Обзор драйвера мотора на L298N

 

Обзор драйвера мотора на L298N

Одним из самых простых и недорогх способов управления двигателями постоянного тока является модуль L298N Motor Driver с Arduino. Он может контролировать скорость и направление вращения двух двигателей постоянного тока, а так же  управлять биполярным шаговым двигателем (типа NEMA 17).

Технические параметры 

► Напряжение питания логики модуля: 5 В
► Потребляемый ток встроенной логики:  36 мА
► Напряжение питания драйвера: 5 В – 35 В
► Рабочий ток драйвера: 2 А (пиковый ток 3 А)
► Габариты: 43.5 мм х 43.2мм х 29.4мм

Общие сведения

Основной чип модуля это микросхема L298N, состоящая из двух H-мост (H-Bridge), один для выхода A, второй для выхода B. H-мост широко используется в электронике и служит для изменения вращения двигателем, схема H-моста содержит четыре транзистора (ключа) с двигателем в центре, образуя H-подобную компоновку. Принцип работы прост, при одновременном закрытие двух отдельных транзистора изменяется полярность напряжения, приложенного к двигателю. Это позволяет изменять направление вращения двигателя. На рисунке ниже, показана работа H-мостовой схемы.

Драйвер мотора на L298N, схема H-Моста

Для управления скоростью двигателя постоянного тока используется метод PWM (Широко-импульсной модуляции).

Обзор драйвера мотора на L298N

Модуль L298N содержит разъем для подключения питания, ряд перемычек для настройки модуля, два выхода A и B и разъем управления, которые регулируют скорость и направление вращения, назначение каждого можно ознакомится ниже:

►  Вывод Vss — питание двигателей, от 5 до 35 В;
►  Вывод GND — общий вывод заземления;
►  Вывод Vs — питание для логической схемы;
►  Перемычка ENA  — используются для управления скоростью двигателя A;
►  Вывода IN1 и IN2 — используются для управления направлением вращения двигателя A;
►  Вывода IN3 и IN4 — используются для управления направлением вращения двигателя B;
►  Перемычка ENB — используются для управления скоростью двигателя B;
►  Выходы OUT1 и OUT2 — разъем для двигателя A;
►  Выходы OUT3 и OUT4 — разъем для двигателя B;

Принципиальная схема модуля L298N 

Питание модуля.
Питание модуля L298N осуществляется через трех контактный разъем, шагом 3,5 мм:
► Vs — источник питания двигателей, 3B — 35B
GND — земля
► Vss — источник питания модуля, 4,5В — 5,5В
Фактически у модуля L298N, есть два контакта питания, а именно. «Vss» и «Vs». От «Vs» питаются двигатели с допустимым напряжением от 5 В до 35 В, а от «Vss» питается логическая схема модуля 4,5В до 5,5В. На плате установлен встроенный стабилизатор напряжения на 5 Вольт (78M05), его можно включить или отключить с помощью перемычки. Когда перемычка установлена, стабилизатор включен и питает логику модуля (Vss) от источника питания двигателя (Vs). При включенном стабилизаторе, вход «Vss» работает как выход и обеспечивает 5В с током 0,5 А. Когда перемычка убрана, стабилизатор отключен и необходимо отдельно подключить питание 5 Вольт на вход Vss.

Внимание! Нельзя установить перемычку, если напряжение двигателя ниже 12 Вольт.

Обзор драйвера мотора на L298N

Падение напряжения L298N
Падение напряжения драйвера L298N составляет около 2 В, это связано с внутренним падением напряжения в транзисторах в цепи H-мосте. Таким образом, если мы подключим 12 В к источнику питания двигателя, то двигатели получат напряжение около 10 В. Это означает, что двигатель на 12 В не будет работать с максимальной скоростью, для получения максимальной скорости, напряжение поданное на двигателя должен быть выше напряжения (2 В), чем потребность в фактическом напряжении двигателя. Учитывая падение напряжения на 2 В, если вы используете двигатели 5 В, вам необходимо обеспечить питание 7 В. Если у вас 12-ваттные двигатели, то напряжение питания вашего двигателя должно составлять 14 В.

Управления скоростью
Разъемы управления скоростью ENA и ENB используются для включения и выключения управления скоростью двигателей. Когда перемычка установлена, двигатель вращается с максимальной скоростью. Если необходимо управлять скоростью двигателей,  необходимо убрать перемычку и подключить выводы к контактам с поддержкой PWM на Arduino.

