Lab 3 MOTOR

การใช้งานมอเตอร์ดีซี

มอเตอร์ดีซีประกอบด้วยขั้วต่อใช้งาน 2 ขั้ว หากจ่ายไฟบวกเข้าที่ขั้วหนึ่ง และจ่ายไฟลบเข้าขั้วที่เหลือ จะทำให้มอเตอร์หมุนไปทิศทางหนึ่ง แต่เมื่อสลับขั้วการจ่ายไฟ จะทำให้มอเตอร์หมุนในทิศทางตรงกันข้าม

จุดประสงค์การเรียนรู้

สามารถเขียนCodeภาษาCในArduino IDEควบคุมการทำงานของDC Motorได้

สาระการเรียนรู้

1. DC Motor

DC Motor เป็นมอเตอร์กระแสตรงที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าไปเป็นพลังงานกล โดยอาศัยหลักการเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็ก จะมีแรงเกิดขึ้นที่ลวดเหนี่ยวนำ ทำให้ลวดตัวนำเกิดการเคลื่อนที่ ซึ่งหาค่าแรงนี้ได้จากสมการ F = BIL

เมื่อ F คือ แรงที่เกิดขึ้นจากลวดตัวนำ มีหน่วยเป็นนิวตัน

B คือ ค่าความหนาแน่นของเส้นแรงแม่เหล็ก มีหน่วยเป็นเทสลา

L คือ ความยาวของขดลวดเหนี่ยวนำมีหน่วยเป็นเมตร

การหาทิศทางของแรงมอเตอร์(แรงแม่เหล็กไฟฟ้า) โดยใช้กฎมือซ้าย โดยนิ้นชี้คือทิศของความหนาแน่นของเส้นแรงแม่เหล็ก (ฺB) นิ้วกลางคือทิศของการไหลกระแสไฟฟ้า(I) นิ้วหัวแม่มือคือทิศทางของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่เป็นต้นกำเนิดให้DC Motorนั้นทำงาน ดังรูปข้างล่าง

ที่มาของภาพ : https://blog.rmutl.ac.th/montri/assets/dc06.pdf

2. สัญญาณ PWM

PWM (Pulse-Width modulation) ซึ่งเป็นเทคนิคในการเข้ารหัสสัญญาณDigitalให้ัมีOuputเฉลี่ยคล้ายสัญญาณAnalog โดยจะสร้างLogic HIGH(3.3V) และ LOW(0V)สลับกันซึ่งจะทำให้คาบเวลาช่วงHIGHของหนึ่งลูกคลื่นมีหน่วยเป็นเปอร์เซนต์หรือที่เรียกกันว่าDuty Cycle หากใช้สัญญาณDigitalในการสั่งงานจะไม่สามารถทำให้DC Motorปรับความเร็วได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้สัญญาณPWMในการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ ในที่นี้เราจะใช้ Library-> ESP32Servo.h ที่มีคำสั่ง analogWrite เพื่อสั่งให้PWMทำงานตั้งแต่ 0 - 255 เทียบกับ 0 - 100 เปอร์เซนต์ของความต่างศักย์ที่จ่ายให้มอเตอร์นั่นเอง (ความต่างศักย์มากมอเตอร์หมุนเร็ว ความต่างศักย์น้อยมอเตอร์จะหมุนช้า) ซึ่งสามารถดูรายละเอียดและคำอธิบายสัญญาณ PWM ดังภาพประกอบข้างล่าง

ที่มาของภาพดัดแปลงจาก : https://blog.thaieasyelec.com/espino32-ch6-how-to-use-analog-output/

3. ไดซ์ควบคุมมอเตอร์TB6612FNG

คุณสมบัติโดยทั่วไปของไดซ์ควบคุมมอเตอร์ TB6612FNG

- รับค่าความต่างศักย์สูงสุดVMที่ใช้งานกับมอเตอร์สูงสุดที่ 15 V

- กระแสที่ขับได้อย่างต่อเนื่องสูงสุด 1.2A

- กระแสสูงสุดชั่วขณะไม่เกิน 3.2A

Datasheetการทำงานของขาสัญญาณ TB6612FNG

ชื่อขา

หน้าที่

ไฟบวกจากแบตเตอรี่ที่ต้องการขับมอเตอร์ 5V-12 V

VCC

ไฟเลี้ยงจากบอร์ดสมองกลฝังตัว 2.7V-5.5V

GND

ไฟลบจากแบตเตอรี่ที่ต้องการขับมอเตอร์ โดยปกติจะต่อคร่อมร่วมกับขาGNDของบอร์ดสมองกลฝังตัวด้วย

