Arduino - 直流电机

在本章中，我们将使用 Arduino 板（UNO）连接不同类型的电机，并向你展示如何连接电机并将其从电路板上驱动。

有三种不同类型的电机 -

• 直流电机
• 伺服电机
• 步进电机

直流电动机（直流电动机）是最常见的电动机类型。直流电机通常只有两个引线，一个是正极，另一个是负极。如果将这两根导线直接连接到电池，电机将旋转。如果切换极性，电机将以相反方向旋转。

警告 - 请勿直接从 Arduino 板引脚驱动电机。这可能会损坏电路板。使用驱动电路或 IC。

我们将本章分为三部分 -

• 只需让你的电机旋转
• 控制电机速度
• 控制直流电机的旋转方向

需要的组件

你将需要以下组件 -

• 1x Arduino UNOArduino 板
• 1x PN2222 晶体管
• 1x 小型 6V 直流电机
• 1x 1N4001 二极管
• 1x270Ω 电阻

程序

按照电路图进行连接，如下图所示。

注意事项

进行连接时请采取以下预防措施。

• 首先，确保晶体管以正确的方式连接。如图所示，晶体管的扁平侧面应朝向 Arduino 板。

• 其次，根据图像中所示的布置，二极管的条纹端应朝向+5V 电源线。

Spin ControlArduino Code

int motorPin = 3;

void setup() {

}

void loop() {
   digitalWrite(motorPin, HIGH);
}

代码注意

晶体管就像一个开关，控制电机的电源。Arduino 引脚 3 用于打开和关闭晶体管，并在程序中命名为 motorPin。

结果

当 Arduino 引脚编号 3 变高时，电机将全速旋转。

电机速度控制

以下是连接到 Arduino 板的直流电机的示意图。

Arduino 代码

int motorPin = 9;

void setup() {
   pinMode(motorPin, OUTPUT);
   Serial.begin(9600);
   while (! Serial);
   Serial.println("Speed 0 to 255");
}

void loop() {
   if (Serial.available()) {
      int speed = Serial.parseInt();
      if (speed >= 0 && speed <= 255) {
         analogWrite(motorPin, speed);
      }
   }
}

代码注意

晶体管就像一个开关，控制电机的功率。Arduino 引脚 3 用于打开和关闭晶体管，并在程序中命名为 motorPin。

程序启动时，会提示你输入值以控制电机的速度。你需要在串行监视器中输入 0 到 255 之间的值。

在 loop 函数中，命令 Serial.parseInt 用于读取在串行监视器中作为文本输入的数字，并将其转换为 int。你可以在这里输入任何数字。如果数字在 0 到 255 之间，则下一行中的 if 语句只使用此数字进行模拟写入。

结果

根据通过串行端口接收的值（0 到 250），直流电机将以不同的速度旋转。

旋转方向控制

为了控制直流电机的旋转方向，无需更换引线，你可以使用称为 H 桥的电路。H 桥是可以在两个方向上驱动电动机的电子电路。H 桥用于许多不同的应用中。最常见的应用之一是控制机器人中的电机。它被称为 H 桥，因为它使用四个晶体管连接，使得原理图看起来像** H**。

我们将在这里使用 L298 H 桥 IC。L298 可以控制直流电机和步进电机的速度和方向，可以同时控制两台电机。每个电机的额定电流为 2A。但是，在这些电流下，你需要使用散热片。

需要的组件

你将需要以下组件 -

• 1×L298 桥接 IC
• 1×直流电机
• 1×Arduino UNO
• 1×面包板
• 10×跳线

程序

以下是 Arduino Uno 板的直流电机接口示意图。

上图显示了如何连接 L298 IC 以控制两个电机。每个电机有三个输入引脚，电机 1 的输入 1(IN1)，输入 2(IN2) 和使能 1(EN1)，电机 2 的输入 4，输入 4 和使能 2。

由于在这个例子中我们只控制一个电机，我们将把 Arduino 连接到 L298 IC 的 IN1（引脚 5），IN2（引脚 7）和 Enable1（引脚 6）。引脚 5 和 7 是数字的，即 ON 或 OFF 输入，而引脚 6 需要脉冲宽度调制（PWM）信号来控制电机速度。

下表根据 IN1 和 IN2 的数字值显示电机的转向。

IC L298 的引脚 IN1 连接到 Arduino 的引脚 8，而 IN2 连接到引脚 9。Arduino 的这两个数字引脚控制电机的方向。IC 的 EN A 引脚连接到 Arduino 的 PWM 引脚 2。这将控制电机的速度。

要设置 Arduino 引脚 8 和 9 的值，我们使用了 digitalWrite() 函数，并设置了引脚 2 的值，我们必须使用 analogWrite() 函数。

连接步骤

• 将 5V 和 IC 的地线分别连接到 5V 和 Arduino 的地。
• 将电机连接到 IC 的引脚 2 和 3。
• 将 IC 的 IN1 连接到 Arduino 的引脚 8。
• 将 IC 的 IN2 连接到 Arduino 的引脚 9。
• 将 IC 的 EN1 连接到 Arduino 的引脚 2。
• 将 IC 的 SENS 引脚连接到地。
• 使用 Arduino USB 线连接 Arduino，并使用 Arduino IDE 软件将程序上传到 Arduino。
• 使用电源，电池或 USB 电缆为 Arduino 板供电。

Arduino 代码

const int pwm = 2 ; //initializing pin 2 as pwm
const int in_1 = 8 ;
const int in_2 = 9 ;
//For providing logic to L298 IC to choose the direction of the DC motor

void setup() {
   pinMode(pwm,OUTPUT) ; //we have to set PWM pin as output
   pinMode(in_1,OUTPUT) ; //Logic pins are also set as output
   pinMode(in_2,OUTPUT) ;
}

void loop() {
   //For Clock wise motion , in_1 = High , in_2 = Low
   digitalWrite(in_1,HIGH) ;
   digitalWrite(in_2,LOW) ;
   analogWrite(pwm,255) ;
   /* setting pwm of the motor to 255 we can change the speed of rotation
   by changing pwm input but we are only using arduino so we are using highest
   value to driver the motor */
   //Clockwise for 3 secs
   delay(3000) ;
   //For brake
   digitalWrite(in_1,HIGH) ;
   digitalWrite(in_2,HIGH) ;
   delay(1000) ;
   //For Anti Clock-wise motion - IN_1 = LOW , IN_2 = HIGH
   digitalWrite(in_1,LOW) ;
   digitalWrite(in_2,HIGH) ;
   delay(3000) ;
   //For brake
   digitalWrite(in_1,HIGH) ;
   digitalWrite(in_2,HIGH) ;
   delay(1000) ;
}

结果

电机首先在顺时针（CW）方向上运行 3 秒钟，然后逆时针（CCW）运行 3 秒钟。