Подключить нормально несколько моторов, сервомотор или шаговый напрямую к Arduino не удастся. Так как пины (выводы) Arduino являются слаботочными. Для решения проблемы существует дополнительный модуль управления приводами — Motor Drive Shield на базе микросхемы L293D, которая является одной из самых распространенных микросхем, предназначенных для этой цели. Чип L293D известен также как H-мост (H-Bridge).

Я использовал плату, которая обеспечивает 4 канала (чтоб было «бохато») для подключения на двух микросхемах L293D и сдвиговом регистре. Приобретается на eBay за $4.6.

Данная плата модуля управления приводами имеет следующие характеристики.

  • L293D Motor Drive Shield совместим с Arduino Mega 1280 и 2560, UNO, Duemilanove, Diecimila
  • 4-х канальное управление
  • питание моторов от 4.5В до 36В
  • допустимый ток нагрузки 600мА на канал, пиковый ток — 1.2A
  • защита от перегрева
  • 2 интерфейса с точным таймером Arduino (не будет «дрожания») для подключения сервомоторов на напряжение 5В, если напряжение питания нужно повыше, то подключение по питанию нужно переделать как описано ниже
  • можно одновременно управлять 4 двунаправленными DC коллекторными моторами или 2 шаговыми, и 2 сервомоторами
  • 4 двунаправленные DC моторы подключены каждый к 8-битной шине для выбора индивидуальной скорости
  • подключение до 2 шаговых приводов (однополярных или биполярных), с одной катушкой, двойной катушкой или  с чередованием шага
  • разъем для подключения внешнего источника для раздельного питания управляющей логики и моторов
  • Кнопка RESET Arduino
  • для управления используется библиотека Adafruit AFMotor

Motor Drive Shield требует небольшой доработки, чтобы можно было после него хоть что-нибудь подключить. Я подпаял сверху необходимые разъемы, получилось вот что.

4-х канальный L293D Motor Drive Shield после доделки

4-х канальный L293D Motor Drive Shield после доделки

 

Моторы могут быть подключены к дополнительному по отношению к плате Arduino источнику питания. Я рекомендую именно такой способ подключения. Для этого нужно снять, разомкнуть перемычку, как показано на картинке.

4-х канальный L293D Motor Drive Shield. Перемычка для внешнего питания

4-х канальный L293D Motor Drive Shield. Перемычка для внешнего питания

В этом случае питание Arduino и питание моторов производится независимо друг от друга.

Светодиод на мотор-шилде светится при наличии питания для моторов, если он не горит, то моторы работать не будут.

Новая проблема. Сервомоторов положение джампера питания не касается, они по прежнему будут запитаны от 5V Arduino. Так как  сервомоторы обычно потребляют большой ток и если питания недостаточно, то всё устройство начинает глючить, в «лучшем» случае будет глючить только сервопривод — не будет поворачиваться на заданный угол, либо все время перед каждым поворотом поворачивать сначала в 0 градусов, а уже потом на заданный угол (и если будет успевать). Поэтому я рекомендую питать сервопривод также от дополнительного источника питания. Для этого придется немного переделать схему подключения: откусить плюсовой провод (обычно красный) от стандартного разъема и соединить его с плюсом источника питания напрямую.

Доработка для подключения питания сервомотора

Доработка для подключения питания сервомотора

Итак, нам требуется 3 независимых источника питания: для платы Arduino, для сервомотора, для 4-х DC моторов. Где ж столько набрать? Об организации раздельного питания для всего проекта был отдельный пост.

При подключении Motor Drive Shield аналоговые пины не используются. Цифровые пины 2, 13 не используются.

Указанные ниже пины используются, только если подключены и используются соответствующие DC двигатели или шаговые двигатели (Stepper):

  • D11: DC Motor #1 / Stepper #1 (активация и контроль скорости)
  • D3: DC Motor #2 / Stepper #1 (активация и контроль скорости)
  • D5: DC Motor #3 / Stepper #2 (активация и контроль скорости)
  • D6: DC Motor #4 / Stepper #2 (активация и контроль скорости)

Эти пины будут заняты, если используются любые DC/steppers: D4, D7, D8, D12.

Указанные ниже пины будут заняты, только если используются соответствующие сервомоторы:

  • D9: Servo #1 управление
  • D10: Servo #2 управление
GND
 13
IOREF  12 DC/steppers
RESET  ~11 DC Motor #1 / Stepper #1 (активация и контроль скорости)
свободно 3.3V  ~10 Если подключен Servo #2
свободно 5V  ~9 Если подключен Servo #1
свободно GND  8 DC/steppers
свободно GND
свободно Vin  7 DC/steppers
 ~6 DC Motor #4 / Stepper #2 (активация и контроль скорости)
свободно A0  ~5 DC Motor #3 / Stepper #2 (активация и контроль скорости)
свободно A1  4 DC/steppers
свободно A2  ~3 DC Motor #2 / Stepper #1 (активация и контроль скорости)
свободно A3  2
свободно A4  1 ← TX
свободно A5  0 → RX

 

Для начала работы с Motor Drive Shield необходимо скачать и установить библиотеку Adafruit AFMotor.

Пример кода для управления моторами

 

DC мотор у меня начал крутиться только при указании скорости больше 100, если меньше — просто жужжит. Минимальную скорость вашего мотора вам придется определить экспериментально.

Для моторов, подключенных к M1 и M2 можно задать частоту: MOTOR12_64KHZ, MOTOR12_8KHZ, MOTOR12_2KHZ, MOTOR12_1KHZ. Наибольшая скорость вращения достигается при 64KHz эта частота будет слышна, меньшая частота и скорость на 1KHz но и использует меньше энергии. Моторы 3 и 4 всегда работают на 1KHz другие значения игнорируются. По умолчанию везде 1KHz.

Вот и вся премудрость.
 
Arduino. Полная инструкция по сборке 4-х колесного машины-робота RoboCar4W.