Двигатели

Когато изграждаме мобилен автономен робот, ние се нуждаем от робота да се движи независимо. Решението е да се използват малки постояннотокови двигатели. 6V напрежение с вграден зъбен механизъм (DC 6V мотор-редуктор). Броят обороти в минута е отбелязан като RPM (обороти в минута). Колкото по-висок е оборотите в минута, толкова по-бързо се върти роторът на двигателя, но с по-малък въртящ момент M [Nm] и роботът може да се движи едва, ако изобщо. Колкото по-ниски са оборотите в минута, толкова по-малък е броят на оборотите, но моментът на сила се увеличава и роботът "носи" по-голямото собствено тегло. Друга интересна променлива е текущата консумация на двигателя. Ако двигателят не е стартиран, токът, протичащ през двигателя, е най-малък и нараства с натоварването. Максималният ток протича през двигателя, когато е спрян принудително и може да има няколко ампера с по-големи двигатели.

Например за начало са подходящи най-евтините китайски 3-6V жълти двигатели заедно с жълто-черни колела с диаметър 65 мм на цена около 10 USD за общо 4 броя. При 6V токът е около 50mA (240RMP), когато двигателят не работи, и около 270mA, когато е напълно натоварен (при нормални условия можем да разчитаме на около 120mA и 180RPM). В ebay потърсете напр. използвайки ключови думи: DC 6V мотор-редуктор 4бр

управление


H-мост

Досега използвахме LED, зумер и LCD дисплей като изход на Arduino. През всички тези изходни устройства преминава малък ток (до 20 mA) и те могат да бъдат свързани директно към изходния (OUTPUT) щифт на платката Arduino. Двигателят преминава през много ел. актуални и следователно двигателят не може да бъде свързан директно към щифта на дъската Arduino. Решението може да бъде използването на усилващ транзистор, напр. TIP120, където основата е свързана към ШИМ щифта на платката Arduino и скоростта на двигателя също се променя в зависимост от стойността на ШИМ (0-255). Недостатъкът на такова решение е възможността за управление на оборотите на двигателя само в една посока. Трябва обаче да контролираме до две характеристики на двигателя:

  • посока - 2 стойности (напред, назад)
  • скорост » - 255 стойности (от 0 до макс.)

Това се постига чрез използване на веригата H-мост. Буквата H показва формата на електрическата схема. По-подробна информация можете да намерите например тук. Можем да получим H-моста или като функционален модул, или да го направим сами.


Щит на мотора Arduino (L293D)

Arduino shield (v1) използва софтуерната библиотека AFMotor.h. Първо трябва да инсталирате новата библиотека AFMotor. Ще инсталираме библиотеката от главното меню чрез Скица - Импортиране на библиотека - Добавяне на библиотека. Библиотеката AFMotor заедно с примерни примери може да бъде намерена на страницата learn.adafruit.com/adafruit-motor-shield/library-install или да изтеглите директно сцената: AFMotor.zip

Веригите L293D се използват в корпуса на двигателя на Arduino. От листа с данни на веригата L293D можем да разберем, че външното напрежение на двигателите може да бъде в диапазона от 4.5V до 36V и максималният ток, протичащ през двигателя 0.6A (скоро до 1.2A). Този щит не е подходящ за по-голяма консумация на ток на двигатели (напр. L298N е по-подходящ).

Следващият пример илюстрира използването на кинетичния колан AFMotor за управление на двигателя.


L293D

В следващата част ще използваме отделен модул с верига L293D (цена около 2 USD). С тази схема можем да управляваме максимум два двигателя, което е достатъчно за обикновено превозно средство (двигател отляво и двигател отдясно). От листа с данни на веригата L293D откриваме, че външното напрежение на двигателите може да бъде в диапазона от 4.5V до 36V и максималният ток, протичащ през двигателя 0.6A (скоро до 1.2A).

За управление на всеки двигател са необходими три щифта, два цифрови изхода за настройка на посоката и един цифров PWM изход за настройка на скоростта на двигателя. Следващият пример илюстрира управлението на двигателя с помощта на веригата L293D.

Когато се използва стабилизирано външно захранване за мотора 6.5V, консумацията на ток без товар е около 50mA и при максималната скорост на двигателя има електричество. напрежение 5V. Следователно спадът на напрежението в амодула L293D е около 1,5V. В случай на по-голяма консумация на ток, напр. паралелно с два двигателя от двете страни има само 4.6V на двигателите (спад от 1.9V), а консумацията на ток е почти 0.5A.


L298N

Ако имаме двигатели с по-висока консумация на ток, можем да използваме веригата L298N. От листа с данни на веригата L298N откриваме, че максималният ток, протичащ през двигателя, може да бъде 2А (скоро до 3А).

Връзката на модула L298N (на цена около 3 USD) и програмата са същите като за модула L293D, вижте по-горе.


TB6612FNG

Друга схема на H-мост е TB6612FNG. От листа с данни на веригата TB6612FNG откриваме, че максималният ток, протичащ през двигателя, може да бъде 1.2A (скоро до 3.2A) и максималното напрежение 15V. Размерите на веригата са миниатюрни (около $ 2).

Връзката на модула TB6612FNG и програмата са подобни на модула L293D, маркировката на щифтовете е малко по-различна. Ако искаме да запазим един пин, можем да свържем STBY щифта директно към VCC + 5V (за Arduino Mega това вероятно не е необходимо). Свържете външното захранване на двигателите към VM щифта (внимание, макс. 15V и също така да свържете наземните GND източници за двигатели и източници за платка Arduino).