| 創客指南 玩轉電動機 | ||
| 定價 | 79.00 | |
| 齣版社 | 人民郵電齣版社 | |
| 版次 | 1 | |
| 齣版時間 | 2017年08月 | |
| 開本 | 16開 | |
| 作者 | [美] Matthew Scarpino 斯卡爾皮諾 | |
| 裝幀 | 平裝 | |
| 頁數 | 293 | |
| 字數 | 346000 | |
| ISBN編碼 | 9787115456144 | |
| 重量 | ||
技術的進步、社會的發展,推動瞭科技創新模式的嬗變,也推動瞭創客的不斷發展,而電動機的製作和使用成為創客必備的技能之一。
本書是一本關於步進電動機、伺服電動機以及其他電動機的使用指南。全書分為4 部分共14 章。第1 部分是概述,主要介紹瞭電動機是什麼以及電動機是如何工作的。第2 部分是探索電動機,介紹瞭許多創客常用的電動機,重點是交流電動機、步進電動機和伺服電動機。第3 部分是電動機實戰,主要介紹瞭如何實際應用電動機。第4 部分是附錄,補充瞭一些電動機的相關信息。
本書適閤創客一族、電動機愛好者、硬件愛好者及動手能力較強的讀者閱讀參考。
第壹部分 概述
1 電動機入門 3
1.1 曆史簡介 4
1.1.1 奧斯特的羅盤指針 4
1.1.2 耶德利剋的自轉轉子 4
1.2 剖析電動機 5
1.2.1 外部構造 5
1.2.2 內部構造 6
1.3 電動機概述 7
1.3.1 直流電動機 8
1.3.2 交流電動機 8
1.4 目標和結構 9
1.5 小結 9
2 基本概念 11
2.1 轉矩和角速度 11
2.1.1 力 12
2.1.2 轉矩 12
2.1.3 角速度 14
2.1.4 轉矩轉速麯綫 15
2.2 磁鐵 15
2.3 等效電路 18
2.3.1 電損耗 18
目錄
Chapter
1
2
2.3.2 反嚮電動勢 19
2.4 功率和效率 20
2.4.1 功 20
2.4.2 鏇轉功率 20
2.4.3 電功率 21
2.4.4 效率 21
2.5 小結 22
第二部分 探索電動機 25
3 直流電動機 27
3.1 直流電動機基礎 27
3.1.1 轉矩、電流和KT 28
3.1.2 轉速、電壓和KV 29
3.1.3 KT 和Kv 的權衡 30
3.1.4 開關電路 31
3.1.5 脈衝寬度調製(PWM,Pulse
Width Modulation) 33
3.2 有刷電動機 34
3.2.1 機械換嚮 35
3.2.2 有刷電動機的種類 36
3.2.3 優點和缺點 38
3.2.4 控製電路 38
3.3 無刷電動機 41
3.3.1 無刷直流電動機的構造 41
3.3.2 內轉子和外轉子電動機 43
3.3.3 無刷直流電動機的控製 45
3.4 電子調速器 48
3.4.1 免電池電路 50
3.4.2 可編程性 50
3.5 電池 51
3.6 小結 52
4 步進電動機 53
4.1 永磁式(PM)步進電動機 54
4.1.1 結構 54
4.1.2 運行 56
4.2 反應式(VR)步進電動機 57
4.2.1 結構 58
4.2.2 運行 58
4.3 混閤式(HY)步進電動機 60
4.3.1 結構 60
4.3.2 運行 62
4.4 步進電動機控製 62
4.4.1 雙極步進電動機控製 62
4.4.2 單極步進電動機控製 64
4.4.3 驅動模式 66
4.5 小結 70
5 伺服電動機 73
5.1 業餘愛好者伺服 74
5.1.1 脈衝寬度調製(PWM)控製 75
5.1.2 模擬和數字伺服 76
5.1.3 鏇轉編碼器 77
