موتور درایورها
در زمینه رباتیک، انواع مختلفی از موتورها مانند موتورهای DC، سرو موتور، stepper موتور ها و غیره وجود دارد. انتخاب موتورها بستگی به کاربرد مد نظر کاربر دارد و راه های مختلفی برای کار با آنها وجود دارد.
برخی از موتورها را می توان مستقیماً با روش های مختلفی مانند اتصال مستقیم منبع تغذیه به آنها کنترل کرد و آنها را به کار انداخت. اما اگر بخواهیم این موتورها را با استفاده از دستگاه های کنترل کننده دیگر مانند سیستم های بی سیم، میکروکنترلر و غیره کنترل کنیم، به چیزی معروف به MOTOR DRIVERS نیاز داریم.
موتور درایورها به عنوان رابط بین موتورها و مدارهای کنترل عمل می کنند. موتور به جریان بالایی نیاز دارد در حالی که مدار کنترل کننده روی سیگنال های جریان کم کار می کند. بنابراین وظیفه‌ی موتور درایورها گرفتن سیگنال کنترل جریان پایین و تبدیل آن به سیگنال با جریان بالاتر است که می تواند موتور را به حرکت درآورد.
مروری بر درایور L298N
L298N یک درایور full-bridge دوگانه با ولتاژ بالا و جریان بالا ست که در پکیج‌های 15 لید MultiWatt و PowerSO20 برای پذیرش سطوح منطقی استاندارد TTL و هدایت بارهای القایی مانند رله ها، stepping motor ها و … طراحی شده است. دو ورودی فعال برای فعال یا غیرفعال کردن دستگاه مستقل از سیگنال های ورودی ارائه شده است. امیترهای ترانزیستورهای پایینی هر پل به هم متصل شده اند و می توان از ترمینال خارجی مربوطه برای اتصال یک مقاومت حسگر خارجی استفاده کرد. یک ورودی منبع اضافی نیز ارائه شده تا بخش لاجیک با ولتاژ کمتری کار کند.
مشخصات فنی
- DC Output Current: 2A
- Output Channels: 2
- VM: 7.5V to 30V
- Output type: Analog-Voltage
For more specifications, please refer to datasheet
ویژگی‌های ماژولGebraBit L298N
- On Board, ON/OFF LED indicator
- On Board LED indicator for direction and PWM pins
- On Board 5V regulator
- Control Pin access with IDC connector
- Screw terminal blocks for power and motor connections
- GebraBit Pin Compatible with GEBRABUS
- It can be used as a daughter board of GebraBit MCU Modules
- Featuring Castellated pad (Assembled as SMD Part)
- Separatable screw parts to reduce the size of the board
- Package: GebraBit large (36.29mm x 61.23mm)
- Schematic (.pdf)
ماژول GebraBit L298N
GebraBit L298N یک ماژول درایور موتور 2 کاناله‌ی 4 آمپر با ماکزیمم ولتاژ 35 ولت میباشد. این ماژول به دو منبع تغذیه مجزا برای مدارات داخلی و موتورها نیاز دارد. آی سی ماژول GebraBit L298N با ولتاژ 5 ولتی یا از طریق پین “V5” و یا رگولاتور داخلی کار می‌کند. این ماژول را میتوان به موتورهایی با ولتاژ 5 تا 35 ولت و ماکزیمم جریان 2 آمپر، متصل کرد.
همچنین کاربران از طریق ماژول GebraBit L298N، به مهم‌ترین پین‌های درایور موتورL298N دسترسی دارند. شایان ذکر است ماژول GebraBit L298N امکان دسترسی آسان به پین‌های «V5»،«GND» و «IN1»، «IN2»، «IN3»، «IN4»، «ENA»، «ENB» را توسط یک کانکتور IDC-2×4 برای توسعه آنها روی بردهای دیگر را نیز فراهم کرده است.
برای راه اندازی این ماژول کافیست ماژول GebraBit L298N را در BreadBoard قرار داده سپس با اعمال ولتاژ مورد نیاز، ماژول GebraBit L298N را راه اندازی کنید. . به دلیل انطباق پین‌های این ماژول با پین‌های GebraBit STM32F303 پیشنهاد ما برای تست و راه اندازی این ماژول، استفاده از ماژول توسعه میکروکنترلری GebraBit STM32F303 میباشد.
برای راه اندازی این ماژول با ماژول میکروکنترلری GebraBit STM32F303 تنها کافیست آن را به صورت Pin-to-Pin روی ماژول GebraBit STM32F303 قرار دهید.
معرفی بخش های ماژول
درایور موتور L298N
ای سی اصلی این ماژول بوده که وظیفه‌ی کنترل حرکت موتورها را برعهده دارد و در بالای ماژول قرار گرفته است.
جامپر “5V EN” و رگولاتور 5V
رگولاتور 5 ولت تنها وقتی کار می‌کند که جامپر آن یعنی “5V EN” وصل باشد. در نتیجه آی سی توسط رگولاتور ولتاژ تغذیه میشود و پین 5V میتواند به عنوان یک پین خروجی مورد استفاده قرارگیرد.
