Управление двумя моторами ардуино

Один из подписчиков решил сделать привод для телескопа, и попросил меня помочь с написанием скетча.

Раз уж скетч написан, то будет не лишним рассказать что для этого понадобится, и предоставить схему для сборки устройства.

Так выглядит устройство для управление двумя шаговыми двигателями с помощью джойстика на базе Arduino UNO.

Для его сборки понадобится:

Плата Arduino UNO, модуль двух осевой джойстик, два униполярных шаговых двигателя 28BYJ-48 5V, два драйвера на базе микросхемы ULN2003 и соединительные провода.

Загрузите на плату Arduino UNO этот скетч.

В скетче есть 4 настройки!

Переменная t12 отвечает за скорость вращения первого шагового двигателя при первоначальном отведении джойстика.

Переменная t11 отвечает за скорость вращения первого шагового двигателя при отведении джойстика в крайнее положение.

Переменная t22 отвечает за скорость вращения второго шагового двигателя при первоначальном отведении джойстика.

Переменная t21 отвечает за скорость вращения второго шагового двигателя при отведении джойстика в крайнее положение.

Чем больше значение этих переменных тем медленнее скорость вращения шагового двигателя!

//Начало скетча

//Конец скетча

После настройки и загрузки скетча соберите все согласно этой схемы.

Проверьте! И если все верно, то можете подключить устройство к блоку питания, павербанку или USB компьютера.

Так как устройство в режиме вращения вала шагового двигателя потребляет около 350 миллиампер, то источник питания должен быть минимум на 500 миллиампер.

Чтобы инвертировать направление вращения вала шагового двигателя:

Поменяйте местами контакты 5, 6 или 4, 7 для 1 шагового двигателя.

Поменяйте местами контакты 11, 12 или 10, 13 для 2 шагового двигателя.

Чтобы поменять местами оси X, Y поменяйте местами контакты A0, A1.

Видео версия проекта «Управление двумя шаговыми двигателями с помощью джойстика на базе Arduino UNO.»

Творческая мастерская Мастер Колотушкин 2021

Проекты на базе Arduino для начинающих, электронные самоделки своими руками.

Драйверы двигателя L298N, L293D и Arduino Motor Shield

Драйвер двигателя выполняет крайне важную роль в проектах ардуино, использующих двигатели постоянного тока или шаговые двигатели. C помощью микросхемы драйвера или готового шилда motor shield можно создавать мобильных роботов, автономные автомобили на ардуино и другие устройства с механическими модулями. В этой статье мы рассмотрим подключение к ардуино популярных драйверов двигателей на базе микросхем L298N и L293D.

Драйвер двигателя в проектах ардуино

Для чего нужен драйвер двигателя?

Как известно, плата ардуино имеет существенные ограничения по силе тока присоединенной к ней нагрузки. Для платы это 800 mA, а для каждого отдельного вывода – и того меньше, 40mA. Мы не можем подключить напрямую к Arduino Uno, Mega или Nano даже самый маленький двигатель постоянного тока. Любой из этих двигателей в момент запуска или остановки создаст пиковые броски тока, превышающие этот предел.

Как же тогда подключить двигатель к ардуино? Есть несколько вариантов действий:

Использовать реле. Мы включаем двигатель в отдельную электрическую сеть, никак не связанную с платой Arduino. Реле по команде ардуино замыкает или размыкает контакты, тем самым включает или выключает ток. Соответственно, двигатель включается или выключается. Главным преимуществом этой схемы является ее простота и возможность использовать Главным недостатком данной схемы является то, что мы не можем управлять скоростью и направлением вращения.

Использовать силовой транзистор. В данном случае мы можем управлять током, проходящим через двигатель, а значит, можем управлять скоростью вращения шпинделя. Но для смены направления вращения этот способ не подойдет.

Читайте также: Не заводится мотор 406 нет искры

Использовать специальную схему подключения, называемую H-мостом, с помощью которой мы можем изменять направление движения шпинделя двигателя. Сегодня можно без проблем найти как микросхемы, содержащие два или больше H-моста, так и отдельные модули и платы расширения, построенные на этих микросхемах.

В этой статье мы рассмотрим последний, третий вариант, как наиболее гибкий и удобный для создания первых роботов на ардуино.

Микросхема или плата расширения Motor Shield

Motor Shield – плата расширения для Ардуино, которая обеспечивает работу двигателей постоянного тока и шаговых двигателей. Самыми популярными платами Motor Shield являются схемы на базе чипов L298N и L293D, которые могут управлять несколькими двигателями. На плате установлен комплект сквозных колодок Ардуино Rev3, позволяющие устанавливать другие платы расширения. Также на плате имеется возможность выбора источника напряжения – Motor Shield может питаться как от Ардуино, так и от внешнего источника. На плате имеется светодиод, который показывает, работает ли устройство. Все это делает использование драйвера очень простым и надежным – не нужно самим изобретать велосипеды и решать уже кем-то решенные проблемы. В этой статье мы будем говорить именно о шилдах.