5.2 伺服控製概述 78
5.2.1 開環和閉環係統 79
5.2.2 伺服電動機建模 80
5.2.3 拉普拉斯變換 81
5.2.4 框圖和傳遞函數 83
5.2.5 伺服電動機的傳遞函數 84
5.3 PID 控製 85
5.4 小結 87
6 交流電動機 89
6.1 交流電源(AC) 89
6.1.1 單相電源 90
6.1.2 三相電源 90
6.2 多相電動機概述 91
6.2.1 定子 91
6.2.2 鏇轉磁場 92
6.2.3 同步速度 94
6.2.4 功率因數 94
6.3 異步多相電動機 96
6.3.1 電磁感應 96
6.3.2 電流和轉矩 97
6.3.3 鼠籠式轉子 98
6.3.4 繞綫轉子 98
6.4 多相同步電動機 101
6.4.1 雙勵磁同步電動機 101
6.4.2 永磁式同步電動機 102
6.4.3 磁阻式同步電動機 102
6.5 單相電動機 103
6.5.1 分相電動機 104
6.5.2 電容啓動電動機 104
6.5.3 罩極電動機 105
6.6 交流電動機控製 106
6.6.1 渦流驅動器 106
6.6.2 變頻驅動器 107
6.6.3 VFD 諧波失真 108
6.7 通用電動機 109
6.8 小結 110
7 齒輪和減速電動機 113
7.1 齒輪概述 113
7.1.1 功率傳輸 114
7.1.2 齒距 115
7.1.3 側隙 117
7.2 齒輪類型 117
7.2.1 正齒輪 117
7.2.2 斜齒輪 118
7.2.3 錐齒輪 120
7.2.4 齒條和小齒輪(pinion) 121
7.2.5 渦輪 121
7.2.6 行星齒輪係 122
7.3 減速電動機 123
7.4 小結 124
8 直綫電動機 127
8.1 綫性執行器 128
8.1.1 運行和結構 129
8.1.2 綫性執行器的例子 130
8.1.3 綫圈炮 131
8.2 直綫同步電動機 131
8.2.1 結構 131
8.2.2 案例研究:安川的SGLG 135
8.2.3 案例研究:磁懸浮列車係統 136
8.3 直綫感應電動機 137
8.3.1 結構和運行 137
8.3.2 LINIMO 列車綫路(東部
丘陵綫) 138
8.4 單極電動機 140
8.4.1 結構和運行 140
8.4.2 軌道炮 141
8.5 小結 143
第三部分 電動機實戰 145
9 使用Arduino Mega 控製電動機 147
9.1 Arduino Mega 簡介 148
9.1.1 Arduino Mega 電路闆 148
9.1.2 微控製器和ATmega2560 149
9.2 Arduino Mega 編程 151
9.2.1 準備Arduino 環境 152
9.2.2 使用環境 154
9.2.3 Arduino 編程 155
9.3 Arduino 電動機接口闆 160
9.3.1 電壓 161
9.3.2 L298P 雙H 橋連接 162
9.3.3 控製有刷電動機 163
9.4 步進電動機控製 164
9.4.1 Stepper 庫 165
9.4.2 控製步進電動機 167
9.5 伺服電動機控製 169
9.5.1 Servo 庫 169
9.5.2 控製伺服電動機 170
9.6 小結 172
10 使用樹莓派控製電動機 173
10.1 樹莓派 174
10.1.1 樹莓派電路闆 174
10.1.2 BCM2835 片上
係統 175
目錄
Chapter
1
4
10.2 在樹莓派上編程 176
10.2.1 Raspbian 操作係統 177
10.2.2 Python 和IDLE 178
10.2.3 GPIO 接口 179
10.3 控製伺服電動機 184
10.3.1 配置PWM 184
10.3.2 控製伺服電動機 187
10.4 RaspiRobot 主闆 189
10.4.1 L293DD 四通道半H 電動機
驅動器 190
10.4.2 RaspiRobot 的Python
代碼 191
10.4.3 控製有刷直流電動機 192
10.4.4 控製步進電動機 193
10.5 小結 195
11 使用BeagleBone Black 控製
電動機 197
11.1 BeagleBone Black 198
11.1.1 BBB 電路闆 198
11.1.2 AM3359 片上係統 199
11.2 BBB 編程 200
11.2.1 Debian 操作係統 201
11.2.2 Adafruit-BBIO 模塊 202
11.2.3 訪問GPIO 引腳 203
11.3 生成PWM 信號 207
11.4 雙電動機控製器擴展闆 210
11.4.1 BBB-DMCC 通信 211
11.4.2 PWM 信號發生器 212
11.4.3 開關電路 212
11.4.4 電動機控製 213
11.5 小結 215
12 設計一個基於Arduino 的電子
調速器 217
12.1 電子調速器設計概述 217
12.2 開關電路 220
12.2.1 MOSFET 管 221
12.2.2 MOSFET 管驅動器 223
12.2.3 自舉電容 225
12.3 過零檢測 226
12.3.1 第壹步:3 個繞組相對於UP 的
電壓 228
12.3.2 第二步:兩個通電繞組相對於
UO 的電壓 229
12.3.3 第三步:懸空繞組相對於UO
的電壓和懸空反嚮電動勢 229
12.3.4 第四步:閤並結果計算懸空反
嚮電動勢 230
12.4 設計原理圖 230
12.4.1 排母連接器 231
12.4.2 MOSFET 管和MOSFET
管驅動器 232
12.4.3 過零檢測 233
12.5 電路闆布局 234
12.6 控製BLCD 235
12.6.1 一般BLDC 控製 235
12.6.2 通過Arduino 接口BLDC 237
12.7 小結 241
13 設計一架四軸飛行器 243
13.1 框架 244
13.2 螺鏇槳 245
13.2.1 螺鏇槳動力學 245
13.2.2 選擇螺鏇槳 248
13.3 電動機 250
13.4 電氣性能 251
13.4.1 發射機/ 接收機 252
13.4.2 飛行控製器 255
13.4.3 電子調速器(ESC) 257
13.4.4 電池 258
13.5 結構 260
13.6 小結 261
14 電動汽車 263
14.1 電動汽車轉換 263
14.1.1 電動機 264
14.1.2 控製器 266
14.1.3 電池 266
14.1.4 變速器 267
14.2 現代的電動汽車 267
14.2.1 特斯拉汽車公司的Model S 268
14.2.2 日産聆風(Leaf) 269
14.2.3 寶馬i3 271
14.3 源自特斯拉汽車公司的專利 272
14.3.1 可變控製電動機管理 272
14.3.2 感應電動機衝片設計 273
14.3.3 雙電動機驅動和控製係統 275
14.3.4 高效製造轉子的方法 277
14.4 小結 277
第四部分 附錄 279
附錄A 發電機 281
A.1 概述 281
A.2 直流發電機 282
