雙驅智能小車
簡單的智能小車是雙輪驅動的,左右各一個減速直流電機驅動。減速直流電機的内部包含了一個齒輪減速箱,因此外形比一般的直流電機長。
驅動電機需要調速,這個容易做到,因為Arduino能輸出PWM(脈沖寬度調制,簡稱脈寬調制)波形。車輪還需要倒順轉。要控制電機的旋轉方向,又要控制速度,最簡單的做法是采用H橋電路。
H橋的工作原理
上圖就是一個H橋。四個大功率晶體管組成一個電橋,輸出接電機。四個晶體管Q1、Q2、Q3、Q4的基極分别受Arduino控制闆的四個數字口輸出控制。當Q1與Q4導通時,電流從電機的正極流入,從負極流出,這時,電機正轉。而當Q3與Q2導通時,電流反向流經電機,電機反轉。這樣就實現了電機的正反轉。如果在正轉時,Q1或Q4是PWM口驅動的,就可以對電機調速。同樣,在反轉時,隻要Q3或Q2是PWM驅動,也可以實現調速。從H橋電路看,似乎一個電機需要四個數字口來控制。事實上用四個數字口直接控制是不行的。如果Q1與Q2同時導通,電源就被短路了。同樣,Q3與Q4也絕對不允許同時導通!因此,還要加邏輯電路。實際的驅動闆,一個電機占兩個數字口,其中一個必須是PWM口。
我們是2018年暑假做的第一個智能小車。那時資料很少,主要靠自己摸索,不一定正确,也不一定合理。電機驅動闆采用L298N。L298N有四個信号輸入引腳,标志分别為N1、N2、N3、N4。它們連接Arduino控制闆的四個數字輸出口。我們的設計是,每個電機由兩個數字輸出口控制,一個是普通數字口,控制這個電機的正反轉,另一個是PWM輸出口,對這個電機進行調速。實際連接的是:N1接D11(控制右電機正反轉),N2接10(控制右電機速度),N3接D9(控制左電機速度),N4接D8(控制右電機正反轉)。
當D11為低電平時,右電機正轉,D10是PWM輸出,送信号255時,占空比為100%,轉速最高,也就是所謂的全速;送信号0時,占空比為0%,轉速最低。D11為高電平時,右電機反轉,D10輸出為0時,轉速最高,為255時最低。這是因為,電機的輸入電壓是D10與D11的差值。現在D11為高電平,D10越低,電機的供電電壓越高,轉速也就越高。左電機也是一樣的原理。
L298N直流電機驅動闆
L298N左右兩側各有兩個接線柱,分别接左右電機。信号輸入引腳的左側還有三個接線柱,分别是 12V、GND、 5V,這是接電源的。我們開始是用六節五号電池。
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