如何使用樹莓派控制直流電機

2021-01-06 電子發燒友

通過使用Raspberry Pi成功控制直流電機，我們可以將它用於各種其他應用，如機器人，遙控（RC）汽車，風扇和其他相關的電機這個項目的目的是將電機安全地連接到Raspberry Pi並控制它，即使其向前或向後旋轉。

注意 ：我將在這個項目中使用電機驅動器，最多可以處理兩個電機。因此，可以單獨控制兩臺電機。

在繼續這個項目之前，先了解 如何設置沒有監視器的Raspberry Pi和鍵盤

工作原理

使用Raspberry Pi控制直流電機的主要原理在於電機驅動器。電機驅動器是一種特殊電路或IC，可為電機提供必要的電源（或更確切地說是電流），以實現平穩安全的運行。

即使是小型5V直流電機也可以初始電流約為300 - 400 mA。當電機加速到大約時，該電流將下降150 - 200 mA。

對於微控制器，Arduino，Raspberry Pi等設備而言，這是一個巨大的潮流。因此，我們不應該將電機直接連接到Raspberry Pi（或任何其他微控制器）。

電機驅動器在這種情況下起著重要作用。它們從Raspberry Pi獲取控制信號，並通過電源為電機提供必要的驅動電流。

在這個項目中，電機驅動器（L293D）有兩個通過GPIO引腳控制來自Raspberry Pi的信號。根據Python程序，電機將正向或反向旋轉。

電路圖

Fritzing Image

正如我之前所說，使用L293D電機驅動器IC，我們實際上可以控制兩臺電機。為簡單起見，我將演示使用Raspberry Pi控制單個直流電機的電路，工作和程序。下圖是項目的Fritzing圖。

電路圖

項目的電路接線圖如下所示。您可以輕鬆配置此電路以及使用Raspberry Pi和L293D電機驅動器IC控制兩個直流電機的程序。

必需的組件

Raspberry Pi 3 B型

L293D電機驅動器IC或模塊

小型直流電機（5V）

連接線（跳線）

用於Raspberry Pi的5V - 2A電源

用於電機的5V電源

其他（計算機，乙太網）電纜等。）

關於L293D電機驅動器IC的簡要說明

我使用L293D電機驅動器IC來控制帶Raspberry Pi的直流電機。它是一種非常常見的電機驅動器IC，能夠驅動兩個電機，單個電流高達600mA。

L293D電機驅動器IC的引腳圖，以及引腳說明如下圖所示。

電路設計

使用Raspberry Pi控制直流電機的電路設計非常簡單。首先，將L293D的引腳8和16（VCC2和VCC1）連接到外部5V電源（假設您使用的是5V電機）。

L293D上有四個接地引腳。將引腳4連接到電源的GND。另外，將L293D的接地引腳連接到Raspberry Pi的GND引腳。

最後，我們有使能和控制輸入引腳。將L293D（1，2EN）的引腳1連接到Raspberry Pi的GPIO25（物理引腳22）。然後將控制輸入引腳2和7（1A和2A）分別連接到GPIO24（物理引腳18）和GPIO23（物理引腳16）。

可選：如果要連接第二個電機，你需要連接的是啟用（3，4EN）和第二個電機控制輸入（3A和4A）到Raspberry Pi的三個不同的GPIO引腳。

還閱讀這個簡單的項目： 如何使用Raspberry Pi和Python使LED閃爍

Python程序用Raspberry Pi控制直流電機

項目工作和代碼說明

如何操作項目？

打開電源之前供電，確保所有與電機，電源和Raspberry Pi相關的連接都是正確的。對於編程，我將使用Python。

現在，在Raspberry Pi中打開終端並使用Vim Editor和以下內容創建一個新的Python文件「dcmotorPi.py」命令。

sudo vim dcmotorPi.py

將上述程序複製並粘貼到編輯器中並保存文件。 注意 ：我已將Python程序保存在Raspberry Pi桌面上名為Python_Progs的文件夾中。現在，為了運行程序，在終端中輸入以下命令。

sudo python dcmotorPi.py

電機現在將向前旋轉3秒鐘，然後反向旋轉3秒鐘，最後停止。幾秒鐘後，該過程將繼續，直到在終端中按下 CRTL + C 。

代碼說明

如果您已經按照我之前關於如何使用Raspberry Pi閃爍LED並使用Raspberry Pi連接16 x 2 LCD的項目，您可以輕鬆理解此代碼。

首先，我們需要使用Python訪問GPIO引腳。因此，我們需要將模塊RPi.GPIO導入到我們的程序中。同樣，模塊時間允許我們使用其功能睡眠暫停程序一段預定義的時間。

現在，我為L293D電機驅動器IC分配了引腳（啟用和兩個控制輸入）。此外，引腳模式設置為GPIO編號格式。

現在，所有引腳都被聲明為輸出。正向旋轉時，使能引腳變為高電平，控制輸入1A變為高電平，另一個控制輸入1B變為低電平。

延遲三秒後，控制輸入1A變為低電平，控制輸入1B變為高電平，同時保持使能引腳為高電平。這將使電機反向旋轉。

最後，在延遲三秒後，電機將停止旋轉並停止。重複此過程，直到我們在終端中按CTRL + C.

應用程式

直流電機隨處可見：機器人，無人駕駛飛機，遙控車等。通過使用Raspberry Pi控制直流電機，我們可以使用Raspberry Pi開發許多與電機相關的項目。

可用於基於Raspberry Pi的機器人應用，如線跟隨機器人，障礙避免機器人，四軸飛行器，網絡控制機器人等。

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