Arduino - 直流电机（ DC Motor）

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2023-12-01

在本章中，我们将使用Arduino板（UNO）连接不同类型的电机，并向您展示如何连接电机并将其从电路板上驱动。

有三种不同类型的电机 -

直流电机
伺服电机
步进电机

直流电动机（直流电动机）是最常见的电动机类型。直流电机通常只有两个引线，一个是正极，另一个是负极。如果将这两根导线直接连接到电池，电机将旋转。如果切换引线，电机将以相反方向旋转。

Warning - 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。

我们将本章分为三部分 -

只需让你的电机旋转
控制电机速度
控制直流电机的旋转方向

需要的组件

您将需要以下组件 -

1x Arduino UNO董事会
1x PN2222晶体管
1x小型6V直流电机
1x 1N4001二极管
1x270Ω电阻

过程 Procedure

按照电路图进行连接，如下图所示。

注意事项(Precautions)

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。如图所示，晶体管的扁平侧面应朝向Arduino板。
其次，根据图像中所示的布置，二极管的条纹端应朝向+ 5V电源线。

Spin ControlArduino Code

int motorPin = 3;
void setup() {
}
void loop() {
   digitalWrite(motorPin, HIGH);
}

代码注意

晶体管就像一个开关，控制电机的电源。 Arduino引脚3用于打开和关闭晶体管，并在草图中命名为“motorPin”。

结果 (Result)

当Arduino引脚编号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);
      }
   }
}

代码注意

晶体管就像一个开关，控制电机的功率。 Arduino引脚3用于打开和关闭晶体管，并在草图中命名为“motorPin”。

程序启动时，会提示您输入值以控制电机的速度。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'。你可以在这里输入任何数字。如果数字在0到255之间，则下一行中的“if”语句只使用此数字进行模拟写入。

结果 (Result)

根据通过串行端口接收的值（0到250），直流电机将以不同的速度旋转。

旋转方向控制

为了控制直流电机的旋转方向，无需更换引线，您可以使用称为H-Bridge的电路。 H桥是可以在两个方向上驱动电动机的电子电路。 H桥用于许多不同的应用中。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连接，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，可以同时控制两台电机。每个电机的额定电流为2A。但是，在这些电流下，您需要使用散热片。

需要的组件

您将需要以下组件 -

1×L298桥接IC
1×直流电机
1×Arduino UNO
1 × Breadboard
10 × jumper wires

过程 Procedure

以下是Arduino Uno板的直流电机接口示意图。

上图显示了如何连接L298 IC以控制两个电机。每个电机有三个输入引脚，电机1的输入1（IN1），输入2（IN2）和启用1（EN1），电机2的输入4，输入4和启用2。

由于在本例中我们只控制一个电机，我们将把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是数字的，即ON或OFF输入，而引脚6需要脉冲宽度调制（PWM）信号来控制电机速度。

下表根据IN1和IN2的数字值显示电机的转向。

IN1	IN2	运动行为
		BRAKE
1		FORWARD
	1	BACKWARD
1	1	BRAKE

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。

要设置Arduino引脚8和9的值，我们使用了digitalWrite（）函数，并设置了引脚2的值，我们必须使用analogWrite（）函数。

连接步骤

将5V和IC的地线分别连接到5V和Arduino的地。
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SENS的IC引脚连接到地。
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 (Result)

电机首先沿顺时针（CW）方向运行3秒钟，然后逆时针（CCW）运行3秒钟。