توجه: هنگامی که جامپر «5V EN» اتصال کوتاه شده است، نباید منبع تغذیه جداگانه ایی به پین «5V» وصل کنید.
ترمینال موتورها
2 بلوک ترمینال برای “OUT1” تا “OUT4” جهت اتصال موتورها روی ماژول GebraBit L298N تعبیه شده که بلوک ترمینال اول در سمت چپ ماژول، برای OUT1 و OUT2 و بلوک ترمینال دوم در سمت راست ماژول، برای OUT3 و OUT4 در نظر گرفته شده است.
ترمینال تغذیه
در طراحی ماژول GebraBit L298N یک بلوک ترمینال نیز برای اتصال “VIN”، “GND”و “V5” به ماژول در نظر گرفته شده است.
Enable LED ها
پین‌های Enable ماژول که به منظور کنترل سرعت موتورها در نظرگرفته شده اند، هر کدام دارای یک ال ای دی اختصاصی هستند که با اعمال ولتاژ مناسب به هر یک از این پین‌ها، ال ای دی مربوطه روشن خواهد شد.
LED های ورودی
هرکدام از پین‌های IN1 ،IN2 ، IN3،IN4 ماژول که به منظور کنترل جهت حرکت موتورها در نظرگرفته شده اند، دارای یک ال ای دی اختصاصی هستند که با اعمال ولتاژ مناسب به هر یک از این پین‌ها، ال ای دی مربوطه روشن خواهد شد.
پورت سیگنال
برای دسترسی آسان‌تر به پین‌های 5V، IN1، IN2 ، IN3 ، IN4، ENA ، ENB و GND یک کانکتور IDC-2×4 روی ماژول GebraBit L298N تعبیه شده که با اتصال کابل IDCمناسب به این کانکتور، میتوان به راحتی به پین‌های نام برده شده دسترسی داشته و با ماژول ارتباط برقرار کرد.
در این ماژول همانطور که در شکل نشان داده شده است پین‌های کانکتور در ردیف بالا به ترتیب از چپ به راست با پین های 5V ، IN2 ،IN1 و ENA ماژول و در ردیف پایین به ترتیب از چپ به راست با پین‌های GND، IN3 ،IN4 و ENB ماژول متناظرند.
LED نمایشگر وضعیت روشن/ خاموش سنسور
با اعمال ولتاژ مناسب به ماژول توسط پین مربوطه، LED ماژول روشن می شود.
پین های ماژول
پین های تغذیه
- VIN: این پین وظیفه تامین ولتاژ لازم برای پل اچ داخلی آی سی جهت راه اندازی موتورها و تغذیه رگولاتور داخلی ماژول را بر عهده دارد .
- 5V : آی سی ماژول GebraBit L298N با ولتاژ 5 ولتی که یا از طریق پین “5V” و یا رگولاتور داخلی تامین میشود کار می‌کند این بدین معناست که این پین وظیفه تامین تغذیه اصلی ماژول را برعهده دارد. همچنین هنگامیکه رگولاتور 5V به عنوان تغذیه‌ی ماژول انتخاب شود (یعنی جامپر 5V EN وصل شود) آی سی توسط رگولاتور تغذیه شده و پین “5V” میتواند به عنوان خروجی استفاده شود.
- GND : این پین زمین مشترک برای تغذیه ماژول است.
پین های اندازه‌گیری جریان
- SENA و SENB : پین‌های”SENSA” و “SENSB” برای اندازه‌گیری جریان در نظر گرفته شده اند.
هرکدام از این دوپین، دارای یک جامپر سلکتور اختصاصی روی برد هستند که برای اندازه گیری جریان،از طریق پین‌های SEN ، اگر جامپر مربوط به پین مورد نظر، به یک مقاومت متصل باشد، میتوان از طریق پین مربوطه، جریان را اندازه‌گیری کرد و درصورتیکه نیازی به اندازه‌گیری جریان نباشد کافیست با پوشاندن کامل سطح جامپر با قلع، جامپر مربوطه را اتصال کوتاه کنید.
در ماژول‌های GebraBit L298N، هر دو جامپر SENA و SENB به طور پیش فرض اتصال کوتاه هستند.
پین های کنترل سرعت
- ENA و ENB : این دو پین به منظور کنترل سرعت (PWM) موتورهای A و B طراحی گردیده اند
پین‌های کنترل جهت
- IN1 ، IN2، IN3 و IN4 : پین‌های IN1 و IN2 به منظور کنترل جهت حرکت موتور A و پین‌های IN3 و IN4 به منظور کنترل جهت حرکت موتور B در نظر گرفته شده اند، در صورت متصل بودن پین IN1 برای موتورA و پین IN3 برای موتور B ، موتورها رو به جلو حرکت خواهند کرد و در صورت وصل بودن پین IN2 برای موتور A و پین IN4 برای موتور B ، موتورها حرکت رو به عقب خواهند داشت.
