直流电机简介及利用L298N控制

直流电机简介及利用L298N控制

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/acktomas/article/details/139953644

本文将详细介绍直流电机的工作原理以及如何使用Arduino和L298N驱动器来控制直流电机的速度和方向。通过本教程，你将掌握直流电机的基本知识，并能够独立完成电机控制的硬件连接和软件编程。

直流电机简介

直流电机引脚排列

直流电机通常有两根电线：

• 正极线：通常为红色
• 负极线：通常为黑色

直流电机的工作原理

以12V直流电机为例：

• 当正极线连接12V，负极线连接GND时，电机顺时针方向以最大速度旋转
• 当负极线连接12V，正极线连接GND时，电机逆时针方向以最大速度旋转

通过改变电源极性可以控制电机的旋转方向。在实际应用中，我们通过编程来实现这一控制。

使用Arduino控制直流电机

控制直流电机包括两个因素：速度和方向。Arduino可以生成PWM信号，但其输出的电压和电流不足以直接驱动直流电机。因此，我们需要使用硬件驱动器来放大信号并控制电机的方向。

注意事项：

• 本教程适用于所有直流电机，12V直流电机仅作为示例。
• 即使是5V直流电机，也需要使用驱动器，因为Arduino引脚无法提供足够的电流。

L298N驱动器简介

L298N驱动器可以同时独立控制两个直流电机，称为电机A和电机B。它有13个引脚：

L298N驱动器引脚排列

• 通用引脚：

• VCC引脚：为电机供电，电压范围5V至35V

• GND引脚：公共接地引脚，需要连接到GND（0V）

• 5V引脚：为L298N模块供电，可以由Arduino的5V供电

• 电机A引脚（通道A）：

• ENA引脚：用于控制电机A的速度

• IN1 & IN2引脚：用于控制电机A的旋转方向

• OUT1 & OUT2引脚：连接到电机A

• 电机B引脚（通道B）：

• ENB引脚：用于控制电机B的速度

• IN3 & IN4引脚：用于控制电机B的旋转方向

• OUT3 & OUT4引脚：连接到电机B

L298N驱动器具有两种输入电源：

• 一种用于直流电机（VCC和GND引脚）：5V至35V
• 一种用于L298N模块的内部操作（5V和GND引脚）：5V至7V

使用L298N驱动器控制直流电机的速度

通过向L298N的ENA引脚生成PWM信号来控制直流电机的速度：

• 将Arduino引脚连接到L298N的ENA引脚
• 使用analogWrite()函数生成PWM信号

analogWrite(ENA_PIN, speed); // speed是介于0到255之间的值

速度值介于0到255之间。如果速度为0，电机停止；如果速度为255，电机以最大速度旋转。

使用L298N驱动器控制直流电机的方向

电机的旋转方向可以通过对IN1和IN2引脚施加逻辑HIGH/LOW来控制：

控制电机A顺时针旋转：

digitalWrite(IN1_PIN, HIGH);
digitalWrite(IN2_PIN, LOW);

控制电机A逆时针旋转：

digitalWrite(IN1_PIN, LOW);
digitalWrite(IN2_PIN, HIGH);

停止直流电机旋转

有两种方法可以停止直流电机：

• 将速度控制为0
• 将IN1和IN2引脚设置为相同值（LOW或HIGH）

将速度控制为0：

analogWrite(ENA_PIN, 0);

将IN1和IN2引脚设置为相同值：

digitalWrite(IN1_PIN, LOW);
digitalWrite(IN2_PIN, LOW);

或

digitalWrite(IN1_PIN, HIGH);
digitalWrite(IN2_PIN, HIGH);

使用L298N驱动器控制直流电机

接线图

在接线前请拆下L298N模块上的所有三个跳线。

Arduino代码

以下代码实现：

• 加速直流电机
• 改变方向
• 减速直流电机
• 停止电机

/*
 * Created by ArduinoGetStarted.com
 *
 * This example code is in the public domain
 *
 * Tutorial page: https://arduinogetstarted.com/tutorials/arduino-dc-motor
 */
// 常量不会改变
const int ENA_PIN = 9; // Arduino引脚连接到L298N的EN1引脚
const int IN1_PIN = 6; // Arduino引脚连接到L298N的IN1引脚
const int IN2_PIN = 5; // Arduino引脚连接到L298N的IN2引脚

