Практически в каждом устройстве, которое можно назвать роботом применяются различные типы двигателей и, как правило, большинство из них являются двигателями постоянного тока. Важно особенностью, из-за которой используются двигатели постоянного тока, является возможность осуществления вращения в противоположные стороны. Для осуществления этого используют H-мост.
В двигателях постоянного тока, чтобы изменить направление вращения достаточно поменять полярность питания, то есть, проще говоря, поменять плюс с минусом. Из-за этого ток начинает течь в обратном направлении, что приводит к изменению магнитного потока внутри двигателя, в результате чего вал двигателя вращается в обратную сторону. Анимация ниже показывает, по какому принципу работает H-мост:
H-мост управления двигателем
H-мост управления двигателемЛегко заметить, что изменение направления тока приводит к изменению направления вращения двигателя. Вместо этих переключателей можно собрать H-мост на транзисторах и управлять ими с помощью микроконтроллера.
Как правило, для двигателей большой мощности H-мост строится на MOSFET транзисторах. Когда-то такие H-мосты были очень популярны по экономическим соображениям, поскольку транзисторы дешевле, чем микросхема. Их часто можно встретить в бюджетных игрушечных автомобилях с дистанционным управлением.
Однако на рынке уже не один год существуют специализированные микросхемы H-мостов. Они со временем становятся все дешевле и имеют больше возможностей и безопасности. Одной из таких простых микросхем является L293D.
Это простой драйвер электродвигателя, содержащий в себе два H-моста, имеет возможность управления двигателем путем ШИМ.
Назначения выводов драйвера L293D:
- 1,2 EN, 3,4 EN – служат для управления сигналом ШИМ.
- 1А, 2А, 3А, 4А – вход управления направлением вращения электродвигателя.
- 1Y, 2Y, 3Y, 4Y – выходы питающие двигатель.
- Vcc1 – вывод питания логики контроллера +5В
- Vcc2 – вывод для питания двигателей от +4.5В до +36В.
То как происходит управление L293D показано в таблице ниже:
Когда на входе А и EN присутствует высокий уровень, то на выходе с тем же номером так же будет высокий уровень. Когда на входе A будет низкий и на EN высокий уровень, то на выходе мы получим низкое состояние. Подавая сигнал низкого уровня на EN, на выходе будет состояние высокого импеданса, в не зависимости от того какой сигнал будет на входе А.
Таким образом, мы можем контролировать направление движения тока, в результате чего у нас есть возможность изменять направление вращения электродвигателя.
Технические характеристики L293D:
- Напряжение питания : +5В.
- Напряжение питания двигателей: от +4.5 в до +36В.
- Выходной ток: 600мА.
- Максимальный выходной ток (в импульсе) 1,2А.
- Рабочая температура от 0°C до 70°C.
Другой популярной микросхемой является L298. Она значительно мощнее, чем описанная ранее L293D. Микросхема L298 так же имеет в своем составе два H-моста и также поддерживает ШИМ.
Назначение выводов L298 очень похоже на L293D. Здесь так же есть два входа управления, входы EN и выходы на двигатель. Vss — это питание микросхемы, а Vs — это питание для двигателей.
Есть так же и различие, а именно выводы CURRENT SENSING, которые служат для измерения тока потребления двигателей. Эти выводы следует подключить к массе питания через небольшой резистор, примерно 0,5 Ом.
Ниже приведена схема подключения L298:
В данной схеме стоит обратить внимание на внешние диоды, подключенные к выводам электродвигателя. Они служат для отвода индукционных всплесков в двигателе, которые возникают во время торможения и изменения направления вращения. Их отсутствие может привести к повреждению микросхемы. В драйвере L293D эти диоды уже имеются внутри самой микросхемы.
Технические характеристики L298:
- Напряжение питания :+5В.
- Напряжение питания двигателей: до +46В.
- Максимальный ток, потребляемый двигателями: 4A.
Следующая микросхема H-моста – эта TB6612, новый драйвер с очень хорошими характеристиками, набирающий все большую популярность.
Вы можете заметить, что все эти драйверы электродвигателей одинаковы в управлении, но в TB6612 выходы спарены, из-за большой мощности.
Максимальное напряжение питания TB6612 составляет 15В, а максимальный ток 1,2 А. При этом максимальный импульсный ток составляет 3,2A.
отличные пояснения, спасибо!