Принцип действия H-моста

Принцип работы драйвера двигателя основан на принципе работы H-моста. H-мост является электронной схемой, которая состоит из четырех ключей с нагрузкой. Название моста появилось из напоминающей букву H конфигурации схемы.

Схема моста изображена на рисунке. Q1…Q4 0 полевые, биполярные или IGBT транзисторы. Последние используются в высоковольтных сетях. Биполярные транзисторы практически не используются, они могут присутствовать в маломощных схемах. Для больших токов берут полевые транзисторы с изолированным затвором. Ключи не должны быть замкнуты вместе одновременно, чтобы не произошло короткого замыкания источника. Диоды D1…D4 ограничительные, обычно используются диоды Шоттки.

С помощью изменения состояния ключей на H-мосте можно регулировать направление движения и тормозить моторы. В таблице приведены основные состояния и соответствующие им комбинации на пинах.

Драйвер двигателя L298N

Модуль используется для управления шаговыми двигателями с напряжением от 5 до 35 В. При помощи одной платы L298N можно управлять сразу двумя двигателями. Наибольшая нагрузка, которую обеспечивает микросхема, достигает 2 А на каждый двигатель. Если подключить двигатели параллельно, это значение можно увеличить до 4 А.

Плата выглядит следующим образом:

Распиновка микросхемы L298N:

• Vcc – используется для подключения внешнего питания;
• 5В;
• Земля GND;
• IN1, IN2, IN3, IN4 – используется для плавного управления скоростью вращения мотора;
• OUT1, OUT2 – используется для выхода с первого двигателя;
• OUT3, OUT4 – используется для выхода со второго двигателя;
• S1 – переключает питание схемы: от внешнего источника или от внутреннего преобразователя;
• ENABLE A, B – требуются для раздельного управления каналами. Используются в двух режимах – активный, при котором каналами управляет микроконтроллер и имеется возможность изменения скорости вращения, и пассивный, в котором невозможно управлять скоростью двигателей (установлено максимальное значение).

При подключении двух двигателей, нужно проверить, чтобы у них была одинаковая полярность. Если полярность разная, то при задании направления движения они будут вращаться в противоположные стороны.

Читайте также: Ямаха лодочные моторы технические характеристики расход топлива

Драйвер двигателя L293D

L293D – является самой простой микросхемой для работы с двигателями. L293D обладает двумя H-моста, которые позволяют управлять двумя двигателями. Рабочее напряжение микросхемы – 36 В, рабочий ток достигает 600 мА. На двигатель L293D может подавать максимальный ток в 1,2 А.

В схеме имеется 16 выходов. Распиновка:

• +V – питание на 5 В;
• +Vmotor – напряжение питания для мотором до 36 В;
• 0V – земля;
• En1, En2 –включают и выключают H-мосты;
• In1, In2 – управляют первым H-мостом;
• Out1, Out2 – подключение первого H-моста;
• In3, In4 – управляют вторым H-мостом;
• Out3, Out4 – подключение второго H-моста.

Для подключения к микроконтроллеру Arduino Uno нужно соединить выходы In1 на L293D и 7 пин на Ардуино, In2 – 8, In3 – 2, In4 – 3, En1 – 6, En2 – 5, V – 5V, Vmotor – 5 V, 0V – GND. Пример подключения одного двигателя к Ардуино показан на рисунке.

Драйвер двигателя на микросхеме HG7881

HG7881 – двухканальный драйвер, к которому можно подключить 2 двигателя или четырехпроводной двухфазный шаговый двигатель. Устройство часто используется из-за своей невысокой стоимости. Драйвер используется только для изменения направления вращения, менять скорость он не может.

Плата содержит 2 схемы L9110S, работающие как H-мост.

Характеристики драйвера HG7881:

• 4-контактное подключение;
• Питание для двигателей от 2,5 В до 12 В;
• Потребляемый ток менее 800 мА;
• Малые габариты, небольшой вес.

Распиновка:

• GND – земля;
• Vcc – напряжение питания 2,5В – 12В;
• A-IA – вход A(IA) для двигателя A;
• A-IB – вход B (IB) для двигателя A;
• B-IA – вход A(IA) для двигателя B;
• B-IB – вход B (IB) для двигателя B.

В зависимости от поданного сигнала на выходах IA и IB будет разное состояние для двигателей. Возможные варианты для одного из моторов приведены в таблице.

Подключение одного двигателя к Ардуино изображено на рисунке.

