Arduino - 直流电机

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在本章中，我们将把不同类型的电机与 Arduino 板 (UNO) 连接起来，并向您展示如何连接电机并从板驱动它。

有三种不同类型的电机 -

• 直流电机
• 伺服电机
• 步进电机

直流电机（直流电机）是最常见的电机类型。直流电机通常只有两根引线，一正一负。如果将这两根导线直接连接到电池，电机就会旋转。如果调换引线，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。

我们将本章分为三个部分 -

• 只要让你的马达旋转
• 控制电机速度
• 控制直流电机旋转方向

所需组件

您将需要以下组件 -

• 1x Arduino UNO 板
• 1x PN2222 晶体管
• 1x 小型 6V 直流电机
• 1x 1N4001 二极管
• 1x 270 Ω 电阻

程序

按照电路图进行连接，如下图所示。

防范措施

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。晶体管的平坦一侧应面向 Arduino 板，如布置所示。

• 其次，根据图中所示的排列，二极管的条纹端应朝向 +5V 电源线。

旋转控制Arduino代码

int motorPin = 3;

void setup() {

}

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

注意事项代码

晶体管的作用就像一个开关，控制电机的电源。Arduino 引脚 3 用于打开和关闭晶体管，在草图中被命名为“motorPin”。

结果

当 Arduino 引脚 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);
      }
   }
}

注意事项代码

晶体管的作用就像一个开关，控制电机的功率。Arduino 引脚 3 用于打开和关闭晶体管，在草图中被命名为“motorPin”。

当程序启动时，它会提示您提供控制电机速度的值。您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”。您可以在此处输入任何数字。如果数字在 0 到 255 之间，则下一行中的 'if' 语句将简单地使用该数字进行模拟写入。

结果

直流电机将根据串口接收到的值（0 到 250）以不同的速度旋转。

旋转方向控制

要控制直流电机的旋转方向，无需互换引线，可以使用称为H 桥的电路。H 桥是一种可以双向驱动电机的电子电路。H 桥用于许多不同的应用。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，其连接方式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，并且可以同时控制两个电机。每个电机的额定电流为 2A。然而，在这些电流下，您将需要使用散热器。

所需组件

您将需要以下组件 -

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

程序

以下是直流电机与 Arduino Uno 板的接口示意图。

上图显示了如何连接L298 IC来控制两个电机。每个电机有 3 个输入引脚，电机 1 的输入 1 (IN1)、输入 2 (IN2) 和启用 1 (EN1)，电机 2 的输入 3、输入 4 和启用 2。

由于我们在本例中仅控制一个电机，因此我们将 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 是数字输入，即 ON 或 OFF 输入，而引脚 6 需要脉宽调制 (PWM) 信号来控制电机速度。

下表显示了根据 IN1 和 IN2 的数字值电机将转动的方向。

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。

为了设置Arduino引脚8和9的值，我们使用了digitalWrite()函数，为了设置引脚2的值，我们必须使用analogWrite()函数。

连接步骤

• 将IC的5V和地分别连接到Arduino的5V和地。
• 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 A 引脚接地。
• 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

电机将首先沿顺时针 (CW) 方向运行 3 秒，然后逆时针 (CCW) 运行 3 秒。