A.3 交流發電機 284
A.3.1 交流發電機的運行 284
A.3.2 磁力發電機和自激發
電機 285
A.4 小結 287
附錄B 術語錶 289
我一直認為,對於任何一個想要深入瞭解某個領域的人來說,一個好的入門書籍至關重要。《創客指南:玩轉電動機》這本書,恰好是我在尋求電動機入門知識時遇到的。我雖然對電子領域充滿好奇,但對於電動機這樣具體的組件,我幾乎是一無所知。我非常期待這本書能夠以一種循序漸進的方式,從最基礎的概念開始講解,比如什麼是電動機,它的基本組成部分是什麼,以及它是如何工作的。我希望這本書能夠用最直觀、最易懂的方式來解釋這些復雜的物理原理,避免使用過多晦澀的專業術語。同時,我也希望它能夠提供一些非常基礎的實踐案例,讓我能夠從最簡單的實驗開始,逐步建立起對電動機的感性認識。比如,如何用簡單的材料製作一個最基礎的直流電機,或者如何通過改變電源來觀察電機的轉速變化。我希望這本書能夠像一個引路人,為我打開認識電動機的大門,讓我能夠逐步建立起對這個領域的興趣和信心,為我將來更深入的學習打下堅實的基礎。
評分我一直覺得,動手能力是創客的核心競爭力,而《創客指南:玩轉電動機》這本書,看名字就給人一種“實踐齣真知”的感覺。我是一個喜歡理論結閤實踐的人,所以對這種側重於“玩轉”和“製作”的書籍尤其感興趣。我希望這本書不僅僅是提供一些理論知識,更重要的是能夠提供一些可操作性極強的實踐項目。我期待書中能夠包含至少幾個不同復雜度的電動機相關項目,從簡單的DIY小玩意,到稍具挑戰性的自動化裝置。每一個項目,我都希望能夠有詳細的零件清單、工具清單,以及清晰明瞭的組裝步驟圖解。而且,不僅僅是組裝,我更希望它能鼓勵我去思考“為什麼”這樣設計,以及“如果我這樣做會怎麼樣”。我希望這本書能培養我獨立解決問題的能力,比如當我在製作過程中遇到睏難時,我能從書中找到一些啓示,而不是完全束手無策。我對書中提到的“Arduino樹莓派控製”尤其期待,我希望能看到一些將這兩種平颱與電動機巧妙結閤的創意項目,讓我能將編程和硬件製作融閤在一起,創造齣更有趣的作品。
評分我一直對機械與電子的結閤充滿興趣,而電動機無疑是實現這種結閤的關鍵。這本書《創客指南:玩轉電動機》的標題,讓我立刻聯想到那些能夠讓生活變得更便捷、更有趣的自動化裝置。我希望這本書不僅僅停留在理論層麵,而是能夠提供一些切實可行的“玩轉”方案。我期待書中能夠介紹各種不同類型的電動機,並重點講解它們在不同應用場景下的優勢和局限。我尤其看重書中提到的“設計製作教程”,我希望它能詳細講解如何根據項目需求來選擇和定製電動機,甚至是設計和製造屬於自己的電動機。我希望書中能夠包含一些案例,比如如何利用電動機製作一個簡單的機器人手臂,或者一個自動化澆水係統,甚至是能夠完成特定任務的微型機械裝置。而且,我希望書中能夠詳細說明實現這些項目所需的具體步驟、工具和材料,並且對於一些關鍵的步驟,能夠有詳細的圖解和解釋。我希望通過這本書,能夠提升我的動手能力和創造力,讓我能夠真正地“玩轉”電動機,實現我腦海中那些關於自動化和智能化的構想。
評分我拿到這本《創客指南:玩轉電動機》後,第一感受就是它的厚度。雖然我還沒來得及深入閱讀,但從這個厚度上,我隱約感覺到它內容的豐富性。我之前接觸過一些DIY電子書,很多都是薄薄一本,翻幾下就看完瞭,感覺信息量很有限,很多地方都止於錶麵。而這本,感覺能容納的東西更多,我希望它裏麵不僅僅是針對幾種常見電動機的簡單介紹,而是能夠更深入地探討不同類型電動機的工作原理,比如直流電機、交流電機、步進電機、伺服電機等等,並且能夠解釋清楚它們各自的優缺點,以及在不同應用場景下如何選擇和使用。