概述

直流電機是初學者和業余愛好者遇到的最簡單的電機。操作非常簡單：將電機的兩根導線連接到電池的兩個端子即可！電機開始旋轉。

如果切換引線，即反轉極性，電機將反向旋轉。就這么簡單。

如果要控制簡單直流電機的旋轉速度，那么有一種稱為PWM直流電機控制的技術。通過該技術生成的脈沖寬度調制或PWM信號將允許我們控制輸送到直流電機的平均電壓。

直流電機的速度控制使用PWM

使用PWM技術，通過打開和關閉非常高的電源來控制施加到直流電機的電壓的平均值率。這種切換的頻率將在幾十千赫茲的數量級。

現在，施加到直流電機的平均電壓將取決于所謂的“負載” PWM信號的周期。 PWM信號的占空比只不過是信號ON或HIGH的時間與信號總時間的比值，即ON時間和OFF時間的總和。

占空比通常以百分比表示，下圖表示12V電源的不同PWM信號，不同的占空比分別為0％，25％，50％，75％和100％。

現在我們已經控制了提供給直流電機的平均電壓，我們如何應用這個電機電壓？這里是晶體管的使用。

來自任何來源的PWM信號，如本例中的Arduino，可以提供給MOSFET的柵極，具體取決于占空比。 PWM信號，直流電機的速度會有所不同。

下圖顯示了一個簡單的電路圖，其中Arduino的PWM輸出給MOSFET和12V DC電機通過MOSFET連接。

此電路的代碼如下所示。使用此代碼，Arduino將以衰落的方式改變直流電機的速度，即逐漸將速度增加到峰值，然后逐漸降低速度以停止。

代碼

此電路適用于控制電機速度，但不是改變方向的有效方法輪換。為了在不改變電機引線的情況下改變旋轉方向，您需要使用稱為H橋的特殊電路。

使用H的直流電機控制-Bridge

H橋是一個簡單的電子電路，由四個開關元件組成，如晶體管（BJT或MOSFET），可以在兩個方向上驅動電機沒有切換引線。

名稱“H-Bridge”是指由四個晶體管和一個形成字母“H”的中心的電機組成的連接外觀。

使用四個晶體管和一個電機的簡單H橋連接如下所示。通過同時激活兩個特定的晶體管，我們可以控制通過電機的電流，從而控制旋轉方向。

上述電路中的兩個控制輸入A和B將決定電機的旋轉方向。如果A為低電平且B為高電平，則晶體管Q1和Q4將導通并允許電流沿特定方向流過電機。

如果控制輸入A為當HIGH為高電平且B為低電平時，晶體管Q2和Q3將導通，通過電機的電流將反轉，從而反轉旋轉方向。

結合兩種功能，即用于速度控制的PWM技術和用于方向控制的H橋連接，您可以對直流電機進行完全控制。

使用晶體管進行有效的H橋連接非常繁瑣。為此，市場上有專用的H橋電機驅動器IC，兩個常見的IC是L293D和L298N。

我們已經看到了如何控制速度在早期項目中使用L293D的直流電機。在這個項目中，我們將專注于更先進的L298N電機驅動器，并使用PWM技術使用L298N電機驅動器查看Arduino直流電機控制。

同時讀取直流電機控制使用ARDUINO和L293D

關于L298N電機驅動器的簡要說明

L298N電機驅動器IC是一款15引腳高壓，大電流電機驅動器IC，帶有兩個全橋驅動器。 L298N IC的邏輯電平與標準TTL兼容，IC可用于驅動不同的電感負載，如直流電機，步進電機，繼電器等。

下圖顯示采用多瓦封裝（多引線電源封裝）的L298N IC引腳圖。

由于L298N電機驅動器IC是雙全橋驅動器IC，因此您可以通過單獨輸入同時控制兩個電機。邏輯電源電壓為5V，但電機電源電壓可高達45V。每通道的峰值輸出電流為2A。

通常，L298N驅動器可用作模塊，其中包含用于控制兩個直流電機的所有必要組件和連接器。一個這樣的模塊如下所示。我將解釋該模塊中的一些重要組件。

L298N電機驅動器模塊由兩個2針螺釘接線端子組成，用于連接兩個電機。它還有六個引腳公頭，用于連接兩個使能輸入和四個輸入引腳（每個電機兩個）。

有一個3針螺釘接線端子，通過它你需要給電機供電。如果使用的電機額定電壓為12V或更低，則通過該螺釘端子提供12V電源，板載5V穩壓器將為L298N IC提供5V邏輯電源。

您也可以通過3針螺絲接線盒中的第三個引腳訪問此穩壓5V。在3針螺釘端子附近提供的跳線必須接通電源電壓高達12V，因為該跳線將啟用板載穩壓器。只有當跳線接通即電源電壓為12V時，才能使用3針螺釘端子的第三個引腳的5V輸出。此5V輸出可用于為Arduino板供電。

如果電源電壓高于12V，則取下跳線，因為它可能會損壞穩壓器。在這種情況下，L298N IC的5V邏輯電源通過3針螺釘端子的第三個引腳給出。

使用L298N的Arduino直流電機控制

我們現在將看到一個簡單的電路，我們使用Arduino和L298N IC控制直流電機的速度和方向。您需要為此項目添加少量其他組件，完整列表如下所示。在使用L298N項目的Arduino直流電機控制中，我們將使用PWM信號和L298N（H橋）的組合來控制簡單直流電機的功能，即速度和旋轉方向。

電路圖

所需組件

Arduino UNO

L298N電機驅動器模塊

12V直流電機

100KΩ電位器

按鈕

12V電源

面包板

連接線

代碼

應用

使用L298N電機驅動器項目的Arduino直流電機控制可以是許多高級項目的開始步驟。

A幾乎所有機器人都有輪子，我們需要控制連接到這些輪子的電機。因此，任何基于Arduino的機器人都可以使用L298N實現這種類型的電機控制。

L298N電機驅動器的一些機器人應用是手勢控制機器人，線跟隨器機器人，障礙物避免機器人等