// setup函数在你按下复位或供电时运行一次
void setup() {
  // 初始化数字引脚为输出
  pinMode(ENA_PIN, OUTPUT);
  pinMode(IN1_PIN, OUTPUT);
  pinMode(IN2_PIN, OUTPUT);
}

// loop函数会无限循环运行
void loop() {
  digitalWrite(IN1_PIN, HIGH); // 控制电机A顺时针旋转
  digitalWrite(IN2_PIN, LOW);  // 控制电机A顺时针旋转
  for (int speed = 0; speed <= 255; speed++) {
    analogWrite(ENA_PIN, speed); // 控制速度
    delay(10);
  }
  delay(1000); // 在顺时针方向以最大速度旋转1秒
  // 改变方向
  digitalWrite(IN1_PIN, LOW);   // 控制电机A逆时针旋转
  digitalWrite(IN2_PIN, HIGH);  // 控制电机A逆时针旋转
  delay(1000); // 在逆时针方向以最大速度旋转1秒
  for (int speed = 255; speed >= 0; speed--) {
    analogWrite(ENA_PIN, speed); // 控制速度
    delay(10);
  }
  delay(1000); // 停止电机1秒
}

快速步骤：

1. 卸下L298N模块上的所有三个跳线。
2. 复制上述代码并使用Arduino IDE打开。
3. 单击Arduino IDE上的“上传”按钮，将代码上传到Arduino。
4. 你将看到：

• 直流电机加速并以最大速度旋转1秒
• 直流电机的方向改变
• 直流电机以最大速度反向旋转1秒
• 直流电机降速
• 直流电机停止1秒
• 上述过程重复运行。

使用L298N驱动器控制两个直流电机

以下代码使直流电机无限旋转，并在触动两个限位开关中的一个时改变方向：

/*
 * Created by ArduinoGetStarted.com
 *
 * This example code is in the public domain
 *
 * Tutorial page: https://arduinogetstarted.com/tutorials/arduino-dc-motor-limit-switch
 */
#include <ezButton.h>
#define DIRECTION_CCW -1
#define DIRECTION_CW 1
#define ENA_PIN 7  // Arduino引脚连接到L298N的EN1引脚
#define IN1_PIN 6  // Arduino引脚连接到L298N的IN1引脚
#define IN2_PIN 5  // Arduino引脚连接到L298N的IN2引脚
ezButton limitSwitch_1(A0);  // 创建连接到A0引脚的ezButton对象
ezButton limitSwitch_2(A1);  // 创建连接到A1引脚的ezButton对象
int direction = DIRECTION_CW;
int prev_direction = DIRECTION_CW;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  limitSwitch_1.setDebounceTime(50);  // 设置消抖时间为50毫秒
  limitSwitch_2.setDebounceTime(50);  // 设置消抖时间为50毫秒
  // 初始化数字引脚为输出
  pinMode(ENA_PIN, OUTPUT);
  pinMode(IN1_PIN, OUTPUT);
  pinMode(IN2_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(ENA_PIN, HIGH);  // 最大速度
  digitalWrite(IN1_PIN, HIGH);  // 控制电机A顺时针旋转
  digitalWrite(IN2_PIN, LOW);   // 控制电机A顺时针旋转
}

void loop() {
  limitSwitch_1.loop();  // 必须先调用loop()函数
  limitSwitch_2.loop();  // 必须先调用loop()函数
  if (limitSwitch_1.isPressed()) {
    direction *= -1;  // 改变方向
    Serial.println(F("The limit switch 1: TOUCHED"));
  }
  if (limitSwitch_2.isPressed()) {
    direction *= -1;  // 改变方向
    Serial.println(F("The limit switch 2: TOUCHED"));
  }
  if (prev_direction != direction) {
    Serial.print(F("The direction -> "));
    if (direction == DIRECTION_CW) {
      Serial.println(F("CLOCKWISE"));
      digitalWrite(IN1_PIN, HIGH);  // 控制电机A顺时针旋转
      digitalWrite(IN2_PIN, LOW);   // 控制电机A顺时针旋转
    } else {
      Serial.println(F("ANTI-CLOCKWISE"));
      digitalWrite(IN1_PIN, LOW);   // 控制电机A逆时针旋转
      digitalWrite(IN2_PIN, HIGH);  // 控制电机A逆时针旋转
    }
    prev_direction = direction;
  }
}