Сравнение модулей

Модуль L293D подает максимальный ток в 1,2А, в то время как на L298N можно добиться максимального тока в 4 А. Также L293D обладает меньшим КПД и быстро греется во время работы. При этом L293D является самой распространенной платой и стоит недорого. Плата HG7881 отличается от L293D и L298N тем, что с ее помощью можно управлять только направлением вращения, скорость менять она не может. HG7881 – самый дешевый и самый малогабаритный модуль.

Подключение L298N к Arduino

Как уже упоминалось, в первую очередь нужно проверить полярность подключенных двигателей. Двигатели, вращающиеся в различных направлениях, неудобно программировать.

Нужно присоединить источник питания. + подключается к пину 4 на плате L298N, минус (GND) – к 5 пину. Затем нужно соединить выходы с L298N и пины на Ардуино, причем некоторые из них должны поддерживать ШИМ-модуляцию. На плате Ардуино они обозначены

. Выходы с L298N IN1, IN2, IN3 и IN4 подключить к D7, D6, D5 и D4 на Ардуино соответственно. Подключение всех остальных контактов представлено на схеме.

Направление вращения задается с помощью сигналов HIGH и LOW на каждый канал. Двигатели начнут вращаться, только когда на 7 пине для первого мотора и на 12 пине для второго на L298N будет сигнал HIGH. Подача LOW останавливает вращение. Чтобы управлять скоростью, используются ШИМ-сигналы.

Читайте также: Лодочный мотор гибрид что это такое

Для управления шаговым двигателем в Arduino IDE существует стандартная библиотека Stepper library. Чтобы проверить работоспособность собранной схемы, можно загрузить тестовый пример stepper_oneRevolution. При правильной сборке вал двигателя начнет вращаться.

При работе с моторами Ардуино может периодически перезагружаться. Это возникает из-за того, что двигателям требуются большие токи при старте и в момент торможения. Для решения этой проблемы в плату встроены конденсаторы, диоды и другие схемы. Также для этих целей на шидле имеется раздельное питание.

Управление несколькими шаговыми двигателями Nema 17 одновременно или NemaStepper

Я думаю что вы, если работали с arduino+nema 17, знаете, что запустить несколько двигателей одновременно бывает очень затруднительно.

Есть разные способы решения этой проблемы, самый простой, пожалуй — использование библиотеки NemaStepper. Библиотека упрощает данную задачу во много раз, главное преимущество — она не останавливает выполнение программы. Устанавливается она также, как и все остальные библиотеки. Распространяется по MIT лицензии.

Ну что, давайте приступим. И начнем мы с подключения.

Мы будем использовать Simple Nema 17 с алиэкспресса за 500 рублей, драйвер L298N и arduino uno. Вот они:

• В примере я буду показывать четыре подключенных драйвера к ардуине, хотя буду использовать только один.
• В интернете есть много туториалов по подключению Nema 17, поэтому я не буду подробно расписывать это здесь.

Итак, подключаем мотор к драйверу:

Библиотека является объектно — ориентированной. Давайте рассмотрим пример включения одного мотора:

О всех методах библиотеки можно узнать из файлов исходного кода библиотеки (в шапке библиотеки есть описание).

*Подробнее о коде в примере.

А теперь переходим к примеру.

В библиотеке есть встроенный пример (на данный момент он там один), который позволяет управлять сразу тремя моторами с Serial.

Данный пример принимает на порт команды, указанные ниже.

Начнем с шапки — подключения библиотек:

Далее объявляются три мотора, со следующими параметрами:

1. Первый пин
2. Второй пин
3. Третий пин
4. Четвертый пин
5. Количество шагов за оборот — у большинства моторов Nema 17 это 200.
6. Стартовая скорость
7. Значение указывающее, нужно ли удерживать вал после остановки (при true драйверы превращаются в барбекю)

Далее инициализация порта:

Затем, ВАЖНО! В главном цикле нужно обновлять положение двигателей командой Step()

Далее следует подпрограмма, которая получает данные с порта, включает/выключает моторы, задает скорость, тормоза, вращение.

И так, давайте попробуем загрузить ее в плату.

Тогда заходим в монитор порта и вводим команды из кода.
Каждая команда заканчивается символом /.
Первые три символа — название команды.
То, что между названием и / — параметры.
Давайте включим моторы командой «EMS/» (Enable MotorS).
Затем укажем мотору 1 скорость 60 командой «SS160/» (Set Speed), где 60 — скорость.
И наконец, включим первый мотор командой «MV1100/», (MoVe) где 100 — количество оборотов.
Все работает. Ура.

Тоже самое с остальными моторами.

Ну и где взять библиотеку.

Библиотеку можно скачать, отблагодарив создателя, по ссылке, указав ей реальную цену:

Спасибо за прочтение, надеюсь вам помогла моя статья.

Когда я искал решение моей проблемы, единственной подходящей библиотекой оказалась она.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/upravlenie-dvumya-motorami-arduino