這篇文章來源于DevicePlus.com英語網(wǎng)站的翻譯稿。

本文最初發(fā)布在deviceplus.jp網(wǎng)站上，而后被翻譯成英語。

Device Plus網(wǎng)站中介紹了有關(guān)Arduino的各種應(yīng)用和作品示例，但無論創(chuàng)作任何作品，基礎(chǔ)知識(shí)都很重要！這就是為什么在這篇文章中，我們會(huì)探討Arduino的關(guān)鍵基礎(chǔ)知識(shí)。今天的分享嘉賓是《始于Arduino基礎(chǔ) 的電子工藝品入門》的作者福田和宏先生。

在本文中，將為大家介紹大電流電機(jī)的控制方法。

電機(jī)可用來驅(qū)動(dòng)各種設(shè)備，例如無人機(jī)和汽車。電機(jī)是一種電子產(chǎn)品，當(dāng)連接到電源時(shí)可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過給輪胎和螺旋槳安裝電機(jī)，可以利用電機(jī)的旋轉(zhuǎn)來完成移動(dòng)和上升等動(dòng)作。

使用Arduino也可以控制電機(jī)。與LED一樣，您可以通過接通和關(guān)斷提供給電機(jī)的電源來控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)或停止。通過與其他傳感器等器件結(jié)合使用，還可以實(shí)現(xiàn)比如當(dāng)障礙物接近時(shí)電機(jī)停動(dòng)這樣的自動(dòng)控制。

當(dāng)電源方向反接時(shí)，電機(jī)會(huì)向相反的方向旋轉(zhuǎn)。也可以通過調(diào)整流過的電流量來改變轉(zhuǎn)速?；谶@些原理，可以實(shí)現(xiàn)很多復(fù)雜的動(dòng)作，比如在電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)移動(dòng)，在逐漸減速時(shí)停止在期望的目標(biāo)位置，在遇到障礙物時(shí)回頭向另一個(gè)方向移動(dòng)。所以在本文中，我們將一起來了解使用Arduino控制電機(jī)的方法。

[目錄]

?驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要驅(qū)動(dòng)器

?將電機(jī)連接到Arduino

?通過程序控制電機(jī)

?改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速

驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要驅(qū)動(dòng)器

通過Arduino的數(shù)字輸出，可以在High和Low之間切換，我們?cè)脕砜刂芁ED的閃爍。使用該功能，應(yīng)該還可以為電機(jī)供電。但是，實(shí)際上，即使您將電機(jī)直接連接到Arduino，電機(jī)還是無法運(yùn)行的。

使電機(jī)運(yùn)行需要大電流。例如，在本次使用的電機(jī)“RE-280RA”的情況下，可能會(huì)流過1A以上的電流。但是，Arduino的數(shù)字輸出引腳最多只能承受20mA的電流。如果施加比這更多的電流，Arduino本身可能會(huì)損壞。因此，我們需要將電機(jī)連接到Arduino的輸出引腳并對(duì)其進(jìn)行控制。

這里我們使用的是“電機(jī)驅(qū)動(dòng)器”。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是用來控制電機(jī)的電子器件。我們需要準(zhǔn)備一個(gè)將電機(jī)連接到電源以使電機(jī)運(yùn)行的電路，并在其中插入電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可通過外部信號(hào)導(dǎo)通和關(guān)斷電機(jī)運(yùn)行電路，并可控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)和停止。由于控制信號(hào)中幾乎不會(huì)流過電流，因此即使連接Arduino，也可以毫無問題地控制電機(jī)。

另外，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，還可以利用控制信號(hào)切換旋轉(zhuǎn)方向。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器配有兩個(gè)控制引腳，一個(gè)設(shè)置為High時(shí)正轉(zhuǎn)，另一個(gè)設(shè)置為High時(shí)反轉(zhuǎn)。這使得電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可以控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止。

將電機(jī)連接到Arduino

現(xiàn)在讓我們嘗試?yán)肁rduino來控制電機(jī)。這部分操作將使用以下電子元器件，因此請(qǐng)確保您已經(jīng)準(zhǔn)備好它們。

直流電機(jī)

這是電機(jī)本體。其中，可以用干電池等的直流電控制的電機(jī)稱為“直流電機(jī)”。這次，我們將使用“RE-280RA”。RE-280RA可施加高達(dá)4.5V的電壓。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

我們將使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器來控制電機(jī)。驅(qū)動(dòng)器具有根據(jù)來自Arduino的信號(hào)給電機(jī)供電并控制電機(jī)轉(zhuǎn)向等功能。我們將使用ROHM的“BA6956AN”。從帶有切口的連接器（圖片左側(cè)）開始，引腳分別按照“引腳1”和“引腳2”等命名。

0.1μF 電容器

電容器是可以儲(chǔ)存少量電能的電子元件。電機(jī)在工作過程中會(huì)產(chǎn)生噪聲。噪聲可能會(huì)對(duì)其他電子元器件的工作產(chǎn)生不利影響。因此，可以通過在電機(jī)的兩個(gè)引腳上連接電容器來降低噪聲。

