Управление двигателем постоянного тока с помощью Arduino и ИМС L298

Подключив к Arduino микросхему моста L298, вы сможете управлять двигателем постоянного тока.

Двигатель постоянного тока (DC) является наиболее распространенным типом электродвигателей. Двигатели постоянного тока обычно имеют только два вывода, один положительный и один отрицательный. Если вы подключите эти два вывода напрямую к аккумулятору, двигатель начнет крутиться. Если же поменять полярность подаваемого напряжения, двигатель будет вращаться в противоположном направлении.

Чтобы управлять направлением вращения двигателя постоянного тока без переподключения питания к его выводам, вы можете использовать схему, называемую Н-мостом. Н-мост – это электронная схема, которая может управлять вращением двигателя в обоих направлениях. Н-мосты используются во множестве различных приложений, самым распространенным из которых является управление двигателями в роботах. Эта схема называется Н-мостом потому, что она использует четыре транзистора, подключенных таким образом, что схема выглядит как буква "Н".

Для сборки данной схемы вы можете использовать дискретные транзисторы, но в этом руководстве мы будем использовать микросхему Н-моста L298. L298 может управлять скоростью и направлением вращения двигателей постоянного тока и шаговых двигателей и может управлять двумя двигателями одновременно. Допустимый ток для каждого из двигателей составляет 2 ампера. Однако при таких токах вам будет необходимо использовать радиаторы.

Распиновка микросхемы L298 показана на рисунке ниже. Техническое описание L298 можно скачать здесь.

Распиновка микросхемы L298 (вид сверху)

Необходимые комплектующие

• 1 x микросхема моста L298
• 1 x двигатель постоянного тока
• 1 x Arduino Mega 2560
• 1 x макетная плата
• 10 x перемычка

Схема выше показывает, как подключить микросхему L298 для управления двумя электродвигателями. Для управления каждым двигателем у микросхемы есть по три вывода: вход 1 (IN1), вход 2 (IN2) и включение A (EN A) для двигателя 1, и вход 3 (IN3), вход 4 (IN4) и включение B (EN B) для двигателя 2.

Поскольку в данном руководстве мы будем управлять только одним электродвигателем, то мы подключим Arduino к выводам IN1 (вывод 5), IN2 (вывод 7) и EN A (вывод 6) микросхемы L298. Выводы 5 и 7 цифровые, то есть для вращения двигателя в заданную сторону на эти выводы необходимо подавать неизменяющиеся в времени сигналы логического нуля или единицы. В то время, как на вывод 6 необходимо подавать широтно-импульсно-модулированный (ШИМ) сигнал, который управляет скоростью вращения двигателя.

Следующая таблица показывает, в каком направлении будет вращаться электродвигатель в зависимости от логических уровней на входах IN1 и IN2.

В таблице ниже приведено описание подключения микросхемы L298 к нашей плате Arduino Mega 2560.

Для установки значений на выводах 8 и 9 платы Arduino мы будем использовать функцию digitalWrite(), а для установки занчений на выводе 2 – функцию analogWrite().

Ниже показана фотография стенда, собранного для проведения эксперимента.

Код

const int pwm = 2;	// вывод 2 настраивается, как ШИМ
// выводы для выбора направления вращения двигателя
const int in_1 = 8;
const int in_2 = 9;


void setup()
{
  pinMode(pwm,OUTPUT);  	// Мы должны настроить ШИМ вывод на выход
  pinMode(in_1,OUTPUT); 	// Логические выводы так же настраиваются на выход
  pinMode(in_2,OUTPUT);
}

void loop()
{
  // Для вращения по часовой стрелке необходимо установить in_1 = High , in_2 = Low
  digitalWrite(in_1,HIGH);
  digitalWrite(in_2,LOW);
  analogWrite(pwm,255);   // установка pwm в значение 255
  // Мы можем изменить скорость вращения, изменив выходное значение pwm.
  // Вращение двигателя по часовой стрелке 3 секунды.
  delay(3000); 		

  // Остановка
  digitalWrite(in_1,HIGH);
  digitalWrite(in_2,HIGH);
  delay(1000) ;

  // Для вращения против часовой стрелки необходимо установить IN_1 = LOW , IN_2 = HIGH
  digitalWrite(in_1,LOW);
  digitalWrite(in_2,HIGH);
  delay(3000);

  //Остановка
  digitalWrite(in_1,HIGH);
  digitalWrite(in_2,HIGH);
  delay(1000);
}

Сборка

1. Подключите выводы 5V и корпус микросхемы L298 к выводам 5V и корпус платы Arduino;
2. Подключите двигатель к выводам 2 и 3 микросхемы L298;
3. Подключите вывод IN1 микросхемы L298 к выводу 8 платы Arduino;
4. Подключите вывод IN2 микросхемы L298 к выводу 9 платы Arduino;
5. Подключите вывод EN A микросхемы L298 к выводу 2 платы Arduino;
6. Подключите вывод SENS A микросхемы L298 к корпусу;
7. Подключите Arduino к компьютеру, используя USB кабель, и загрузите программу на плату, используя Arduino IDE;
8. Обеспечьте питание платы Arduino с помощью источника питания, аккумулятора или USB кабеля.

Теперь двигатель должен сначала вращаться по часовой стрелке в течение 3 секунд, а затем против часовой стрелки так же в течение 3 секунд.

Видео

Теги