使用Arduino控制直流电机
ARDUINO的
经过**迪利普·拉贾（Dilip Raja）** 2015年6月7日7
在本教程中，我们将使DC电动机与Arduino UNO相连，并使用PWM（脉冲宽度调制）概念控制其速度。在UNO中启用此功能可在恒定电压上获得可变电压。在此说明PWM的方法。考虑一个如图所示的简单电路。
如果按下按钮（如图所示），则电动机将开始旋转，并且电动机将一直运动，直到按下按钮为止。该按压是连续的，并且在第一波图中表示。如果在某种情况下，考虑按下按钮8ms并在10ms的周期内将其打开2ms，则在这种情况下，由于按钮仅被按下8ms，电动机将无法承受完整的9V电池电压，因此RMS端子电压电机将在7V左右。由于RMS电压降低，电动机将旋转，但速度降低。现在，平均接通时间为10ms =接通时间/（接通时间+断开时间），这称为占空比，为80％（8 /（8 + 2））。
在第二和第三种情况下，与第一种情况相比，按下按钮的时间更少。因此，电机端子上的RMS端子电压甚至进一步降低。由于该降低的电压，电动机速度甚至进一步降低。这种速度下降与占空比连续发生，直到电动机端子电压不足以使电动机转动的那一点为止。
因此，我们可以得出结论，PWM可用于改变电动机速度。
在继续之前，我们需要讨论H-BRIDGE。现在，该电路主要具有两个功能，一个是 从低功率控制信号**驱动直流电动机，** 另一个是 改变直流电动机的旋转方向。
图1
图2
众所周知，对于直流电动机，要改变旋转方向，就需要改变电动机电源电压的极性。因此，要改变极性，我们使用H桥。现在在上图1中，我们有四个开关。如图2所示，为了使电动机旋转，A1和A2关闭。因此，电流从右向左流过电动机，如图3的第二 部分所示。现在考虑电动机顺时针方向旋转。现在，如果打开了开关A1和A2，则关闭了B1和B2。过电动机电流从左至右，如图1日 图3。电流的流动方向与第一个相反，因此我们在电动机端子上看到的电位与第一个相反，因此电动机逆时针旋转。这是H-BRIDGE的工作方式。但是，低功率电机可以由H-BRIDGE IC L293D驱动。
L293D是设计用于驱动低功率直流电动机的H-BRIDGE IC，如图所示。该IC由两个H桥组成，因此可以驱动两个直流电动机。因此，该IC可用于根据微控制器的信号来驱动机器人的电机。
现在，如前所述，该IC具有更改直流电动机旋转方向的能力。这是通过控制INPUT1和INPUT2上的电压电平来实现的。
启用引脚 | 输入引脚1 | 输入引脚2 | 电机方向 |
高的 | 低的 | 高的 | 右转 |
高的 | 高的 | 低的 | 左转 |
高的 | 低的 | 低的 | 停止 |
高的 | 高的 | 高的 | 停止 |
因此，如上图所示，对于顺时针旋转，应将2A设为高，将1A设为低。同样，对于逆时针方向，1A应该为高，而2A应该为低。
如图所示，Arduino UNO有6个PWM通道，因此我们可以在这六个引脚中的任何一个上获得PWM（可变电压）。在本教程中，我们将使用PIN3作为PWM输出。
硬件： ARDUINO UNO，电源（5v），100uF电容器，LED，按钮（两片），10KΩ电阻（两片）。
软体： arduino IDE（Arduino nightly）。
电路图
该电路按照上面显示的电路图连接在试验板上。但是，在连接LED端子时必须注意。尽管在这种情况下按钮显示弹跳效果，但不会引起很大的错误，因此我们这次不必担心。
来自UNO的PWM很容易，通常情况下为PWM信号设置ATMEGA控制器并不容易，我们必须定义许多寄存器和设置以获得准确的信号，但是在ARDUINO中我们不必处理所有这些事情。
默认情况下，所有头文件和寄存器都是由ARDUINO IDE预先定义的，我们只需要调用它们，就可以在适当的引脚上获得PWM输出。
现在要在适当的引脚上获得PWM输出，我们需要做三件事：
- pinMode(ledPin, OUTPUT)
- analogWrite(pin, value)
- analogWriteResolution(neededresolutionnumber)
首先，我们需要从六个引脚中选择PWM输出引脚，然后我们需要将该引脚设置为输出。
接下来，我们需要通过调用函数“ analogWrite（pin，value）”来启用UNO的PWM功能。在这里，“引脚”表示需要PWM输出的引脚号，我们将其设置为“ 3”。因此，在PIN3上，我们获得PWM输出。
值是开启占空比，介于0（始终关闭）和255（始终开启）之间。我们将通过按下按钮来递增和递减此数字。
UNO的最大分辨率为“ 8”，因此不能再进一步了，因此其值在0-255之间。但是，可以通过使用命令“ analogWriteResolution（）”来降低PWM的分辨率，在方括号中输入一个4-8的值，可以将其值从四位PWM更改为八位PWM。
该开关将改变直流电动机的旋转方向。
volatile int i = 0; //initializing a integer for incrementing and decrementing duty ratio.
void setup()
{
pinMode(3, OUTPUT); // sets the pin3 as output
pinMode(0, INPUT);// sets the pin0 as output
pinMode(1, INPUT);// sets the pin1 as output
}
void loop()
{
analogWrite(3, i); // analogWrite values from 0 to 255
if (digitalRead(0) == LOW)
{
if (i < 255)
{
i++;//if pin0 is pressed and the duty ratio value is less than 255
delay(30);
}
}
if (digitalRead(1) == LOW)
{
if (i > 0)
{
i--;// if pin1 is pressed and the duty ratio value is greater than 0
delay(30);
}
}
}
