Arduino เอาไปทำอะไรได้บ้าง ตอนที่ 8 : การใช้งาน L298N motor driver

         H-Bridge เป็นโมดูลที่ใช้ในการควบคุมความเร็วและทิศทางของมอเตอร์ และยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับโปรเจคอื่นได้อีกด้วย เช่น ปรับค่าความสว่างของหลอดไฟ

วิธีการทำงาน

         H-Bridge เป็นวงจรที่สามารถใช้ควบคุมกระแสได้ทั้งขั้วบวกและลบด้วยการควบคุม pulse width modulation (PWM) 

PWM หมายถึง การควบคุมช่วงจังหวะการทำงานของอิเล็กตรอน ลองจินตนาการถึงแปรงขดลวดในมอเตอร์เป็นระหัดวิดน้ำและอิเล็กตรอนเป็นน้ำที่ตกลงมาจากระหัดวิดน้ำ 

ค่าแรงดันไฟฟ้าก็คล้ายกับกระแสน้ำที่ไหลผ่านระหัดวิดน้ำด้วยความเร็วคงที่ ยิ่งกระแสน้ำไหลเร็วเท่าไรก็จะหมายความว่าแรงดันไฟฟ้ายิ่งสูงขึ้น แต่มอเตอร์มีอัตราความเร็วคงที่และสามารถเสียหายได้หากมีแรงดันไฟฟ้าสูงไหลผ่านหรือหยุดทันทีเพื่อที่จะหยุดมอเตอร์ ดังนั้น PWM คล้ายกับการควบคุมระหัดวิดน้ำให้ตักน้ำในจังหวะคงที่ที่กระแสน้ำคงที่ ยิ่งระหัดวิดน้ำหมุนเร็วเท่าไรช่วงของ pulse ก็จะยาวขึ้น ในทางกลับกันถ้าระหัดวิดน้ำหมุนช้าช่วงของ pulse จะสั้นลง ดังนั้นเพื่อยืดอายุการใช้งานของมอเตอร์จึงควรที่จะควบคุมมอเตอร์ด้วย PWM

พิจารณาโครงสร้างโค้ดคร่าวๆของ Arduino

       โค้ดการทำงานของ Arduino มีการพัฒนาขึ้นเรื่อยๆ แต่ยังไม่มีสร้าง library ที่เกี่ยวกับตัว L298N Dual H-Bridge เพื่อควบคุมมอเตอร์ดังนั้นผู้ใช้งานจึงต้องประกาศพินเพื่อใช้งานขึ้นมาเอง สามารถใช้โค้ด int dir(number)Pin(letter) ต่อเข้ากับพินดิจิตอลที่เลือกใช้ แค่นี้ก็สามารถทำงานได้อย่างถูกต้องและช่วยให้ตัว L298N Dual H-Bridge ควบคุมมอเตอร์ได้อย่างอเนกประสงค์ถ้าบอร์ด Arduino ที่เลือกใช้งานมีพินหลายตัว และถ้าต้องการปรับความเร็วของมอเตอร์ด้วย PWM สามารถใช้คำสั่ง int speedPin(letter) แล้วต่อเข้ากับพินที่เลือกใช้ หากต้องการวิธีลัดเพื่อใช้งาน PWM ย่างรวดเร็วสามารถเลือกพินใช้งานได้ตามรายการด้านล่าง

AT MEGA –PWM 2-13 และ 44-46 ตั้งค่าเอาท์พุทของ PWM ให้เป็น 8 bit ด้วยฟังก์ชั่น analogWrite()

UNO-PWM 3, 5, 6, 9, 10 และ 11 ตั้งค่าเอาท์พุทของ PWM ให้เป็น 8 bit ด้วยฟังก์ชั่น analogWrite()

ตัวอย่างการต่อวงจร

ตัวอย่างโปรแกรม

//Code by Reichenstein7 (thejamerson.com)

//Keyboard Controls:

// 1 -Motor 1 Left

// 2 -Motor 1 Stop

// 3 -Motor 1 Right

// 4 -Motor 2 Left

// 5 -Motor 2 Stop

// 6 -Motor 2 Right

// Declare L298N Dual H-Bridge Motor Controller directly since there is not a library to load.

// Motor 1

int dir1PinA = 2;

int dir2PinA = 3;

int speedPinA = 9; // Needs to be a PWM pin to be able to control motor speed

// Motor 2

int dir1PinB = 4;

int dir2PinB = 5;

int speedPinB = 10; // Needs to be a PWM pin to be able to control motor speed

void setup() {  // Setup runs once per reset

            Serial.begin(9600);

//Define L298N Dual H-Bridge Motor Controller Pins

    pinMode(dir1PinA,OUTPUT);

    pinMode(dir2PinA,OUTPUT);

    pinMode(speedPinA,OUTPUT);

    pinMode(dir1PinB,OUTPUT);

    pinMode(dir2PinB,OUTPUT);

    pinMode(speedPinB,OUTPUT);

}

void loop() {

// Initialize the Serial interface:

if (Serial.available() > 0) {

int inByte = Serial.read();

int speed; // Local variable

switch (inByte) {

      //______________Motor 1______________

      case '1': // Motor 1 Forward

          analogWrite(speedPinA, 255);//Sets speed variable via PWM 

          digitalWrite(dir1PinA, LOW);

          digitalWrite(dir2PinA, HIGH);

          Serial.println("Motor 1 Forward"); // Prints out “Motor 1 Forward” on the serial monitor

          Serial.println("   "); // Creates a blank line printed on the serial monitor

      break;

      case '2': // Motor 1 Stop (Freespin)

          analogWrite(speedPinA, 0);

          digitalWrite(dir1PinA, LOW);

          digitalWrite(dir2PinA, HIGH);

          Serial.println("Motor 1 Stop");

          Serial.println("   ");

      break;

      case '3': // Motor 1 Reverse

          analogWrite(speedPinA, 255);

          digitalWrite(dir1PinA, HIGH);

          digitalWrite(dir2PinA, LOW);

          Serial.println("Motor 1 Reverse");

          Serial.println("   ");

      break;

      //______________Motor 2______________

      case '4': // Motor 2 Forward

          analogWrite(speedPinB, 255);

          digitalWrite(dir1PinB, LOW);

          digitalWrite(dir2PinB, HIGH);

          Serial.println("Motor 2 Forward");

          Serial.println("   ");

      break;

      case '5': // Motor 1 Stop (Freespin)

          analogWrite(speedPinB, 0);

          digitalWrite(dir1PinB, LOW);

          digitalWrite(dir2PinB, HIGH);

          Serial.println("Motor 2 Stop");

          Serial.println("   ");

      break;

      case '6': // Motor 2 Reverse

          analogWrite(speedPinB, 255);

          digitalWrite(dir1PinB, HIGH);

          digitalWrite(dir2PinB, LOW);

          Serial.println("Motor 2 Reverse");

          Serial.println("   ");

      break;

    default:

      // turn all the connections off if an unmapped key is pressed:

      for (int thisPin = 2; thisPin < 11; thisPin++) 

      {

        digitalWrite(thisPin, LOW);

      }

    }

  }

}