Драйвер шагового двигателя и двигателя постоянного тока L298N и Arduino

Модуль L298N H-bridge можно использовать для двигателей, напряжение питания которых находится в диапазоне от 5 до 35 вольт.

Кроме того, на многих подобных платах есть встроенный 5В регулятор, который дает возможность запитывать ваши устройства.

Подключение модуля L298N

Прежде чем перейти к управлению двигателем постоянного тока и шаговым двигателем, разберемся с подключением модуля L298N (даташит, техническая информация от производителя).

Ссылки для заказа необходимого оборудования из Китая

• КУПИТЬ цифровой датчик температуры DS18B20;
• КУПИТЬ Arduino Uno R3;

Ниже приведены разъяснения к рисунку.

1. Для двигателя постоянного тока 1 “+” или для шагового двигателя A+
2. Для двигателя постоянного тока 1 “-” или для шагового двигателя A-
3. Коннектор на 12 вольт. Снимите его, если используете напряжение питания больше 12 вольт.
4. Питания вашего двигателя обеспечивается с этого выхода. Максимальное напряжение питания постоянным током 35 вольт. Если напряжение больше 12 вольт, разомкните контакты на 3 коннекторе.
5. GND — земля.
6. Питание 5 вольт, если коннектор на 12 вольт замкнут. Идеально для питания Arduino и т.п.
7. Коннектор для двигателя постоянного тока 1. Можно подключить к ШИМ-выходу для управления скоростью двигателя постоянного тока.
8. IN1.
9. IN2.
10. IN3.
11. IN4.
12. Коннектор для двигателя постоянного тока 2. В случае использования шагового двигателя, подключать сюда ничего не надо. Можно подключить к ШИМ-выходу для управления скоростью двигателя постоянного тока.
13. Двигатель постоянного тока 2 “+” или шаговый двигатель B+.
14. Двигатель постоянного тока 2 “-” или шаговый двигатель B-.

L298N, Arduino и двигатель постоянного тока

Данный модуль дает возможность управлять одним или двумя двигателями постоянного тока. Для начала, подключите двигатели к пинам A и B на контроллере L298N.

Если вы используете в проекте несколько двигателей, убедитесь, что у них выдержана одинаковая полярность при подключении. Иначе, при задании движения, например, по часовой стрелке, один из них будет вращаться в противоположном направлении. Поверьте, с точки зрения программирования Arduino это неудобно.

После этого подключите источник питания. Плюс — к четвертому пину на L298N, минус (GND) — к 5 пину. Если ваш источник питания до 12 вольт, коннектор, отмеченный 3 на рисунке выше, можно оставить. При этом будет возможность использовать 5 вольтовый пин 6 с модуля.

Данный пин можно использовать для питания Arduino. При этом не забудьте подключить пин GND с микроконтроллера к 5 пину на L298N для замыкания цепи. Теперь вам понадобится 6 цифровых пинов на Arduino. Причем некоторые пины должны поддерживать ШИМ-модуляцию.

ШИМ-пины обозначены знаком “

” рядом с порядковым номером.

Теперь подключите цифровые пины Arduino к драйверу. В нашем примере два двигателя постоянного тока, так что цифровые пины D9, D8, D7 и D6 будут подключены к пинам IN1, IN2, IN3 и IN4 соответственно. После этого подключите пин D10 к пину 7 на L298N (предварительно убрав коннектор) и D5 к пину 12 (опять таки, убрав коннектор).

Направление вращения ротора двигателя управляется сигналами HIGH или LOW на каждый привод (или канал). Например, для первого мотора, HIGH на IN1 и LOW на IN2 обеспечит вращение в одном направлении, а LOW и HIGH заставит вращаться в противоположную сторону.

При этом двигатели не будут вращаться, пока не будет сигнала HIGH на пине 7 для первого двигателя или на 12 пине для второго. Остановить их вращение можно подачей сигнала LOW на те же указанные выше пины. Для управления скоростью вращения используется ШИМ-сигнал.

Скетч приведенный ниже, отрабатывает в соответствии со схемой подключения, которую мы рассматривали выше. Двигатели постоянного тока и Arduino питаются от внешнего источника питания.

// подключите пины контроллера к цифровым пинам Arduino

L298n Схема Подключения

В данной же статье мы рассмотрим драйвер двигателей базе микросхемы LN собранный на платке в виде модуля.

Могут использоваться в двух режимах: 1.

Так как транзисторы в схеме моста имеют разный тип проводимости, то при таком входном сигнале транзисторы Т1 и Т4 останутся в закрытом состоянии, в то время, как через транзисторы Т2 и Т3 потечёт ток. В виду сложности подбора транзисторов и подключения их в схему Н-моста, гораздо проще использовать уже существующие драйвера, имеющие такую функцию.
CCU+L298N

Такой вариант позволяет управлять скоростью вращения вала и его направлением у двигателя постоянного тока. Если напряжение больше 12 вольт, разомкните контакты на 3 коннекторе.

Подача логической единицы на эти контакты разрешает вращение двигателей, а логический ноль — запрещает.

Можно подключить к ШИМ-выходу для управления скоростью двигателя постоянного тока. В рамках данной теми рассмотрим также подключение драйвера LN к плате Arduino.

Теперь испробуем простую программу, написанную на Python, которая поможет понять принцип управления электродвигателем постоянного тока.

В таком случае на разъём подаётся только питание для двигателей Vss , контакт Vs остаётся не подключенным, а на плате устанавливается перемычка питания от стабилизатора, который ограничит питающее моторы напряжение до приемлемых 5V.