10kΩ（1/4W）電阻器

為了防止流過突發(fā)大電流損壞電子元器件，可以使用電阻器來抑制電流。此次，為了能給電機(jī)提供指定的電壓，我們?cè)贏rduino的3.3V引腳上連接了電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。通常情況下，幾乎沒有電流流過，但由于在某些情況下可能會(huì)有流過大電流的風(fēng)險(xiǎn)，因此連接了一個(gè)10kΩ的電阻器以防止流過大電流。這個(gè)10kΩ電阻器上印有“棕黑橙金”四色顏色代碼。

電池

電池扣

我們將使用干電池作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力源。在這里使用的是可提供9V電壓的006P。另外，還會(huì)使用電池扣將電池連接到面包板上。

鱷魚夾線s

電機(jī)有引腳，需要連接到面包板。通常是將導(dǎo)線焊接到引腳上。但是如果您使用鱷魚夾線，只需將鱷魚夾夾住電機(jī)的引腳即可實(shí)現(xiàn)接線，可以省去焊接的麻煩。

準(zhǔn)備好所需組件后，如下所示進(jìn)行連接。

用鱷魚夾夾住電機(jī)引腳，將電機(jī)連接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的引腳2和4。注意，在電機(jī)工作期間可能會(huì)產(chǎn)生噪聲，噪聲可能會(huì)影響其他設(shè)備工作，因此，需要將電容器連接到電機(jī)的兩個(gè)引腳來降低噪聲。

電機(jī)可以由單獨(dú)準(zhǔn)備的電池供電。因此，可以通過將電池連接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的引腳5和3來實(shí)現(xiàn)電池供電。

此外，本次使用的電機(jī)的供電電壓范圍為4.5V以內(nèi)。因此，使用9V電池時(shí)，電壓過高，可能會(huì)損壞電機(jī)。因此，請(qǐng)?jiān)陔姍C(jī)驅(qū)動(dòng)器的引腳1處指定輸出至電機(jī)的最大電壓。本次我們?yōu)殡姍C(jī)提供3.3V的電壓。將Arduino 3.3V電源連接到引腳1并指定最大電壓值。電機(jī)旋轉(zhuǎn)可以通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的引腳7和9來控制。這意味著需要分別連接到Arduino的引腳5和6，通過Arduino的輸出對(duì)其進(jìn)行控制。

通過程序控制電機(jī)

完成連接后，讓我們實(shí)際嘗試使用程序來控制電機(jī)。電機(jī)的旋轉(zhuǎn)可以通過Arduino引腳5和6的輸出來控制。旋轉(zhuǎn)、停止和旋轉(zhuǎn)方向都可以通過將這兩個(gè)引腳設(shè)置為High或Low來控制。在BA6956AN的情況下，可以進(jìn)行如下控制：

要正轉(zhuǎn)時(shí)，使引腳5輸出High，使引腳6輸出Low。將以下程序?qū)懭階rduino，電機(jī)將開始正轉(zhuǎn)。

在第10行設(shè)置了引腳5輸出High，在第11行設(shè)置了引腳6輸出Low。

如果要反轉(zhuǎn)，則需要使引腳5輸出Low，使引腳6輸出High。

程序如下：

在第10行設(shè)置了引腳5輸出Low，在第11行設(shè)置了引腳6輸出High。如果要使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，則需要讓引腳5和6都輸出Low。

程序如下：

另外，如果引腳5和6都輸出High，則會(huì)啟動(dòng)制動(dòng)器，可以讓電機(jī)在比兩個(gè)引腳都置Low時(shí)更短的時(shí)間內(nèi)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速

上次，我們通過使用“PWM”這種輸出方法成功地改變了LED的亮度。在電機(jī)上，也可以通過使用PWM控制來改變轉(zhuǎn)速。通過在短時(shí)間內(nèi)切換High和Low，電機(jī)在旋轉(zhuǎn)和停止之間交替切換，轉(zhuǎn)速實(shí)際上比正常速度慢。High的時(shí)間越長，轉(zhuǎn)速越快；反之High的時(shí)間越短，轉(zhuǎn)速越慢。

對(duì)于電機(jī)而言，通過PWM來輸出想要旋轉(zhuǎn)的方向的控制引腳，并使另一個(gè)引腳始終保持在Low的狀態(tài)。正轉(zhuǎn)時(shí)，通過PWM輸出引腳5 并使引腳6保持在Low狀態(tài)。反轉(zhuǎn)時(shí)，通過PWM輸出引腳6，并使引腳5保持在Low狀態(tài)。下面是控制正轉(zhuǎn)速度的程序：

在程序中，在第10行設(shè)置為向引腳5輸出PWM比率的一半（最大為255），在第11行使引腳6保持在Low狀態(tài)。當(dāng)您改變第10行的數(shù)字時(shí)，速度也會(huì)隨之改變。但是，如果High小于某個(gè)特定的比率，電機(jī)將不會(huì)旋轉(zhuǎn)。如果減小該值電機(jī)不旋轉(zhuǎn)，就請(qǐng)嘗試指定更高的值。您可以通過逐漸增加或減少引腳5輸出的值來逐漸改變速度。在接下來的程序中，轉(zhuǎn)速將從停止?fàn)顟B(tài)逐漸提高，當(dāng)達(dá)到最大值時(shí)，速度將會(huì)逐漸降低并最終停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

在本文中，我們了解了通過Arduino控制LED和電機(jī)等電子產(chǎn)品的方法。下一篇將介紹如何通過Arduino確認(rèn)開關(guān)的狀態(tài)。

審核編輯：湯梓紅