Arduino Motor Shield R3

Płytka rozszerzająca możliwości Arduino o sterowanie 2 silnikami elektrycznymi prądu stałego (regulacja szybkości i kierunku). Moduł potrafi odczytać natężenie prądu silników. Dzięki temu można zapobiec przeciążeniu układu i rozpędzać nawet mocno obciążone maszyny. Ma też 2 złącza do urządzeń z magistralą I2C (TWI), oraz 2 złącza wejść analogowych i 2 złącza wyjść PWM. Złącza są kompatybilne z zestawami TinkerKit

Parametry techniczne:

• Napięcie zasilania: od 5 do 12 V przy zwartej zworce Vin
• Prąd zasilania: maksymalnie 4 A
• Maksymalny prąd pojedynczego silnika: 2 A
• Napięcie zasilania silnika: Zależne od napięcia zasilania płytki

Opis wyprowadzeń:

• 1 - Przycisk RESET zeruje stan Arduino i uruchamia program od nowa
• 2 - Standardowe złącza Arduino
• 3 - Wyjścia magistrali I2C (TWI)
• 4 - Wyjścia PWM z cyfrowych pinów Arduino 6 i 5
• 5 - Wejścia analogowe z analogowych pinów Arduino 2 i 3
• 6 - Wyjście zasilania silnika B
• 7 - Wyjście zasilania silnika A
• 8 - Wejście zewnętrznego zasilania

[3] Wyjścia magistrali I2C (TWI) mają piny (od góry)

• SCL: Wyjście zegarowe magistrali TWI
• SDA: Wyjście danych magistrali TWI
• +5V: Wyjście zasilania 5V
• GND: Wyjście masy GND

[4] Wyjścia cyfrowe/PWM

• +5V: Wyjście zasilania 5V
• OUT: Wyjście cyfrowego pinu PWM (6 lub 5)
• GND: Wyjście masy GND

[5] Wejścia analogowe

• +5V: Wyjście zasilania 5V
• IN: Wejście analogowego pinu (2 lub 3)
• GND: Wyjście masy GND

Przy wyjściach silników [6] i [7] płytka zawiera też 4 diody LED informujące o pracy i kierunku obrotów silników.

Opis zworek:

• BRAKE A - Zwarta włącza hamowanie silnika A pinem cyfrowym 8
• BRAKE B - Zwarta włącza hamowanie silnika B pinem cyfrowym 9
• SNS0 - Zwarta włącza pomiar prądu obciążenia silnika A przez Analog In 0 w Arduino
• SNS1 - Zwarta włącza pomiar prądu obciążenia silnika B przez Analog In 1 w Arduino
• Vin Connect - Zwarta powoduje, że wejście złącza zasilania [8] jest podłączone do pinu Vin Arduino. Jeśli zasilasz silniki napięciem od 5 do 12 V, zworka pozwala zasilać tym samym złączem również Arduino. Jeśli zasilasz silniki wyższym napięciem, zworka powinna być rozłączona i zasilanie Arduino powinno być osobne.

Podłączenie do Arduino:

Do sterowania silnikami płytka Motor Shield wykorzystuje piny cyfrowe 3, 8, 9, 11, 12, 13 i piny analogowe 0 i 1. Za pomocą zworek można odzyskać piny cyfrowe 8 (BREAK A), 9 (BREAK B) i analogowe 0 (SNS0) i 1 (SNS1). Dodatkowe złącza na płytce wykorzystują piny:

• TWI - SDA, SCL
• OUT ~6 - Cyfrowy pin PWM 6
• OUT ~5 - Cyfrowy pin PWM 5
• IN 2 - Analogowy pin 2
• IN 3 - Analogowy pin 3

Sterownie silnikiem A

• Cyfrowy pin 12 - Kierunek obrotów
• Cyfrowy pin PWM 3 - Siła/szybkość obrotów
• Cyfrowy pin 9 - Hamowanie silnika
• Analogowy pin 0 - Odczyt poboru prądu/obciążenia silnika

Sterownie silnikiem B

• Cyfrowy pin 13 - Kierunek obrotów
• Cyfrowy pin PWM 11 - Siła/szybkość obrotów
• Cyfrowy pin 8 - Hamowanie silnika
• Analogowy pin 1 - Odczyt poboru prądu/obciążenia silnika

Wyjście PWM reguluje zarówno prędkość obrotową jak i siłę hamowania silnika w zależności od ustawienia wyjścia hamulca.

Przykładowe podłączenie do Arduino UNO R3:

Program testowy:

// Ustalenie numerów pinów
#define DIRECTION 12
#define SPEED 3
#define BREAK 9
#define CURRENT 0

// Zmienna przechowująca kierunek obrotów
byte dir = LOW;

void setup()
{
  // Ustawienie kierunku wyjść cyfrowych
  pinMode(DIRECTION, OUTPUT);
  pinMode(SPEED, OUTPUT);
  pinMode(BREAK, OUTPUT);
  
  // Włączenie hamulca
  digitalWrite(BREAK, HIGH);
  
  // Ustawienie kierunku
  digitalWrite(DIRECTION, dir);
}

void loop()
{
  // Wyłączenie hamulca
  digitalWrite(BREAK, LOW);
  
  // Przyspieszanie silnika do maksymalnych obrotów
  // w ciągu 10 s
  for (byte speed=0; speed<=255; speed++)
  {
    analogWrite(SPEED, speed);
    delay(40);
  }
  
  // Hamowanie silnika w ciągu 3 s
  digitalWrite(BREAK, HIGH);
  delay(3000);
  
  // Ustawienie kierunku na odwrotny
  dir = ~dir;
  digitalWrite(DIRECTION, dir);
}

Program rozpędza przez 10 s silnik "A" do maksymalnych obrotów, potem przez 3 s hamuje silnik, a następnie zmienia kierunek obrotów i powtarza cykl.

Linki:

• Opis Arduino Motor Shield na Wiki Arduino
• Prosta biblioteka do obsługi Motor Shield
• Schemat Motor Shield R3