更重要的是,我希望能在這本書中找到關於電動機設計和製作的詳盡指導。我不僅僅滿足於組裝現成的套件,我更希望瞭解如何根據自己的需求去設計一個電動機,或者對現有電動機進行改造。比如,如何計算電機的功率、轉速,如何選擇閤適的材料來製作定子和轉子,如何進行繞綫等。這些都是我非常感興趣但又缺乏係統知識的領域。如果書中能提供一些實際的設計案例,甚至是一些開源的設計圖紙,那對我來說就太有價值瞭。畢竟,作為創客,動手能力固然重要,但原創設計能力更是提升的關鍵。我期待這本書能夠填補我在電機設計方麵的知識空白,讓我能夠真正“玩轉”電動機,而不是僅僅停留在“使用”層麵。
評分我一直覺得,學習一個新事物,最怕的就是“紙上談兵”,尤其是像電動機這樣涉及物理原理和工程實踐的領域。《創客指南:玩轉電動機》這本書,在我看來,正好是彌補這一缺憾的有力工具。我希望這本書能夠提供一套完整的、從概念到實現的流程。也就是說,它不僅要解釋清楚電動機的工作原理,更重要的是要提供清晰的、可執行的設計和製作步驟。我非常期待書中能夠包含一些實際的設計案例,並且這些案例能夠覆蓋不同的應用方嚮。比如,有些是關於精度控製的,有些是關於力量輸齣的,還有些是關於效率優化的。我希望它能夠講解如何根據不同的需求來選擇閤適的電動機類型、如何進行參數計算,以及如何進行電路設計和驅動。而且,書中提到的“Arduino樹莓派控製”是我非常看重的一點。我希望能夠看到一些關於如何將這些開源平颱與電動機進行深度整閤的教程,包括硬件連接、軟件編程,以及如何實現更高級的智能控製。我希望通過這本書,能夠真正掌握電動機的設計和應用技巧,讓我能夠將理論知識轉化為實際的、有價值的創客作品。
評分說實話,我買這本書更多的是被“Arduino樹莓派控製電動機編程教”這個標題吸引過來的。我本身對編程有一定基礎,也對Arduino和樹莓派這些開源硬件平颱很熟悉,但如何將這些平颱與電動機完美結閤,做齣一些有意思的項目,我感覺自己還停留在比較初級的階段。我希望這本書能夠詳細地講解如何通過Arduino或樹莓派來控製電動機,不僅僅是簡單的開關控製,而是能夠實現更復雜的運動控製,比如精確的位置控製、速度控製、加速度控製,甚至是一些仿生運動的模擬。我期待書中能有具體的編程示例,並且這些示例的代碼能夠清晰易懂,有詳細的注釋,讓我能夠理解每一行代碼的作用。同時,我也希望它能夠介紹一些常用的電機驅動模塊,比如L298N、DRV8825等,以及它們與Arduino/樹莓派的連接方式和控製原理。如果書中能提供一些基於這些平颱的創意項目,比如一個可以遙控的小車,一個自動化的機械臂,或者一個能夠根據傳感器輸入做齣反應的智能裝置,那就更棒瞭。我希望通過這本書,能夠將我的編程技能和電子製作能力提升到一個新的高度,用Arduino和樹莓派來驅動我腦海中那些奇思妙想的電動機項目。
評分拿到這本《創客指南:玩轉電動機》之後,我首先被它“創客指南”的定位所吸引。我一直對新興技術和DIY項目充滿熱情,而電動機作為很多自動化和機器人項目的基礎,是我一直想要深入瞭解的領域。我希望這本書能夠真正地“指南”我,帶我進入電動機的世界。我期待它能提供一些前沿的電動機應用案例,比如在無人機、智能傢居、或者醫療設備中的應用,讓我瞭解到電動機的無限可能性。同時,我也希望書中能夠介紹一些當前流行的電動機控製技術,比如PWM(脈衝寬度調製)控製,以及更高級的閉環控製係統。我尤其對書中提到的“Arduino樹莓派控製”很感興趣,我希望它能詳細講解如何利用這些強大的開源平颱,實現對電動機的精細化控製,甚至能夠通過編程賦予電動機更智能的行為。我期待書中能夠提供一些實際的項目構思,讓我可以根據自己的興趣和能力,選擇一個閤適的項目開始實踐。這本書對我來說,不僅僅是一本教程,更是一個啓發靈感的寶庫,希望能它能點燃我更多的創造熱情。
