Motor Drive Shield на L293D

В конструктор Arduino входит модуль управления двигателями, предназначенный для разработки моторизированных и робототехнических устройств. Он проверен на совместимость с конструкторами Arduino линий Mega, UNO, Diecimila и Duemilanove. Основа модуля управления двигателями две микросхемы L293D фирмы Texas Instruments – драйверы со встроенными обратными диодами, защищающими микросхему при работе на индуктивную нагрузку. Микросхема L293D обеспечивает питание двигателей током до 0,6 A при пиковом значении 1,2 А продолжительностью менее 0,1 с и напряжением 4,5…18 В. Микросхема имеет защиту от перегрева.

Резисторы, соединенные с общим проводом схемы, предотвращают включение двигателей при подаче питания на модуль. Управлять двигателями, рассчитанными на напряжение 3 В нельзя. Выбор скорости двигателя постоянного тока происходит с дискретностью 8 бит, что соответствует разрешающей способности около 0,5 %. Для управления надо использовать специальную библиотеку подпрограмм. Сигналы управления двигателями постоянного тока и шаговыми двигателями поступают на микросхему 74HC595 сдвиговый регистр. Модуль Motor Drive Shield L293D способен управлять шаговыми двигателями однополярного или двухполярного типа с одинарной или двойной обмоткой, а также микрошаговыми двигателями. Подключение проводов двигателей производится с помощью винтовых контактов на плате модуля. Модуль содержит кнопку сброс.

Параметры

• Напряжение питания модуля и сервоприводов 5 В
• Какие двигатели и в каком сочетании можно использовать:
• 2 серводвигателя, рассчитанные на 5 В и 4 двигателя постоянного тока
• или
• 2 шаговых двигателя
• или
• 1 шаговый двигатель и 2 двигателя постоянного тока.
• Размеры платы: 69 Х 53 Х 14,3 мм

Питание

В принципиальной электрической схеме модуля существуют две отдельные линии питающего напряжения: слабых токов и силовая. Питание цифровых цепей модуля малым током и напряжением 5 В происходит от контроллера Arduino. Эта же линия питает серводвигатели. Для силовой линии модуль Motor Drive Shield L293D содержит 2-контактный винтовой соединитель питания двигателей постоянного тока и шаговых подписанный “EXT_PWR”. Имеется светодиод, его свечение говорит о включении силового питания. Серводвигатели не используют питание двигателей постоянного тока.

Управление силовым питанием производится перемычкой “PWR”. Схема совместной работы модуля управления моторами и контроллера Arduino такова, что при наличии внешнего питания установка перемычки усиливает мощность питания в линии 5 В. Это нужно для серводвигателей. Если внешнего питания нет или перемычка снята, то серводвигатели будут питаться от источника 5 В контроллера. При управлении моторами постоянного тока и шаговыми установка перемычки подключает внешнее питание напряжением 4,5…18 В к силовым цепям питания двигателей. При этом происходит увеличение запаса мощности для питания цифровых цепей модуля и контроллера Arduino.

Подключение двигателей постоянного тока

Расположенные на плате модуля две группы из пяти винтовых контактов предназначены для подключения двух двигателей постоянного тока к каждой. Они подключаются к крайним парам контактов, имеющим маркировку на плате “M1”, “M2”, “M3” и “M4”. Перемычка “PWR” должна быть установлена. К паре винтовых контактов “EXT_PWR” подключается внешний источник питания напряжением 4,5…18 В.

Оглавление

НАЗНАЧЕНИЕ

ВНЕШНИЙ ВИД

СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

ОСОБЕННОСТИ ПОДКЛЮЧЕНИЯ Motor Shield  L293D К  Arduino UNO

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ПИТАНИЯ

СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ К  Motor Shield L293D

• Подключение  DC двигателей
• Подключение шаговых двигателей двигателей к
• Подключение серво двигателей

БИБЛИОТЕКИ

• AFMotor.h

НАЧАЛО РАБОТЫ

СКЕТЧИ

• L293D_Test_DC_Motors_UNO.ino

НАЗНАЧЕНИЕ

Motor Shield  L293D   предназначен для управления различными типами двигателей -- постоянного тока (до 4-х шт.) , сервомоторов (до 2-х шт.) и шаговых двигателей (до 2-х шт.) совместно с Arduino.  

