創客指南 玩轉電動機 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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寫給創客的電動機實踐指南
創客能夠使用電動機做齣令人驚奇的東西。電動機比其他的電子元器件要更為復雜，但是有瞭本書，你就可以完全掌握電動機。隻要你開始動手做，再令人難以置信的新項目都將成為可能。
本書專門介紹可以動手做什麼，而不是隻是講述理論。首先，本書闡述瞭電動機的工作原理並介紹瞭你需要瞭解的各種主要類型：步進電動機、伺服電動機、感應電動機以及綫性電動機。接下來，本書介紹瞭使用Arduino Mega、樹莓派以及BeagleBone Black控製伺服電機的詳細過程和接口工作代碼。所有的源代碼和設計文件都可從motorsformakers.com網站下載。
你可以通過實際的例子、明晰的解釋及豐富圖片進行學習。如果你曾經夢想過使用電動機去做什麼的話，那麼還等什麼，開始行動吧！

通過閱讀本書，你將能夠
● 瞭解電動機種類繁多的原因以及它們的工作原理；
● 為各種類型的項目選擇閤適的電動機；
● 構建控製各種類型的電動機所需的電路；
● 對Arduino Mega、樹莓派或BeagleBoneBlack進行編程以控製電動機；
● 使用減速電機獲得閤適的轉矩；
● 使用直綫電機來提高速度和精度；
● 設計一個全功能的電子調速器（ESC）電路；
● 設計自己的四軸飛行器；
● 瞭解電動機在現代的電動汽車中的工作原理 ，同時瞭解特斯拉汽車的電動機設計與控製方麵的專利。

內容簡介

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。

作者簡介

馬修斯·斯卡爾皮諾是一位有著12年硬件和軟件設計經驗的工程師，擁有電子工程碩士學位，同時他還是一位高級認證互聯設計師（CID+，Advanced Certified Interconnect Designer），他也是《Designing Circuit Boards with EAGLE:Make High Quality PCBs at Low Cost and Programming》一書的作者。

目錄

目錄
第一部分 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　第一步：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
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