Z- Mini Motor + Sensor Shield (L293D)

Z- Mini Motor + Sensor Shield - это плата расширения для Arduino Nano.

Плата на основе микросхемы L293D позволит управлять двумя коллекторными DC двигателями с напряжением питания 4.5 - 12В и током до 600мА либо одним биполярным шаговым двигателем.

На плате имеется сенсор шилд на все незадействованные цифровые и аналоговые выводы, а также посадочное место интерфейса UART. Данные разъемы позволят легко и очень удобно подключать различные датчики, модули, подключить блютуз и прочую периферию с помощью соединительных проводов.

Основные технические характеристики:

• Входное напряжение: 6 - 12В

• Количество каналов драйвера L293D: 2

• Максимальный ток на канал драйвера: 600мA

Задействуемые пины Arduino:

Выводы отвечающие за направление вращения двигателей:

(I1) Цифровой вывод 4- DC Мотор №1
(I2) Цифровой вывод 7- DC Мотор №2
 

Выводы отвечающие за скорость вращения двигателей:

(E1) Цифровой вывод с поддержкой ШИМ 6- DC Мотор №1
(E2) Цифровой вывод с поддержкой ШИМ 5- DC Мотор №2

Состыковка платы Arduino Nano с шилдом

Выбор источника питания

На плате имеется джампер, соединяющий вывод "EXT+" клеммника внешнего питания силовой части и вывод "VIN" платы Arduino.nano.

Замыкая и размыкая данный джампер можно переводить платы на режимы питания от одного источника или раздельного от разных источников.

• Питание от одного  источника

При сборке автономных моторизированных платформ питающихся от аккумуляторов либо батареек, Ардуинщику не всегда легко найти аккумулятор для самой платформы, не говоря уже об еще одном аккумуляторе для питания Arduino. К тому же не совсем удобно работать сразу с двумя аккумуляторами т.к. разряжаться будут по разному. В связи с этим в большинстве проектов практикуется питание силовой части и платы Arduino от одного источника питания.

Рекомендуемое напряжение для стабилизатора на плате Arduino лежит в пределах 6 ... 12В. Ниже 6В - стабилизатор может не выдавать необходимые 5В для работы, а выше 12В - может перегреться и сгореть. В связи с этим напряжение для работы шилда лежит в пределах 6 ... 12В.

Для питания от одного источника необходимо замкнуть джампер как показано на рисунке

• Питание от отдельных источников

Для подачи питания на плату Arduino в режиме раздельного питания можно подавать от 6 до 12 Вольт на вывод "VIN" ("RAW" для PRO mini) либо 5 Вольт на вывод "5V"

Для питания от отдельных источников необходимо снять джампер как показано на рисунке

Полезная информация

Не всегда аккумуляторная батарея либо батарейки справляется с задачей объединенного питания. При включении моторов возможна просадка напряжения, которая в свою очередь приведет к перезагрузке контроллера

Для уменьшения просадки напряжения на линии питания моторов установлен конденсатор большой емкости. В случае если ваша батарея не сможет справиться с питанием и моторов и Arduino, то воспользуйтесь раздельной схемой питания Arduino и Motor Shield.

Подключение моторов

• Подключение моторов постоянного тока 

Итак, моторами M1 и M2 управляют два отдельных канала микросхемы L293D. Для управления M1 служат выводы I1 и E1, для M2 выводы I2 и E2. "I" отвечают за направление вращения, а выводы "E" отвечают за вкл/выкл и скорость вращения моторов.

На примере одного канала, для второго будет идентично, рассмотрим самый простой пример - вращение мотора в две стороны.

Рассмотрим второй вариант. Теперь мы будем регулировать скорость вращения двигателя. Для регулировки скорости вращения на выводы "E" нужно подать ШИМ сигнал.