ВНЕШНИЙ ВИД

СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

Рисунок 1

ОСОБЕННОСТИ ПОДКЛЮЧЕНИЯ Motor Shield  L293D К  Arduino UNO

Как видно из  Рисунка 1  режимы управление    двигателями постоянного тока и шаговыми двигателями  осуществляется  через  м/сх 74HCT595N  (Рисунок 2).   Это регистр последовательного сдвига с  защелкой.  В   библиотеке AFMotor.h  определены  pin для Motor Shield L293D по которым осуществляется  установка режимов управление моторами :

// Arduino pin names for interface to 74HCT595 latch

#define MOTORLATCH   12           =  DIR_LATCH       // pin 12 Arduino

#define MOTORCLK          4            =  DIR_CLK           // pin 4 Arduino

#define MOTORENABLE   7           =  DIR_EN              // pin 7 Arduino

#define MOTORDATA       8           = DIR_SER            // pin 8 Arduino

За изменение скорости вращения двигателей отвечаю цепи PWM0A,   PWM0B, PWM1A, PWM1B, PWM2A, и  PWM2B микросхем драйверов  двигателей  L293D (Рисунок 3) .   

Рисунок 2          Рисунок 3

Соответствие pin -  Motor Shield  L293D    и pin -  Arduino Uno приведены в Таблице 1,  а назначение  управляющих  битов регистра 74HCT595N  для моторов 1- 4 в Таблице 2

Верхние разъемы      Нижние разъемы

Таблица 1

Таблица 2

           Из Таблицы 2 видно,   чтобы заставить Мотор 1 работать на max скорости  нужно в регистр передать byte у которого    bit 2 = 1 и  bit 3 = 0,  а чтобы поменять вращение  на противоположное –    bit 2 = 0  и  bit 3 = 1.   

       !!Еще одна важная особенность!!!

    Питание сервомоторов осуществляется от платы Arduino   5V.  Если   сервомоторы потребляют больший  ток  чем может выдать источник питания  Arduino ,  то всё устройство начинает «глючить».

Это может случиться даже с небольшими серводвигателями, если их где-то заклинит. Тогда ток потребления  может возрасти до 0,8-1А.  Поэтому питать серводатгатели  лучше от  дополнительного источника питания.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ПИТАНИЯ

Питание моторов подключенных  к  Motor Shield  L293D  может осуществляется не сколькими способами:

1. От одного источника питания.  В этом случае питание подается на разъем Arduino 6-12В  и с выхода  линейного стабилизатора происходит пмиание цифровых схем Arduino  и сервомотороы. Далее   питание  6-12В  через контакт  Vin  и установленный   джампер,  подается на  Motor Shield  L293D   для питания остальных типов моторовмоторов.

Рисунок 4

2. От двух источников питания. Для этого необходимо снять джампер источника питания (Рисунок 4).   В этом случае источник питания подключенный к  разъем у Arduino  6-12В  обеспечивает ее работу,  цифровых схем  Motor Shield  L293D  и питание серво двигателей.  А второй источник питания 4.5-25В  - питание двигателей постоянного тока и шаговых двигателей.

СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ К  Motor Shield L293D

Подключение  DC двигателей

Motor Shield  L293D   позволяет одновременно подключить до 4-х двигателей постоянного тока

Рисунок 5

Подключение шаговых двигателей двигателей к Motor Shield  L293D 

Motor Shield  L293D   позволяет одновременно подключить до 2-х шаговых двигателей

Подключение серво двигателей.

Motor Shield  L293D   позволяет одновременно подключить до 2-х серво двигателей

Рисунок 7

НАЧАЛО РАБОТЫ

1. Установить  Motor Shield  L293D  в плату Arduino  UNO.  
2. Подключить к  Motor Shield  L293D   DC моторы Motor#1 и Motor#2 как  на   Рисунке 5
3. Подключить   питание как описано в разделе «ПОДКЛЮЧЕНИЕ ПИТАНИЯ»
4. Залить скетч  L293D_Test_DC_Motors_UNO.ino
5. Запустить по очереди тестовые программы

Car_MAX_Forward();

Car_MAX_Backward();

Car_PWM_Speed_Forvard(100);

Car_PWM_Speed_Backward(100);

Car_Acceleration();