Regulátor motoru L298N

Ovladač motoru L298N Jedná se o velmi oblíbenou možnost v rámci robotických a elektronických projektů obecně, a to díky nízké ceně a snadnému použití. Pomocí tohoto modulu můžeme ovládat jak stejnosměrné motory, tak krokové motory, regulovat jejich rychlost a směr otáčení. V tomto článku rozebereme vše, co potřebujete vědět o L298N, od základních připojení až po to, jak jej používat s Arduinem pro ovládání motoru. Čtěte dále, abyste z tohoto všestranného ovladače vytěžili maximum.

Pokud jste někdy pracovali s robotickými projekty nebo vozidly řízenými mikrokontrolérem, jako je Arduino, pravděpodobně jste se ocitli v situaci, kdy potřebujete více energie pro pohyb motorů určité velikosti. Toto je místo Modul L298N, regulátor, který umožňuje jednoduchým způsobem řídit tento přídavný výkon pro elektromotory. Pojďme se ponořit do všech jeho detailů.

Co je L298N a jak funguje?

L298N je a ovladač motoru který využívá systém H-Bridge k obrácení polarity proudu a tím k řízení směru otáčení motoru. Tento modul je schopen ovládat dva stejnosměrné motory nebo krokový motor. Maximální proud, který může poskytnout, je 2A na výstup, s maximální špičkou 3A a podporuje rozsah výkonu mezi 3V a 35V. Je důležité poznamenat, že tento modul má relativně nízkou účinnost, což znamená, že motory budou přijímat napětí přibližně o 3 V nižší, než jaké je na modulu. Tyto ztráty jsou odváděny jako teplo.

Vnitřní struktura modulu zahrnuje dva H mosty, technologie široce používaná v elektronice k řízení směru proudu. Každý můstek je tvořen čtyřmi tranzistory uspořádanými v konfiguraci, která umožňuje ovládání polarity i odpojení motoru. L298N navíc obsahuje ochranné diody a další opatření k zamezení možného poškození při provozu těchto motorů.

Základní komponenty a zapojení

El Modul L298N Vyznačuje se jednoduchostí použití a flexibilitou přizpůsobit se různým typům projektů. Níže vysvětlíme nejdůležitější zapojení ovladače:

Vin a GND: Tyto piny slouží k připojení napájení modulu. Může podporovat vstupní napětí 3V až 35V.
logické V: Tento pin má dvě funkce v závislosti na tom, zda je regulátor napětí aktivován pomocí propojky. Pokud je propojka připojena, tento pin poskytne 5V výstup, který můžeme použít k napájení zařízení jako Arduino. Pokud je propojka odstraněna, musíme logickou součástku napájet 5V zdrojem.
IN1, IN2, IN3, IN4: Tyto kolíky řídí směr otáčení motorů. Například pro motor A, pokud je IN1 na HIGH a IN2 na LOW, motor se bude otáčet jedním směrem. Pokud je IN1 na LOW a IN2 na HIGH, bude se otáčet v opačném směru.
ENA a ENB: Řídí rychlost motorů pomocí signálů PWM (Pulse Width Modulation). Pokud jsou propojky na svém místě, motory poběží konstantní rychlostí; Pokud ne, můžeme rychlost upravit hodnotami od 0 do 255.

Provoz a napájení L298N

Existují dva hlavní způsoby krmení a L298N:

S jedním napájecím zdrojem: V tomto případě použijeme zdroj do 12V, propojku pro zapnutí regulátoru 5V zapojíme a na pin 5V nepřipojujeme nic, protože bude fungovat jako výstup.
Se dvěma zdroji energie: Další alternativou je napájet modul dvěma různými zdroji, z nichž jeden poskytne 5V potřebných pro logickou část modulu a druhý 12V nebo více pro motor, v tomto případě odpojením propojky regulátoru, aby nedošlo k poškození modul.

Ať už používáte jeden nebo dva napájecí zdroje, vždy pamatujte na to vstupní a výstupní piny aby nedošlo ke zkratu nebo možnému poškození.

Programování pomocí Arduina

Jednou z velkých výhod L298N je jeho snadná integrace s projekty založenými na Arduinu. Je to proto, že pouhým připojením několika kolíků můžeme ovládat rychlost i směr jednoho nebo více motorů. Zde vám ukážeme, jak naprogramovat L298N pomocí Arduina:

Nejprve přiřadíme piny, které budeme používat k ovládání motorů:

int ENA = 10;   // Habilita motor A
int IN1 = 9;    // Dirección Motor A
int IN2 = 8;    // Dirección Motor A
int ENB = 5;    // Habilita motor B
int IN3 = 7;    // Dirección Motor B
int IN4 = 6;    // Dirección Motor B

Začneme konfigurací pinů jako výstupů na setup() a prohlášení funkcí nezbytných pro pohyb motorů v obou směrech:

void Adelante() {
  digitalWrite(IN1, HIGH);
  digitalWrite(IN2, LOW);
  analogWrite(ENA, 255);
  digitalWrite(IN3, HIGH);
  digitalWrite(IN4, LOW);
  analogWrite(ENB, 255);
}

void Atras() {
  digitalWrite(IN1, LOW);
  digitalWrite(IN2, HIGH);
  analogWrite(ENA, 128);
  digitalWrite(IN3, LOW);
  digitalWrite(IN4, HIGH);
  analogWrite(ENB, 128);
}

Změnou hodnot ve funkci můžeme upravit otáčky motorů analogWrite(), který přijímá hodnoty mezi 0 a 255, kde 255 je maximální rychlost.

L298N Ochrany

Pozoruhodný rys L298N spočívá v tom, že obsahuje několik ochran, které zabraňují poškození ovladače i motorů. Mezi tyto ochrany patří:

Nadproudová ochrana: Pokud modul detekuje proud větší, než je schopen odolat, aktivuje ochranu, aby nedošlo k poškození.
Ochrana proti sobrecalentamiento: L298N je navržen tak, aby odváděl teplo vznikající během provozu, ale pokud teplota překročí určité limity, modul aktivuje svou tepelnou ochranu.
Ochranné diody: Tyto diody zabraňují tomu, aby napěťové špičky vyvolané setrvačností motorů poškodily modul.

Praktický příklad: Řízení robotického auta

Použití ovladače L298N Je to velmi běžné v robotických projektech, jako jsou robotická auta ovládaná pomocí Arduina. V tomto nastavení, namontováním L298N na podvozek a jeho připojením k Arduinu, můžeme ovládat jak směr, tak rychlost kol auta.

Obvyklé schéma zapojení je následující: Modul L298N napájíte externí baterií pro motory (obvykle 6V nebo 12V) a výstupní pin 5V připojíte k Arduinu. Z Arduina ovládáte piny IN1, IN2, IN3 a IN4 pro pohon motorů. Toto nastavení vám umožňuje otočit vůz dopředu, dozadu a zatáčet různými směry.

Pokud si chcete zjednodušit programování a ovládání, můžete použít knihovny jako LEANTEC_ControlMotor.h. Tato knihovna vám umožňuje programovat motory pomocí jednodušších příkazů, jako jsou: control.Motor(velocidad, direccion).

L298N je vynikající řešení pro řízení motorů v malých a středně velkých projektech a jeho použití je v komunitě výrobců velmi rozšířené. Přestože existují další pokročilejší a účinnější ovladače, kombinace všestrannosti, ceny a jednoduchosti z L298N dělá jednu z nejlepších možností pro svépomocné projekty.

Hardwarelibre