概述

直流電機(jī)是初學(xué)者和業(yè)余愛好者遇到的最簡單的電機(jī)。操作非常簡單：將電機(jī)的兩根導(dǎo)線連接到電池的兩個端子即可！電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)。

如果切換引線，即反轉(zhuǎn)極性，電機(jī)將反向旋轉(zhuǎn)。就這么簡單。

如果要控制簡單直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，那么有一種稱為PWM直流電機(jī)控制的技術(shù)。通過該技術(shù)生成的脈沖寬度調(diào)制或PWM信號將允許我們控制輸送到直流電機(jī)的平均電壓。

直流電機(jī)的速度控制使用PWM

使用PWM技術(shù)，通過打開和關(guān)閉非常高的電源來控制施加到直流電機(jī)的電壓的平均值率。這種切換的頻率將在幾十千赫茲的數(shù)量級。

現(xiàn)在，施加到直流電機(jī)的平均電壓將取決于所謂的“負(fù)載” PWM信號的周期。 PWM信號的占空比只不過是信號ON或HIGH的時間與信號總時間的比值，即ON時間和OFF時間的總和。

占空比通常以百分比表示，下圖表示12V電源的不同PWM信號，不同的占空比分別為0％，25％，50％，75％和100％。

現(xiàn)在我們已經(jīng)控制了提供給直流電機(jī)的平均電壓，我們?nèi)绾螒?yīng)用這個電機(jī)電壓？這里是晶體管的使用。

來自任何來源的PWM信號，如本例中的Arduino，可以提供給MOSFET的柵極，具體取決于占空比。 PWM信號，直流電機(jī)的速度會有所不同。

下圖顯示了一個簡單的電路圖，其中Arduino的PWM輸出給MOSFET和12V DC電機(jī)通過MOSFET連接。

此電路的代碼如下所示。使用此代碼，Arduino將以衰落的方式改變直流電機(jī)的速度，即逐漸將速度增加到峰值，然后逐漸降低速度以停止。

代碼

此電路適用于控制電機(jī)速度，但不是改變方向的有效方法輪換。為了在不改變電機(jī)引線的情況下改變旋轉(zhuǎn)方向，您需要使用稱為H橋的特殊電路。

使用H的直流電機(jī)控制-Bridge

H橋是一個簡單的電子電路，由四個開關(guān)元件組成，如晶體管（BJT或MOSFET），可以在兩個方向上驅(qū)動電機(jī)沒有切換引線。

名稱“H-Bridge”是指由四個晶體管和一個形成字母“H”的中心的電機(jī)組成的連接外觀。

使用四個晶體管和一個電機(jī)的簡單H橋連接如下所示。通過同時激活兩個特定的晶體管，我們可以控制通過電機(jī)的電流，從而控制旋轉(zhuǎn)方向。

上述電路中的兩個控制輸入A和B將決定電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。如果A為低電平且B為高電平，則晶體管Q1和Q4將導(dǎo)通并允許電流沿特定方向流過電機(jī)。

如果控制輸入A為當(dāng)HIGH為高電平且B為低電平時，晶體管Q2和Q3將導(dǎo)通，通過電機(jī)的電流將反轉(zhuǎn)，從而反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向。

結(jié)合兩種功能，即用于速度控制的PWM技術(shù)和用于方向控制的H橋連接，您可以對直流電機(jī)進(jìn)行完全控制。

使用晶體管進(jìn)行有效的H橋連接非常繁瑣。為此，市場上有專用的H橋電機(jī)驅(qū)動器IC，兩個常見的IC是L293D和L298N。

我們已經(jīng)看到了如何控制速度在早期項目中使用L293D的直流電機(jī)。在這個項目中，我們將專注于更先進(jìn)的L298N電機(jī)驅(qū)動器，并使用PWM技術(shù)使用L298N電機(jī)驅(qū)動器查看Arduino直流電機(jī)控制。

同時讀取直流電機(jī)控制使用ARDUINO和L293D

關(guān)于L298N電機(jī)驅(qū)動器的簡要說明

L298N電機(jī)驅(qū)動器IC是一款15引腳高壓，大電流電機(jī)驅(qū)動器IC，帶有兩個全橋驅(qū)動器。 L298N IC的邏輯電平與標(biāo)準(zhǔn)TTL兼容，IC可用于驅(qū)動不同的電感負(fù)載，如直流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，繼電器等。

下圖顯示采用多瓦封裝（多引線電源封裝）的L298N IC引腳圖。

由于L298N電機(jī)驅(qū)動器IC是雙全橋驅(qū)動器IC，因此您可以通過單獨輸入同時控制兩個電機(jī)。邏輯電源電壓為5V，但電機(jī)電源電壓可高達(dá)45V。每通道的峰值輸出電流為2A。

通常，L298N驅(qū)動器可用作模塊，其中包含用于控制兩個直流電機(jī)的所有必要組件和連接器。一個這樣的模塊如下所示。我將解釋該模塊中的一些重要組件。

L298N電機(jī)驅(qū)動器模塊由兩個2針螺釘接線端子組成，用于連接兩個電機(jī)。它還有六個引腳公頭，用于連接兩個使能輸入和四個輸入引腳（每個電機(jī)兩個）。

有一個3針螺釘接線端子，通過它你需要給電機(jī)供電。如果使用的電機(jī)額定電壓為12V或更低，則通過該螺釘端子提供12V電源，板載5V穩(wěn)壓器將為L298N IC提供5V邏輯電源。

您也可以通過3針螺絲接線盒中的第三個引腳訪問此穩(wěn)壓5V。在3針螺釘端子附近提供的跳線必須接通電源電壓高達(dá)12V，因為該跳線將啟用板載穩(wěn)壓器。只有當(dāng)跳線接通即電源電壓為12V時，才能使用3針螺釘端子的第三個引腳的5V輸出。此5V輸出可用于為Arduino板供電。

如果電源電壓高于12V，則取下跳線，因為它可能會損壞穩(wěn)壓器。在這種情況下，L298N IC的5V邏輯電源通過3針螺釘端子的第三個引腳給出。

使用L298N的Arduino直流電機(jī)控制

我們現(xiàn)在將看到一個簡單的電路，我們使用Arduino和L298N IC控制直流電機(jī)的速度和方向。您需要為此項目添加少量其他組件，完整列表如下所示。在使用L298N項目的Arduino直流電機(jī)控制中，我們將使用PWM信號和L298N（H橋）的組合來控制簡單直流電機(jī)的功能，即速度和旋轉(zhuǎn)方向。

電路圖

所需組件

Arduino UNO

L298N電機(jī)驅(qū)動器模塊

12V直流電機(jī)

100KΩ電位器

按鈕

12V電源

面包板

連接線

代碼

應(yīng)用

使用L298N電機(jī)驅(qū)動器項目的Arduino直流電機(jī)控制可以是許多高級項目的開始步驟。

A幾乎所有機(jī)器人都有輪子，我們需要控制連接到這些輪子的電機(jī)。因此，任何基于Arduino的機(jī)器人都可以使用L298N實現(xiàn)這種類型的電機(jī)控制。

L298N電機(jī)驅(qū)動器的一些機(jī)器人應(yīng)用是手勢控制機(jī)器人，線跟隨器機(jī)器人，障礙物避免機(jī)器人等