A01

มอเตอร์ตัวที่1ขั้ว+

A02

มอเตอร์ตัวที่1ขั้ว-

B01

มอเตอร์ตัวที่2ขั้ว+

B02

มอเตอร์ตัวที่2ขั้ว-

PWMA

สัญญาณPWMA

AI1

สัญญาณดิจิตอล AI1

AI2

สัญญาณดิจิตอล AI2

PWMB

สัญญาณPWMB

BI1

สัญญาณดิจิตอล BI1

BI2

สัญญาณดิจิตอล BI2

STBY

ปกติให้ต่อเข้ากับพอร์ต5vหรือ3V3ในบอร์ดสมองกลฝังตัว

หลักการในการสั่งงานความเร็วและควบคุมทิศทางของมอเตอร์กระแสตรง โดยปกติจะใช้ 3 พอร์ตสัญญาณในการควบคุมมอเตอร์กระแสตรง 1 ตัว ดังนี้ พอร์ตดิจิตอล 2 พอร์ต และพอร์ตPWM1พอร์ต ดังนี้

- กรณีที่ 1 Digital AI1 เป็น HIGH -> Digital AI2 เป็น HIGH มอเตอร์จะหยุดโดยมีการจ่ายกระแสไฟฟ้าล้อจะเบรก

- กรณีที่ 2 Digital AI1 เป็น LOW - >Digital AI2 เป็น LOW มอเตอร์จะหยุดโดยไม่มีการจ่ายกระแสไฟฟ้าล้อจะฟรี

- กรณีที่ 3 Digital AI1 เป็น HIGH -> Digital AI2 เป็น LOW - > PWMA(ความเร็วจาก 0-255) มอเตอร์จะหมุนไปข้างหน้า

- กรณีที่ 4 Digital AI1 เป็น LOW - >Digital AI2 เป็น HIGH- > PWMA (ความเร็วจาก 0-255) มอเตอร์จะหมุนกลับทาง

4. คำสั่งการใช้งาน

รูปแบบการใช้งานคำสั่งในภาษาซีของArduino IDEในเนื้อหานี้ จะใช้คำสั่งดังต่อไปนี้

คำสั่งในArduino IDE

การทำงาน

void setup() {

//คำสั่ง

}

เป็นคำสั่งการประกาศฟังก์ชันการทำงานเพียงครั้งเดียวในตอนแรก

void loop() {

//คำสั่ง

}

เป็นคำสั่งประกาศฟังก์ชันการทำงานแบบวนรอบ

run(ความเร็วมอเตอร์ซ้าย,ความเร็วมอเตอร์ขวา);

เป็นฟังก์ชันที่ประกาศการใช้งานในการหมุนของมอเตอร์ โดยความเร็วของมอเตอร์ตามสัญญาณPWMมีค่าได้ระหว่าง0-255 เช่น

1.เดินหน้า 100 เปอร์เซนต์ จะใช้คำสั่ง run(255,255);

2.ถอยหลัง 100 เปอร์เซนต์ จะใช้คำสั่ง run(-255,-255);

3.เลี้ยวซ้าย 100 เปอร์เซนต์ จะใช้คำสั่ง run(-255,255);

4.เลี้ยวขวา 100 เปอร์เซนต์ จะใช้คำสั่ง run(255,-255);

5.หยุด 100 เปอร์เซนต์ จะใช้คำสั่ง run(0,0);

Code

#include <ESP32Servo.h>

///////// motor/////////

#define DR1 17 //2

#define DR2 16 //15

#define PWMR 4 //13

/////////////////////////////////

#define DL1 2 //16

#define DL2 15//17

#define PWML 13 //4

int snd = 12 ;

int button = 34 ;

void setup() {

pinMode(button,INPUT);

pinMode(DL1, OUTPUT);

pinMode(DL2, OUTPUT);

pinMode(PWML, OUTPUT);

pinMode(DR1, OUTPUT);

pinMode(DR2, OUTPUT);

pinMode(PWMR, OUTPUT);

tone(snd,800,50);tone(snd,900,50);tone(snd,800,500);

}

void loop() {

if (digitalRead(button)==1){

///////// command //////////////////

run(150,150);delay(1000);run(0,0);delay(1000);tone(snd,800,50);

run(-150,-150);delay(1000);run(0,0);delay(1000);tone(snd,800,50);

run(-150,150);delay(1000);run(0,0);delay(1000);tone(snd,800,50);

run(150,-150);delay(1000);run(0,0);delay(1000);tone(snd,800,50);

run(0,0);

}

void run(int spl, int spr) // ประกาศฟังก์ชัน run(กำลังมอเตอร์ซ้าาย,กำลังมอเตอร์ขวา);

{

if (spl > 0)

{

digitalWrite(DL1, LOW);

digitalWrite(DL2, HIGH);

analogWrite(PWML, spl);

}

else if (spl < 0)

{

digitalWrite(DL1, HIGH);

digitalWrite(DL2, LOW);

analogWrite(PWML, -spl);

}

else

{

digitalWrite(DL1, HIGH);

digitalWrite(DL2, HIGH);

}

//////////////////////////////////////

if (spr > 0)

{

digitalWrite(DR1, LOW);

digitalWrite(DR2, HIGH);

analogWrite(PWMR, spr);

}

else if (spr < 0)

{

digitalWrite(DR1, HIGH);

digitalWrite(DR2, LOW);

analogWrite(PWMR, -spr);

}

else

{

digitalWrite(DR1, HIGH);

digitalWrite(DR2, HIGH);

}

Page updated

Google Sites

Report abuse