Управление двигателем постоянного тока с помощью Raspberry Pi 4

Управление двигателем постоянного тока с помощью Raspberry Pi 4

В данном уроке мы подключим двигатель постоянного тока к плате Raspberry Pi4, соберём электрическую схему и напишем скетч на Python.

Комплектующие

Для сборки схемы и управления двигателями через Raspberry Pi 4 потребуются следующие компоненты:

  1. Raspberry Pi 4 Model B

  2. L298N Модуль драйвера электродвигателя

  3. Липоаккумулятор 3300mAh

  4. Соединительные провода (провода перемычки)

  5. 5V - 2A электропитание для Raspberry Pi

  6. 5V Двигатель постоянного тока

Двигатель постоянного тока обязательно должен использоваться вместе с драйвером.

Что такое драйвер двигателя? Драйвер двигателя представляет собой специализированную схему или микросхему, обеспечивающую необходимый ток для стабильной и безопасной работы двигателя.

Внимание

Мы не должны подключать двигатель напрямую к Raspberry Pi!

Схема соединения

Все основные комплектующие соединяем в соответствии со схемой, приведённой ниже:

Драйвер L298N

Модуль моторного привода L298N позволяет управлять сразу двумя двигателями. Для простоты демонстрации я покажу схему, принцип работы и программу для управления одним двигателем постоянного тока через Raspberry Pi 4.

Краткий обзор модуля моторного привода L298N представлен ниже.

l298n_motor_driver.pdf

Данный двунаправленный драйвер для двух двигателей построен на базе популярной микросхемы L298 Dual H-Bridge Motor Driver Integrated Circuit.

Модуль обеспечивает простое и независимое управление двумя двигателями с током до 2A каждый в обоих направлениях. Он отлично подходит для робототехнических проектов и легко сопрягается с микроконтроллером — для управления каждым двигателем достаточно всего пары линий.

Помимо этого, он совместим с обычными механическими переключателями, логическими элементами TTL, реле и другими устройствами. Плата оснащена светодиодной индикацией питания, встроенным стабилизатором на +5В и защитными диодами.

Краткие данные:

  • Драйвер: L298N Dual H Bridge

  • Питание: DC 5 В - 35 В

  • Пиковый ток: 2 А

  • Диапазон рабочего тока: 0 ~ 36 мА

Диапазон входного напряжения:

  • Низкий: -0,3 В ≤ Vin ≤ 1,5 В

  • Высокий: 2,3 В ≤ Vin ≤ Vss.

Диапазон входного напряжения сигнала:

  • Низкий: -0,3 ≤ Vin ≤ 1,5 В (контрольный сигнал недействителен)

  • Высокий: 2,3 В ≤ Vin ≤ Vss (сигнал управления активен)

  • Максимальная потребляемая мощность: 20 Вт (при температуре Т = 75℃)

  • Температура хранения: -25 ℃ ~ +130

  • Встроенная регулируемая выходная мощность + 5 В (питание для платы контроллера, типа Arduino).

Размер: 3.4 см x 4.3 см x 2.7 см

Скетч

Ниже представлен скетч (программа на Python) для управления двигателем при помощи Raspberry Pi 4:

import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep

# Pins for Motor Driver Inputs
Motor1A = 21
Motor1B = 20
Motor1E = 16

def setup():
    GPIO.setwarnings(False)
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)              # GPIO Numbering
    GPIO.setup(Motor1A,GPIO.OUT)  # All pins as Outputs
    GPIO.setup(Motor1B,GPIO.OUT)
    GPIO.setup(Motor1E,GPIO.OUT)

def loop():
    # Going forwards
    GPIO.output(Motor1A,GPIO.HIGH)
    GPIO.output(Motor1B,GPIO.LOW)
    GPIO.output(Motor1E,GPIO.HIGH)
    print("Going forwards")

    sleep(5)
    # Going backwards
    GPIO.output(Motor1A,GPIO.LOW)
    GPIO.output(Motor1B,GPIO.HIGH)
    GPIO.output(Motor1E,GPIO.HIGH)
    print("Going backwards")

    sleep(5)
    # Stop
    GPIO.output(Motor1E,GPIO.LOW)
    GPIO.output(Motor1B,GPIO.LOW)
    print("Stop")

def destroy():
    GPIO.cleanup()

if __name__ == '__main__':     # Program start from here
    setup()
    try:
            loop()
    except KeyboardInterrupt:
        destroy()

На этом всё. В скором времени мы запускаем курс по основам работы с платами Raspberry Pi.