Шаговый двигатель. Micro Step Driver. PLC Omron. Подключение,программирование. (Часть 1)

Микросхема L298N

Motor Shield разработан на базе микросхемы LN. Их необходимо устанавливать в обвязку микросхемы дополнительно.

Разъём для подачи питания и работа стабилизатора.

LOW Включаем вращение двигателя 1 в одну сторону.

Направление вращения будет задаваться по-прежнему, а вот для остановки в данном варианте, состояние выводов будет уже играть роль. Однако, связка «Ардуино — шаговый двигатель» требует дополнительный элемент — драйвер.

Для изменения скорости вращения щёточных моторов на эти контакты подаётся ШИМ-сигнал.

Для изменения скорости вращения щёточных моторов на эти контакты подаётся ШИМ-сигнал.

Аналогично первому скрипту, программу можно сохранить в тот же файл или в новый отдельно созданный.
Шаговый двигатель БЕЗ ДРАЙВЕРА!

Подключение модуля L298N

GND — земля. Зажимы, куда подключать моторы Следует отметить, что клеммный зажим с тремя выводами не только подводит к плате питающее напряжение, но и позволяет получить его уже преобразованное для собственных нужд драйвера величиной в 5В, как показано на рисунке выше.

Остановить их вращение можно подачей сигнала LOW на те же указанные выше пины. На схеме ниже приведен пример распределения выводов LN от рабочей микросхемы.

HIGH time. Мы использовали танковую платформу, учитывая что мотор крутит редуктор и гусеницы, то для его запуска требуется приличный ток.

В приведенном ниже скетче два мотора будут вращаться в обе стороны с плавным нарастанием скорости. Схема соединения Напряжение питания двигателей ниже 12 вольт, значит джампер 3 установлен, джамперы 1 и 2 на контактах ENA и ENB сняты.

Нет так давно мы рассматривали алгоритм сборки ЧПУ своими руками , где затрагивалась тема управления шаговыми двигателями, ведь именно они позволяют просто и точно спозиционировать фрезу в заданной точке. В виду сложности подбора транзисторов и подключения их в схему Н-моста, гораздо проще использовать уже существующие драйвера, имеющие такую функцию. Всё это приведёт к вращению мотора в определённом направлении. Блок клемм 3 отвечает за подключение питания двигателей.

Подключение L298N к плате Arduino

Причем некоторые пины должны поддерживать ШИМ-модуляцию. При этом есть возможность изменять скорость и направление вращения моторов. В данном примере рассматривается мост собранный на полупроводниках.

Иначе, при задании движения, например, по часовой стрелке, один из них будет вращаться в противоположном направлении. Подключение биполярного шагового двигателя к модулю L для управления через Raspberry Pi.

HIGH ждем 5 секунд. Типы шаговых двигателей: биполярный, униполярный, с четырьмя обмотками.
ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПРОСТОЙ ДРАЙВЕР ДЛЯ НЕГО

L298N, Arduino и двигатель постоянного тока

Активный — доступно не просто включение и отключение вращения мотора, но и управление его скоростью.

Максимально допустимый ток для одного канала платы составляет 2А. В виду сложности подбора транзисторов и подключения их в схему Н-моста, гораздо проще использовать уже существующие драйвера, имеющие такую функцию.

При напряжении питания свыше 12V, без опаски подвеем нужное напряжение на данный вывод, но не забываем снять джампер. Иначе, при задании движения, например, по часовой стрелке, один из них будет вращаться в противоположном направлении. Управление может быть реализовано в активном или пассивном режимах.

Подключение двигателя производится к винтовым клеммным зажимам — по паре для питания каждого моторчика. Активный режим. Потенциометр кОм.

В виду сложности подбора транзисторов и подключения их в схему Н-моста, гораздо проще использовать уже существующие драйвера, имеющие такую функцию. Управление осуществляется путём подачи соответствующих сигналов на командные входы, выполненные в виде штыревых контактов.

Позволяет управлять двумя моторами постоянного тока, либо одним шаговым двигателем. Ниже приведен более сложный и функциональный пример программы, которая будет взаимодействовать с пользователем и позволит интерактивно управлять двумя электродвигателями. Максимальное напряжение питания постоянным током 35 вольт. Заставим моторчик вращаться «вправо» 4 секунды, остановиться на 0.

Применяя схему Н-моста для управления работой двигателя постоянного тока, вы сможете реализовать полный набор операций для электрической машины без необходимости переподключения ее выводов. Если джампер одет, то реализуется логика «пассивного» управления. После этого подключите источник питания. Активный режим.

Важно чтобы в данном примере кода соблюдались отступы, об этом я уже писал раньше вот тут. Видео-демонстрация работы шагового двигателя: Заключение Надеюсь вы получили ответ на вопрос «что такое H-мост и как он работает», из экспериментов должно быть понятно как применять драйвер на микросхеме L и подключать к нему разные движки. В виду сложности подбора транзисторов и подключения их в схему Н-моста, гораздо проще использовать уже существующие драйвера, имеющие такую функцию. LOW Выходим из редактора и сохраняем файл.
Шаговый Двигатель Без Драйвера — Stepper Motor Run Without Driver

Обзор драйвера мотора на L298N

Автор: Сергей · Опубликовано 20.12.2018 · Обновлено 13.04.2020

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.

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

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.

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.

Осталось подключить Arduino к источнику питания и загрузить скетч.