Двигуни

Створюючи мобільний автономний робот, нам потрібно, щоб робот рухався самостійно. Рішення полягає у використанні невеликих двигунів постійного струму. Напруга 6 В з вбудованим механізмом редуктора (6-вольтний двигун постійного струму). Кількість обертів за хвилину позначено як Об/хв (обертання в хвилину). Чим вище частота обертання, тим швидше обертається ротор двигуна, але з меншим крутним моментом M [Нм], і робот може ледве рухатися, якщо взагалі. Чим менше частота обертання, тим менше число обертів, але момент сили збільшується і робот «несе» більше власної ваги. Іншою цікавою змінною є споживання струму двигуна. Якщо двигун не запущений, струм, що протікає через двигун, є найменшим і зростає із навантаженням. Максимальний струм протікає через двигун, коли він примусово зупинений, і при більших двигунах може бути кілька ампер.

Наприклад, для початку підходять найдешевші китайські 3-6В жовті двигуни разом з жовто-чорними колесами діаметром 65 мм за ціною близько 10 доларів США загалом 4 штуки. При напрузі 6 В струм становить близько 50 мА (240 об/хв), коли двигун не працює, і близько 270 мА при повному навантаженні (в нормальних умовах ми можемо розраховувати на приблизно 120 мА і 180 об/хв). На ebay шукайте напр. з використанням ключових слів: двигун 6В постійного струму 4шт

двигуном


H-міст

До цього часу ми використовували світлодіод, звуковий сигнал та РК-дисплей як вихід Arduino. Через всі ці пристрої виведення пройшов невеликий струм (до 20 мА), і їх можна було підключити безпосередньо до вихідного (ВИХІДНОГО) штифта плати Arduino. Двигун проходить багато ел. поточний і тому двигун не можна підключити безпосередньо до штифта плати Arduino. Рішенням може бути використання підсилюючого транзистора, напр. TIP120, де база підключена до ШІМ-контакту плати Arduino, а частота обертання двигуна також змінюється залежно від значення ШІМ (0-255). Недоліком такого рішення є можливість контролювати оберти двигуна лише в одному напрямку. Однак нам потрібно контролювати до двох особливостей двигуна:

  • напрямку - 2 значення (вперед, назад)
  • швидкість » - 255 значень (від 0 до Макс.)

Це досягається за допомогою схеми H-мосту. Буквою Н вказується форма електричної схеми. Більш детальну інформацію можна знайти, наприклад, тут. Ми можемо отримати H-міст або як функціональний модуль, або зробити його самостійно.


Екран двигуна Arduino (L293D)

Arduino shield (v1) використовує бібліотеку програм AFMotor.h. Спочатку потрібно встановити нову бібліотеку AFMotor. Ми встановимо бібліотеку з головного меню через Ескіз - Імпорт бібліотеки - Додати бібліотеку. Бібліотеку AFMotor разом із зразками прикладів можна знайти на сторінці learn.adafruit.com/adafruit-motor-shield/library-install або завантажити сцену безпосередньо: AFMotor.zip

Схеми L293D використовуються в оболонці двигуна Arduino. З таблиці даних схеми L293D ми можемо дізнатися, що зовнішня напруга двигунів може знаходитися в діапазоні від 4,5 В до 36 В, а максимальний струм, що протікає через двигун 0,6 А (короткочасно до 1,2 А). Цей екран не підходить для більшого струму споживання двигунів (наприклад, L298N більше підходить).

Наступний приклад ілюструє використання кінетичного суглоба AFMotor для управління двигуном.


L293D

У наступній частині ми будемо використовувати окремий модуль із схемою L293D (ціна близько 2 USD). За допомогою цієї схеми ми можемо керувати максимум двома двигунами, чого достатньо для простого автомобіля (двигун ліворуч та двигун праворуч). З таблиці даних схеми L293D ми виявляємо, що зовнішня напруга двигунів може знаходитися в діапазоні від 4,5 В до 36 В, а максимальний струм, що протікає через двигун 0,6 А (короткочасно до 1,2 А).

Для управління кожним двигуном потрібні три штирі, два цифрових виходи для встановлення напрямку і один цифровий ШІМ-вихід для налаштування швидкості двигуна. Наступний приклад ілюструє управління двигуном за допомогою схеми L293D.

При використанні стабілізованого зовнішнього джерела живлення для двигуна 6,5 В споживання струму без навантаження становить близько 50 мА, а на максимальній швидкості двигуна є електроенергія. напруга 5В. Отже, падіння напруги на амодулі L293D становить приблизно 1,5 В. У разі вищого споживання струму, напр. паралельно з двома двигунами з обох сторін на двигунах є лише 4,6 В (падіння 1,9 В), а споживання струму майже 0,5 А.


L298N

Якщо у нас є двигуни з більшим споживанням струму, ми можемо використовувати схему L298N. З таблиці даних схеми L298N ми виявляємо, що максимальний струм, що протікає через двигун, може становити 2А (коротше до 3А).

З'єднання модуля L298N (за ціною близько 3 доларів США) і програми таке ж, як для модуля L293D, див. Вище.


TB6612FNG

Інша схема H-мосту - TB6612FNG. З таблиці даних схеми TB6612FNG ми виявляємо, що максимальний струм, що протікає через двигун, може становити 1,2 А (незабаром до 3,2 А), а максимальна напруга - 15 В. Розміри схеми мініатюрні (близько $ 2).

З'єднання модуля TB6612FNG і програми подібне до модуля L293D, розмітка контактів дещо інша. Якщо ми хочемо зберегти один контакт, ми можемо підключити контакт STBY безпосередньо до VCC + 5V (для Arduino Mega це, мабуть, не потрібно). Підключіть зовнішнє джерело живлення двигунів до штифта VM (увага, макс. 15 В а також для підключення наземних джерел GND для двигунів та джерел для плати Arduino).