感觉自己还停留在比较初级的阶段。我希望这本书能够详细地讲解如何通过Arduino或树莓派来控制电动机,不仅仅是简单的开关控制,而是能够实现更复杂的运动控制,比如精确的位置控制、速度控制、加速度控制,甚至是一些仿生运动的模拟。我期待书中能有具体的编程示例,并且这些示例的代码能够清晰易懂,有详细的注释,让我能够理解每一行代码的作用。同时,我也希望它能够介绍一些常用的电机驱动模块,比如L298N、DRV8825等,以及它们与Arduino/树莓派的连接方式和控制原理。如果书中能提供一些基于这些平台的创意项目,比如一个可以遥控的小车,一个自动化的机械臂,或者一个能够根据传感器输入做出反应的智能装置,那就更棒了。我希望通过这本书,能够将我的编程技能和电子制作能力提升到一个新的高度,用Arduino和树莓派来驱动我脑海中那些奇思妙想的电动机项目。
评分我拿到这本《创客指南:玩转电动机》后,第一感受就是它的厚度。虽然我还没来得及深入阅读,但从这个厚度上,我隐约感觉到它内容的丰富性。我之前接触过一些DIY电子书,很多都是薄薄一本,翻几下就看完了,感觉信息量很有限,很多地方都止于表面。而这本,感觉能容纳的东西更多,我希望它里面不仅仅是针对几种常见电动机的简单介绍,而是能够更深入地探讨不同类型电动机的工作原理,比如直流电机、交流电机、步进电机、伺服电机等等,并且能够解释清楚它们各自的优缺点,以及在不同应用场景下如何选择和使用。更重要的是,我希望能在这本书中找到关于电动机设计和制作的详尽指导。我不仅仅满足于组装现成的套件,我更希望了解如何根据自己的需求去设计一个电动机,或者对现有电动机进行改造。比如,如何计算电机的功率、转速,如何选择合适的材料来制作定子和转子,如何进行绕线等。这些都是我非常感兴趣但又缺乏系统知识的领域。如果书中能提供一些实际的设计案例,甚至是一些开源的设计图纸,那对我来说就太有价值了。毕竟,作为创客,动手能力固然重要,但原创设计能力更是提升的关键。我期待这本书能够填补我在电机设计方面的知识空白,让我能够真正“玩转”电动机,而不是仅仅停留在“使用”层面。
评分我一直觉得,动手能力是创客的核心竞争力,而《创客指南:玩转电动机》这本书,看名字就给人一种“实践出真知”的感觉。我是一个喜欢理论结合实践的人,所以对这种侧重于“玩转”和“制作”的书籍尤其感兴趣。我希望这本书不仅仅是提供一些理论知识,更重要的是能够提供一些可操作性极强的实践项目。我期待书中能够包含至少几个不同复杂度的电动机相关项目,从简单的DIY小玩意,到稍具挑战性的自动化装置。每一个项目,我都希望能够有详细的零件清单、工具清单,以及清晰明了的组装步骤图解。而且,不仅仅是组装,我更希望它能鼓励我去思考“为什么”这样设计,以及“如果我这样做会怎么样”。我希望这本书能培养我独立解决问题的能力,比如当我在制作过程中遇到困难时,我能从书中找到一些启示,而不是完全束手无策。我对书中提到的“Arduino树莓派控制”尤其期待,我希望能看到一些将这两种平台与电动机巧妙结合的创意项目,让我能将编程和硬件制作融合在一起,创造出更有趣的作品。
评分这本《创客指南:玩转电动机》的书,我拿到手的时候,心里其实是带着点忐忑的。我一直对电子制作挺感兴趣的,尤其是一些动态的、能动的玩意儿,总觉得比那种静态的电路板有生命力多了。电动机嘛,简直就是所有能动起来的东西的核心,所以一直想找一本既能讲清楚原理,又能带着动手实践的书。我之前也翻过一些相关的书籍,有些讲得太理论了,像是在啃一本大学的教科书,看得我脑袋生疼,完全找不到实践的入口;还有些又太过于浅显,就是简单的组装指导,但对背后的原理却一带而过,总让我觉得“知其然不知其所以然”。所以,当看到这本书的标题,特别是“玩转电动机”、“设计制作教程”、“Arduino树莓派控制”这些字眼的时候,我眼前一亮,觉得这可能正是我一直在寻找的那种结合了理论深度和实践指导的书。我尤其看重它提到的“设计制作教程”,这意味着它不只是教你组装,更重要的是教你怎么去“设计”和“制作”,这对于一个想要真正理解并掌握电动机的创客来说,是至关重要的。我希望这本书能够像一个经验丰富的老师傅,不仅能告诉我怎么拧螺丝、怎么接线,还能告诉我为什么这样接线,这样设计出来的效果会更好,甚至在遇到问题的时候,能给我一些调试的方向和思路。我期待它能为我打开一扇新的大门,让我能够从一个简单的电动机爱好者,进阶到能够独立设计和制作一些有趣的小装置。
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