Laboration Motorstyrning: Skillnad mellan sidversioner

VisuellWikitext

Versionen från 29 april 2021 kl. 23.10

[redigera]

Elmotorn

Bilden till höger visar en koppling med en spänningsbrygga av två motstånd. Tanken är att reglera motorns varvtal genom att välja lämplig kombination av motstånd.
Kretsen skulle kunna förbättras med en potentiometer
Vad finns det för nackdelar med en konstruktion som denna? Fundera och anteckna några problem.

Länkar

Elmotorer på Kjell

[redigera]

Vår Arduino ska kunna styra två elmotorer. Till vår hjälp kommer vi att använda en så kallad motorstyrningsenhet. Det går att ansluta en elmotor direkt till en Arduino och få motorn att snurra men detta medför ett antal problem:

Motorn kommer bara att ha två lägen. Antingen snurrar den åt ett specifikt håll eller så står den stilla.
När elmotorn roterar finns en risk att den genererar en ström som kan skada Arduinon.
Strömmen och spänningen som skickas ut från Arduino n är förhållandevis låg och räcker endast för att driva mycket svaga motorer.

För att hantera de här problemen används en motorstyrningsenhet som kopplas mellan Arduino n och motorerna. Denna krets innehåller H-bryggor som gör det möjligt att skifta riktningen hos strömmen så att motorerna kan rotera åt olika håll. På Wikipedia kan du läsa mer om H-bryggor. Motorstyrningsenheten är också uppbyggd så att eventuell ström som genereras av motorn inte skadar varken motorstyrningsenheten eller Arduinon. Dessutom går det att ansluta en mycket starkare energikälla till enheten för att driva motorerna.

Laborationsinstruktioner

I denna laboration kommer ni att undersöka hur motorstyrningsenheten reagerar på olika typer av kommandon. Vi kommer att använda en motorstyrningsenhet med namnet L298N.

Förberedelse

Två komponenter behöver avlägsnas från motorstyrningsenheten om de inte redan är avlägsnade. På de rödmarkerade områdena på bilden nedan visas så kallade "jumpers", en typ av kontakter. Ta bort dessa två kontakter och ge till din lärare. Om motorstyrningsenheten redan saknar de 2 kontakterna på dessa ställen behöver du inte göra något.

Koppla enligt bilden nedan. För vissa av kopplingarna kan det vara lämpligt att använda hane-hona-kablar, d.v.s. att ena kontakten har en pigg och den andra har ett hål.

Genomförande

När ni kopplat klart är dags att genomföra själva labben. I labben ska ni undersöka hur motorstyrningsenheten reagerar på olika kommandon. Genom att ta in information från input 1-4 avgör motorstyrningsenheten hur motorerna ska agera. Varje input matas antingen med en 1:a eller 0:a, eller egentligen spänning från Arduinon eller ingen spänning. I tabellen nedan visas ett antal kombinationer av möjliga inmatningar till motorstyrningsenheten. Er uppgift är att ta reda på vad kombinationerna ger för utslag på motorerna. Exempelvis, i steg A ska ni koppla input 2 och input 4 till Arduinons 3V (med hjälp av ett breadboard).

Använd tabellen som mall och för anteckningar för varje steg.

	IN 1	IN 2	IN 3	IN 4	Kommentar
A	0	1	0	1
B	1	0	1	0
C	0	1	0	0
D	0	0	0	1
E	0	0	0	0

Extrauppgift 1

Skriv ett program till Arduinon som växlar mellan inmatningskombinationerna A-E med intervall om 5 sekunder.

Extrauppgift 2

För att reglera hastigheten på en elmotor används något som kallas för PWM (Pulse Width Modulation). Läs på om vad det är för något här.

Länken beskriver hur man kan reglera hastigheten med Arduino som styrenhet.

Testa att reglera era motorers hastighet med PWM.

[redigera]

Det finns många integrerade kretsar för motorstyrning. Bland de vanligare är TB6612FNG, L293D och L298N.

I laborationen ska vi undersöka den sistnämnda.

Motorstyrning med L298N

Vår Arduino ska kunna styra två elmotorer. Till vår hjälp kommer vi att använda en så kallad motorstyrningsenhet. Det går att ansluta en elmotor direkt till en Arduino och få motorn att snurra men detta medför ett antal problem:

Motorn kommer bara att ha två lägen. Antingen snurrar den åt ett specifikt håll eller så står den stilla.
När elmotorn roterar finns en risk att den genererar en ström som kan skada Arduinon.
Strömmen och spänningen som skickas ut från Arduino n är förhållandevis låg och räcker endast för att driva mycket svaga motorer.

För att hantera de här problemen används en motorstyrningsenhet som kopplas mellan Arduino n och motorerna. Denna krets innehåller H-bryggor som gör det möjligt att skifta riktningen hos strömmen så att motorerna kan rotera åt olika håll. På Wikipedia kan du läsa mer om H-bryggor. Motorstyrningsenheten är också uppbyggd så att eventuell ström som genereras av motorn inte skadar varken motorstyrningsenheten eller Arduinon. Dessutom går det att ansluta en mycket starkare energikälla till enheten för att driva motorerna.

Laborationsinstruktioner

I denna laboration kommer ni att undersöka hur motorstyrningsenheten reagerar på olika typer av kommandon. Vi kommer att använda en motorstyrningsenhet med namnet L298N.