直流电机

在本章中，我们将使用Arduino板（UNO）连接不同类型的电机，并向你展示如何连接电机并从电路板上驱动它。

有三种不同类型的电机：

• DC motor 直流电机
• Servo motor 伺服电机
• Stepper motor 步进电机

直流电机（DC—Direct Current motor）是最常见的电机类型。直流电动机通常只有两个引线，一个正极和一个负极。如果将这两根引线直接连接到电池，电机将旋转。如果切换引线，电机将以相反的方向旋转。

警告 - 不要直接从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。

我们将本章分为三个部分：

• 只让你的电机旋转
• 控制电机速度
• 控制直流电机的旋转方向

必需的组件

你将需要以下组件：

• 1x Arduino UNO 板
• 1x PN2222 晶体管
• 1x 小型6V直流电机
• 1x 1N4001二极管
• 1x 270Ω电阻

程序

按照电路图进行连接，如下图所示。

预防措施

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，晶体管的扁平面应该面向Arduino板。
• 其次，根据图像中所示的排列，二极管的条纹端应朝向+5V电源线。

Arduino旋转控制代码

int motorPin = 3;

void setup() {

}

void loop() {
   digitalWrite(motorPin, HIGH);
}

代码说明

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”。

结果

当Arduino引脚3变为高电平时，电机将全速旋转。

电机速度控制

以下是连接到Arduino板的直流电机的原理图。

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);
      }
   }
}

代码说明

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”。

当程序启动时，它会提示你提供值以控制电机的速度。你需要在串口监视器中输入介于0和255之间的值。

在“loop”函数中，命令“Serial.parseInt”用于读取在串口监视器中作为文本输入的数字，并将其转换为“int”。你可以在此处输入任何数字。如果数字在0到255之间，下一行中的“if”语句只使用此数字进行模拟写入。

结果

直流电机将根据通过串口接收的值（0到250）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，无需互换引线，可以使用称为H桥的电路。H桥是可以双向驱动电机的电子电路。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，是因为它使用四个晶体管连接，使示意图看起来像一个“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，并可以同时控制两个电机。每个电机的额定电流为2A。然而，在这些电流下，你将需要使用散热片。

必需的组件

你将需要以下组件：

• 1 × L298桥式IC
• 1 × 直流电机
• 1 × Arduino UNO
• 1 × 面包板
• 10 × 跳线

程序

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控制两个电机。每个电机有三个输入引脚，Motor1的Input1(IN1)，Input2(IN2)和Enable1(EN1)；Motor2的Input3，Input4和Enable2。

由于在这个例子中我们只控制一个电机，因此我们将把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。

下表显示了电机根据IN1和IN2的数字值转动的方向。

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。

为了设置Arduino引脚8和9的值，我们使用了digitalWrite()函数，而设置引脚2的值，我们必须使用analogWrite()函数。

连接步骤

• 将IC的5V和接地分别连接到Arduino的5V和接地。
• 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ICD的SENS A引脚接地。
• 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线为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

电机首先在顺时针（CW）方向运行3秒，然后逆时针（CCW）运行3秒。