評分坦白說,我最近被一股“創客熱”深深吸引,總想著自己動手做點東西,但又不知道從何下手。《創客指南:玩轉電動機》這本書的齣現,恰好給瞭我一個明確的方嚮。我雖然是個門外漢,對電動機的瞭解僅限於知道它能讓東西轉起來,但對它的內部構造和工作原理一竅不通。所以我迫切希望這本書能夠從最基礎的知識講起,用通俗易懂的語言解釋電動機的各種類型,它們是如何將電能轉化為機械能的,以及最關鍵的,作為一個初學者,我應該如何安全、有效地開始我的第一次電動機製作。我非常期待書中能夠提供一些非常詳細的、一步一步的圖文教程,從零件的選購、工具的使用,到具體的組裝步驟,都能有清晰的指導。我希望它能避免那種“懂行人都懂”的跳躍式講解,而是能夠考慮到像我這樣的完全新手。如果書中還能包含一些常見問題的故障排除指南,比如“為什麼電機不轉瞭”、“為什麼噪音這麼大”,那就更好瞭。我希望能通過這本書,建立起對電動機最基本的認知和實踐能力,為我日後更深入的學習和創作打下堅實的基礎。
評分這本《創客指南:玩轉電動機》的書,我拿到手的時候,心裏其實是帶著點忐忑的。我一直對電子製作挺感興趣的,尤其是一些動態的、能動的玩意兒,總覺得比那種靜態的電路闆有生命力多瞭。電動機嘛,簡直就是所有能動起來的東西的核心,所以一直想找一本既能講清楚原理,又能帶著動手實踐的書。我之前也翻過一些相關的書籍,有些講得太理論瞭,像是在啃一本大學的教科書,看得我腦袋生疼,完全找不到實踐的入口;還有些又太過於淺顯,就是簡單的組裝指導,但對背後的原理卻一帶而過,總讓我覺得“知其然不知其所以然”。所以,當看到這本書的標題,特彆是“玩轉電動機”、“設計製作教程”、“Arduino樹莓派控製”這些字眼的時候,我眼前一亮,覺得這可能正是我一直在尋找的那種結閤瞭理論深度和實踐指導的書。我尤其看重它提到的“設計製作教程”,這意味著它不隻是教你組裝,更重要的是教你怎麼去“設計”和“製作”,這對於一個想要真正理解並掌握電動機的創客來說,是至關重要的。我希望這本書能夠像一個經驗豐富的老師傅,不僅能告訴我怎麼擰螺絲、怎麼接綫,還能告訴我為什麼這樣接綫,這樣設計齣來的效果會更好,甚至在遇到問題的時候,能給我一些調試的方嚮和思路。我期待它能為我打開一扇新的大門,讓我能夠從一個簡單的電動機愛好者,進階到能夠獨立設計和製作一些有趣的小裝置。
評分我一直覺得,電子製作的魅力在於它能夠將抽象的理論轉化為看得見摸得著的功能。而電動機,無疑是電子製作中最具“生命力”的組件之一。當我看到《創客指南:玩轉電動機》這本書時,我第一時間想到的是它能否讓我真正“理解”電動機。我希望這本書能夠不僅僅停留在“如何使用”層麵,而是深入講解電動機的“為什麼”。比如,為什麼會有不同的綫圈匝數?為什麼不同的磁鐵材料會影響性能?當改變電壓和電流時,轉速和扭矩會有怎樣的變化?我期望書中能夠提供一些關於電動機設計原理的深入探討,例如電磁感應的原理、安培定則的應用,以及如何通過改變電機的結構參數來優化其性能。我尤其看重書中提到的“設計製作”,我希望它能提供一些設計思路和方法,讓我不僅僅是模仿,而是能夠根據自己的需求去“創造”。如果書中能有一些關於電機效率、發熱控製、以及噪音抑製等方麵的討論,那將是錦上添花,因為這些往往是影響實際應用效果的關鍵因素。我希望通過這本書,能夠建立起一種從原理到實踐的完整認知,讓我在麵對各種電動機應用時,都能做到心中有數,遊刃有餘。
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