Подключение L298N к Arduino (коллекторный двигатель)

Необходимые детали:
► 
Arduino UNO R3 x 1 шт.
► Драйвер мотора на L298N (5-35V, 2A) x 1 шт.
► Коллекторный двигатель x 2 шт.
► Комплект проводов DuPont 2.54 мм, 20 см x 1 шт.

Подключение:
Первым делом необходимо подключить источник питания 12B к двигателям, в примере используется распространенные двигатель постоянного тока, рассчитанные на 3B . . . 12B (применяемые в робототехнике). Учитывая внутреннее падение напряжения на микросхеме L298N, двигатели получат 10 В и будут вращаться не в полную силу.
Далее, нужно подключить 5 вольт на логическую схему L298N, для этого  воспользуемся встроенным стабилизатором напряжения, который работает от источника питания двигателя, поэтому, перемычка EN должна быть установлена. 
Теперь осталось подключить управляющие провода ENA, IN1, IN2, IN3, IN4 и ENB к шести цифровым выводам Arduino 9, 8, 7, 5, 4 и 3. Обратите внимание, что выводы Arduino 9 и 3 поддерживают ШИМ. Теперь, подключаем двигатели, один к клемме A (OUT1 & OUT2), а другой к клемме B (OUT3 & OUT4). Принципиальная схема  подключения приведена ниже.

Подключение L298N к Arduino (коллекторный двигатель)
Осталось подключить Arduino к источнику питания и загрузить скетч.

  Скачать скетч

Описание скетча:
Скетч простой, не требует дополнительных библиотек.
Управление скоростью осуществляется с помощью выводов ENA и ENB через ШИМ (от 0 до 255), то-есть 0 равносильно 0B и значит остановка, а 255 равносильно 5В и двигатели крутятся на максимальной скорости. 

Направление вращения двигателя, осуществляется с помощью выводов IN1 и IN2 для первого двигателя и IN3 и IN4 для второго двигателя, то-есть, если подать на вывода IN1 — 0B (LOW), а на IN2 — 5B (HIGH) двигатель A будет вращаться вперед (так же и для двигателя B). Для вращения назад, необходимо подать на IN1 — 5B (HIGH), а на IN2 — 0B (LOW) двигатель A будет вращаться назад (так же и для двигателя B).

Подключение L298N к Arduino (шаговый двигатель)

Необходимые детали:
► 
Arduino UNO R3 x 1 шт.
► Драйвер мотора на L298N (5-35V, 2A) x 1 шт.
► Шаговый двигатель Nema 17 x 2 шт.
► Комплект проводов DuPont 2.54 мм, 20 см x 1 шт.

Описание:
В примере используется шаговый двигатель Nema 17, который совершает 200 шагов за один оборот и может работать на скорости 60 об/мин. Прежде чем мы начнем подключать двигатель к модулю, необходимо определить провода A+, A-, B+ и B-. Самый просто способ сделать это открыть документацию на двигатель, для нашего двигателя это красный , зеленый синий и желтый.

Подключение L298N к Arduino (шаговый двигатель)

Подключение простое, первым делом необходимо установить перемычку EN, ENA и ENB. Далее подключаем источник питания на 12 В к клемме Vss. Теперь подключите входные контакты (IN1, IN2, IN3 и IN4) модуля L298N к четырем цифровым выходным контактам Arduino (8, 9, 10 и 11). 
Наконец, подключите провода A +, A-, B + и B- от шагового двигателя к модулю, как показано на рисунке ниже.

Запускаем среду разработки IDE Arduino и загружаем скетч ниже

  Скачать скетч

Описание скетча
Программа начинается с подключении стандартной библиотеки Stepper.

Следующей переменной с именем «stepsPerRevolution» указываем количество шагов на оборот, в нашем случаи это 200, то есть 1,8 градуса за шаг.

Далее указываем указываем к выводам подключен шаговый двигатель.

В void setup устанавливаем скорость шагового двигателя, вызывая функцию «setSpeed()» и инициализируем последовательный порт.

В void loop вызываем функцию «step()», которая вращает двигатель на определенное количество шагов со скоростью, определяемой в функцией setSpeed(). 

Подключение L298N к Arduino (шаговый двигатель)

Купить на Aliexpress
  Контроллер Arduino UNO R3
  Провода DuPont, 2,54 мм, 20 см
  Драйвер мотора на L298N (5-35V, 2A)
  Мотор-колесо, диаметр 66 мм
  Шаговый двигатель Nema 17

Купить в Самаре и области
  Контроллер Arduino UNO R3
  Провода DuPont, 2,54 мм, 20 см
  Драйвер мотора на L298N (5-35V, 2A)
  Мотор-колесо, диаметр 66 мм
  Шаговый двигатель nema 17

 

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *