Bộ điều khiển động cơ L298N Đây là một lựa chọn rất phổ biến trong các dự án robot và điện tử nói chung nhờ chi phí thấp và dễ sử dụng. Với mô-đun này, chúng ta có thể điều khiển cả động cơ dòng điện một chiều và động cơ bước, điều chỉnh tốc độ và hướng quay của chúng. Trong suốt bài viết này, chúng tôi sẽ chia nhỏ mọi thứ bạn cần biết về L298N, từ các kết nối cơ bản đến cách sử dụng nó với Arduino để điều khiển động cơ. Hãy đọc tiếp để tận dụng tối đa bộ điều khiển đa năng này.
Nếu bạn đã từng làm việc với các dự án robot hoặc phương tiện được điều khiển bởi vi điều khiển như Arduino, có lẽ bạn đã từng rơi vào tình huống cần nhiều năng lượng hơn để di chuyển động cơ có kích thước nhất định. Đây là nơi Mô-đun L298N, bộ điều khiển cho phép bạn quản lý nguồn điện bổ sung này cho động cơ điện một cách đơn giản. Hãy đi sâu vào tất cả các chi tiết của nó.
L298N là gì và nó hoạt động như thế nào?
L298N là một bộ điều khiển động cơ sử dụng hệ thống cầu H để đảo ngược cực tính của dòng điện và do đó điều khiển hướng quay của động cơ. Mô-đun này có khả năng điều khiển hai động cơ DC hoặc động cơ bước. Dòng điện tối đa nó có thể cung cấp là 2A trên mỗi đầu ra, với mức tối đa là 3A và nó hỗ trợ dải công suất trong khoảng từ 3V đến 35V. Điều quan trọng cần lưu ý là mô-đun này có hiệu suất tương đối thấp, điều đó có nghĩa là động cơ sẽ nhận được điện áp thấp hơn khoảng 3V so với điện áp cấp cho mô-đun. Những tổn thất này bị tiêu tan dưới dạng nhiệt.
Cấu trúc bên trong của mô-đun bao gồm hai cây cầu H, một công nghệ được sử dụng rộng rãi trong điện tử để điều khiển hướng dòng điện. Mỗi cây cầu được tạo thành từ bốn bóng bán dẫn được sắp xếp theo cấu hình cho phép điều khiển cả cực tính và ngắt kết nối của động cơ. Ngoài ra, L298N còn kết hợp điốt bảo vệ và các biện pháp khác để tránh những hư hỏng có thể xảy ra khi vận hành các động cơ này.
Các thành phần và kết nối cơ bản
El Mô-đun L298N Nó được đặc trưng bởi sự đơn giản trong sử dụng và tính linh hoạt để thích ứng với nhiều loại dự án khác nhau. Dưới đây chúng tôi giải thích các kết nối quan trọng nhất của bộ điều khiển:
- Vin và GND: Các chân này được sử dụng để kết nối nguồn điện của mô-đun. Nó có thể hỗ trợ điện áp đầu vào 3V đến 35V.
- logic V: Chân này có hai chức năng, tùy thuộc vào việc bộ điều chỉnh điện áp có được kích hoạt thông qua một nút nhảy hay không. Nếu jumper được kết nối, chân này sẽ cung cấp đầu ra 5V mà chúng ta có thể sử dụng để cấp nguồn cho các thiết bị như Arduino. Nếu jumper bị loại bỏ, chúng ta phải cấp nguồn cho thành phần logic bằng nguồn 5V.
- IN1, IN2, IN3, IN4: Các chân này điều khiển hướng của động cơ. Ví dụ, đối với động cơ A, nếu IN1 ở mức CAO và IN2 ở mức THẤP thì động cơ sẽ quay theo một hướng. Nếu IN1 ở mức THẤP và IN2 ở mức CAO, nó sẽ quay theo hướng ngược lại.
- ENA và ENB: Chúng điều khiển tốc độ của động cơ bằng tín hiệu điều chế độ rộng xung (Pulse width modulation). Nếu các jumper được đặt đúng chỗ, động cơ sẽ chạy ở tốc độ không đổi; Nếu không, chúng ta có thể điều chỉnh tốc độ với các giá trị từ 0 đến 255.