اتصال به پردازنده
اتصال با GebraBit STM32F303
برای اتصال ماژول GebraBit L298N به ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 به دلیل انطباق پین‌های این ماژول با پین‌های GebraBit STM32F303 کافیست آن را به صورت Pin to Pin روی میکروکنترلر قرار دهید.
در اینجا به دلیل سایز یکسان ماژول GebraBit L298N با ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 ، برای درک بهتر چگونگی اتصال، به جای اتصال Pin to Pin ، ماژول‌ها را جدا ازهم قرار داده و با استفاده از جامپر اتصالات را برقرار کرده اییم.
در این روش اتصال، کافیست هر پین ماژول GebraBit L298N را به پین متناظر آن در GebraBit STM32F303 وصل کنید.
توجه : همانطور که در بخش پین‌های تغذیه توضیح داده شد، آی سی ماژول GebraBit L298N با ولتاژ 5 ولتی که یا از طریق پین “5V” و یا رگولاتور داخلی تامین میشود کار می‌کند، هنگامیکه رگولاتور 5V به عنوان تغذیه‌ی ماژول انتخاب شود (یعنی جامپر 5V EN وصل شود) آی سی توسط رگولاتور تغذیه شده و پین “5V” میتواند به عنوان خروجی استفاده شود . در ماژول‌های GebraBit L298N ، جامپر 5ولت به طور پیش فرض، قلع گرفته شده و اتصال کوتاه میباشد.در نتیجه رگولاتور5 ولت فعال بوده و میتوان به راحتی با اتصال منبع تغذیه 9 ولت به پین VINماژول GebraBit L298N ، خروجی 5 ولت را از پین 5V ماژول GebraBit L298N دریافت کرد . با اتصال پین 5V ماژول GebraBit L298N به پین 5V میکرو کنترلر ولتاژ تغذیه میکروکنترلر نیز تامین میشود. در واقع در اینجا ماژول میکروکنترلر از ماژول L298N ولتاژ میگیرد.
اتصال GebraBit ATMEGA32A
برای اتصال ماژول GebraBit L298N به ماژول میکروکنترلر GebraBit ATMEGA32A ، بعد از اتصال پین‌های زمین و 5V دو ماژول به یکدیگر، کافیست هرکدام از پین‌های ENA و ENB ماژول GebraBit L298N را به یکی از پین‌های PWM OC1A و OC1B ماژول میکروکنترلر GebraBit ATMEGA32A و پین‌های IN و SEN را به دیگر پین‌های میکروکنترلر متصل کنید.
با توجه به توضیحاتی که پیش‌تر درباره‌ی پین‌های SENA و SENB داده شد، درصورت اتصال جامپرها، نمیتوان جریان را از طریق این پین‌ها اندازه‌گیری کرد، بنابراین از آنجاییکه در ماژول GebraBit L298N جامپرهای SENA و SENB به طور پیش‌فرض متصل هستند ، نیازی به اتصال پین‌های SENA و SENB نیست.
تذکر : این مدارها با فرض اینکه ولتاژ 9 ولت آسیبی به موتورها وارد نمیکند بسته شده اند.
اتصال با ARDUINO UNO
برای اتصال SPI ماژول GebraBit L298N به ARDUINO UNO مراحل زیر را دنبال کنید:
- پین 5V ماژول L298N را به پین 5V خروجی برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم قرمز)
- پین GND ماژول L298N را به پین GND برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم سیاه)
- پینVIN ماژول L298N را به پین VIN برد ARDUINO UNO متصل کنید (سیم آبی)
- هرکدام از پین‌های ENA و ENB ماژول L298N را به یکی از پین‌های PWM برد ARDUINO UNOمتصل کنید.(سیم‌های بنفش و سبز)
- هرکدام از پین‌های IN ماژول L298N را به یکی از پین‌های برد ARDUINO UNOمتصل کنید.
با توجه به توضیحاتی که درباره‌ی پین‌های SENA و SENB داده شده، این پین‌ها بدون اتصال باقی میمانند.
نحوه اتصال موارد ذکر شده در بالا،در این تصویر مشاهده می شود:
تذکر: اگر از برد آردوینو برای راه اندازی ماژول L298N استفاده میکنید، درصورتیکه برد آردوینوی شما به کامیپوتر وصل باشد و تغذیه ی خود را از پورت USB کامپیوتر(PC) بگیرد ، باید توجه داشته باشید که پورت USB کامپیوتر بیشتر از 500mA جریان نمیدهد، بنابراین بهتر است از منبع ولتاژ بهتری برای آردوینو استفاده کنید. (جریان مصرفی این ماژول در حالت بدون موتور و با روشن بودن تمام LED ها حدودا 60mA و با اتصال موتور 6V به دو خروجی در حالت بدون بار حدود 300mA میباشد)
تذکر2: هنگام اعمال ولتاژ به پینVIN توجه داشته باشید که ولتاژ اعمال شده بیشتر از ماکزیمم ولتاژ کاری موتورهایی که در اختیار دارید نباشد در غیر اینصورت موتورها آسیب میبینند.