В программном коде он будет задаваться функцией

analogWrite (E1, число от 0 до 255);

#define I1 4 // Вывод I1 подключен к пину 4
#define E1 6 // Вывод E1 подключен к пину 4

void setup()
{
  pinMode (I1, OUTPUT); // Задаем работу выводов в качестве выходов
  pinMode (E1, OUTPUT);
}

void loop()
{
  digitalWrite (I1, HIGH); // На вывод I1 подан положительный сигнал, мотор вращается в одну сторону
  analogWrite (E1, 0); // Значение ШИМ минимальное, двигатель не вращается
  delay(1000); 
  
  digitalWrite (I1, HIGH); 
  analogWrite (E1, 100); // Значение ШИМ равно 100, двигатель вращается с медленно 
  delay(1000); 
  
  digitalWrite (I1, HIGH); 
  analogWrite (E1, 170); // Значение ШИМ равно 170, двигатель вращается с быстрее 
  delay(1000); 
  
  digitalWrite (I1, HIGH); 
  analogWrite (E1, 255); // Значение ШИМ максимальное, двигатель вращается на максимальной скорости 
  delay(1000); 
}

Итоговый пример

В качестве финального примера разгоним моторы постоянного тока до максимальной скорости и обратно

#define I1 4
#define I2 7
#define E1 6
#define E2 5

void setup()
{
  pinMode (E1, OUTPUT);
  pinMode (E2, OUTPUT);
  pinMode (I1, OUTPUT);
  pinMode (I2, OUTPUT);
  digitalWrite (E1, LOW);
  digitalWrite (E2, LOW); 
}

void loop()
{
  digitalWrite (I1, HIGH);
  digitalWrite (I2, HIGH);
  for (int i = 40; i < 255; i++)
  {
    analogWrite  (E1, i);
    analogWrite  (E2, i);
    delay(50);
  }
  for (int i = 255; i > 0; i--)
  {
    analogWrite  (E1, i);
    analogWrite  (E2, i);
    delay(50);
  }
  digitalWrite  (E1, LOW);
  digitalWrite  (E2, LOW);
  delay(1000);
}

• Подключение шагового мотора

#include <Stepper.h>
#define STEPS 50 // количество шагов на 360 градусов (из документации к шаговику)
// задаем пины которые будут программно чередоваться, без использования 74HC00 их будет 4
Stepper stepper(STEPS, 4, 7); 

void setup() 
{
  pinMode(5, OUTPUT); // вывод отвечающий за ENABLE
  pinMode(6, OUTPUT); // вывод отвечающий за ENABLE
  stepper.setSpeed(20); //скорость поворота шагового двигателя
  pinMode(13, OUTPUT);
  digitalWrite(13, HIGH); // индикация включения
}

void loop()
{
  // делаем один оборот
  digitalWrite(5, HIGH); // разрешаем вращение мотора
  digitalWrite(6, HIGH); // разрешаем вращение мотора
  stepper.step(1*STEPS); // делаем оборот
  delay(1);
  digitalWrite(5, LOW); // запрещаем подачу напряжения на мотор
  digitalWrite(6, LOW); // запрещаем подачу напряжения на мотор 
  delay(1000);  


  /* делаем один оборот назад */
  digitalWrite(5, HIGH);  // разрешаем вращение мотора
  digitalWrite(6, HIGH);  // разрешаем вращение мотора
  stepper.step(-1*STEPS); // делаем оборот в обратном направлении
  delay(1);
  digitalWrite(5, LOW); // запрещаем подачу напряжения на мотор
  digitalWrite(6, LOW); // запрещаем подачу напряжения на мотор  
  delay(1000);  
}

При подключении питания соблюдайте полярность. Неправильное подключение может вывести из строя платы или источник питания.

Не прикасайтесь руками к драйверу двигателей. В процессе работы  он может сильно нагреваться. Прикосновение может привести к ожогу.

Дополнительные примеры:

• Инструкция по сборке машинки на базе Arduino

Документация:

• Принципиальная схема: z-mini-motor-sensor-shield-l293d-schematic.jpg

• Принципиальная схема: z-mini-motor-sensor-shield-l293d-schematic.pdf

• Техническое описание микросхемы L293D: datasheet

Купить в России Z- Mini Motor + Sensor Shield (L293D)