Hoạt động và nguồn điện của L298N
Có hai cách chính để nuôi một con L298N:
- Với một nguồn điện duy nhất: Trong trường hợp này, chúng tôi sử dụng nguồn lên đến 12V, chúng tôi kết nối jumper để kích hoạt bộ điều chỉnh 5V và chúng tôi không kết nối bất cứ thứ gì với chân 5V, vì điều này sẽ hoạt động như một đầu ra.
- Với hai nguồn năng lượng: Một cách khác là cấp nguồn cho mô-đun bằng hai nguồn khác nhau, một trong số đó sẽ cung cấp điện áp 5V cần thiết cho phần logic của mô-đun và nguồn còn lại là 12V trở lên cho động cơ, trong trường hợp này hãy ngắt kết nối dây nối bộ điều chỉnh để tránh gây hư hỏng cho mô-đun. mô-đun.
Dù bạn sử dụng một hay hai bộ nguồn, hãy luôn nhớ chú ý đến chân đầu vào và đầu ra để tránh đoản mạch hoặc hư hỏng có thể xảy ra.
Lập trình với Arduino
Một trong những lợi thế lớn của L298N là sự tích hợp dễ dàng với các dự án dựa trên Arduino. Điều này là do chỉ cần kết nối một vài chân, chúng ta có thể điều khiển cả tốc độ và hướng của một hoặc nhiều động cơ. Ở đây chúng tôi hướng dẫn bạn cách lập trình L298N với Arduino:
Đầu tiên, chúng ta chỉ định các chân mà chúng ta sẽ sử dụng để điều khiển động cơ:
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 BChúng tôi bắt đầu bằng cách định cấu hình các chân làm đầu ra trên setup() và khai báo các hàm cần thiết để di chuyển động cơ theo cả hai hướng:
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);
}Chúng ta có thể điều chỉnh tốc độ của động cơ bằng cách thay đổi các giá trị trong hàm analogWrite(), chấp nhận các giá trị từ 0 đến 255, trong đó 255 là tốc độ tối đa.
Bảo vệ L298N
Một đặc điểm đáng chú ý của L298N là nó kết hợp một số biện pháp bảo vệ để ngăn ngừa hư hỏng cho cả bộ điều khiển và động cơ. Những biện pháp bảo vệ này bao gồm:
- Bảo vệ quá dòng: Nếu mô-đun phát hiện dòng điện lớn hơn mức có thể chịu được, nó sẽ kích hoạt bảo vệ để tránh hư hỏng.
- Bảo vệ quá nhiệt: L298N được thiết kế để tản nhiệt sinh ra trong quá trình hoạt động, nhưng nếu nhiệt độ vượt quá giới hạn nhất định, mô-đun sẽ kích hoạt tính năng bảo vệ nhiệt của nó.
- Điốt bảo vệ: Những điốt này ngăn chặn các xung điện áp gây ra bởi quán tính của động cơ làm hỏng mô-đun.
Ví dụ thực tế: Điều khiển ô tô robot
Việc sử dụng bộ điều khiển L298N Nó rất phổ biến trong các dự án chế tạo robot, chẳng hạn như ô tô robot được điều khiển bằng Arduino. Trong thiết lập này, bằng cách gắn L298N trên khung xe và kết nối nó với Arduino, chúng ta có thể điều khiển cả hướng và tốc độ của các bánh xe ô tô.
Sơ đồ kết nối thông thường như sau: Bạn cấp nguồn cho module L298N bằng pin ngoài cho động cơ (thường là 6V hoặc 12V) và nối chân đầu ra 5V với Arduino. Từ Arduino, bạn điều khiển các chân IN1, IN2, IN3 và IN4 để điều khiển động cơ. Thiết lập này cho phép bạn quay xe tiến, lùi và rẽ theo các hướng khác nhau.
Nếu bạn muốn đơn giản hóa việc lập trình và điều khiển, bạn có thể sử dụng các thư viện như LEANTEC_ControlMotor.h. Thư viện này cho phép bạn lập trình động cơ bằng các lệnh đơn giản hơn như: control.Motor(velocidad, direccion).
L298N là một giải pháp tuyệt vời để điều khiển động cơ trong các dự án vừa và nhỏ và việc sử dụng nó rất phổ biến trong cộng đồng nhà sản xuất. Mặc dù có các bộ điều khiển khác tiên tiến và hiệu quả hơn, nhưng sự kết hợp giữa tính linh hoạt, giá cả và sự đơn giản của L298N khiến nó trở thành một trong những lựa chọn tốt nhất cho các dự án DIY.