Драйвер для двигателя постоянного тока на микросхеме L298. Схема и описание

Не так давно мы опубликовали статью о том «Как работает H-мост для двигателей постоянного тока». Сегодня представляем вашему вниманию блок управления двумя двигателями постоянного тока с малым напряжением питания. Схема, которая может быть использована для строительства небольших роботов, собрана на интегральной микросхеме L298.

Ниже фото упрощенной версии драйвера для двигателей постоянного тока на L298 без радиатора.

драйвера для двигателей постоянного тока на L298  фото

Микросхема L298 — это фактически двойной интегрированный силовой H-мост. Ранее мы рассмотрели теоретическую сторону использования H-моста. Сегодня займемся практической стороной этого вопроса – построим драйвер для 2-х двигателей постоянного тока. Принципиальная схема такого драйвера показана на следующем рисунке:

блок схема L298

Каждый H-мост состоит из 4 силовых транзисторов, подключенных к логическим элементам «И», чьи выводы обеспечивают управление двигателями в обоих направлениях.

Драйвер управления двигателями разработан в двух вариантах: первый — упрощенный для обычных устройств, второй вариант для специализированного применения.

Схема драйвера с L298 – упрощенный вариант

L298 – упрощенный вариант схема

L298 – упрощенный вариант плата

L298 – упрощенный вариант фото

Фактически разница между ними минимальна. У второго варианта есть дополнительные контакты для подключения датчиков тока и две клеммы для включения/выключения моста. В упрощенной же версии мосты всегда включены, а минусовые выводы (1 и 15) связаны непосредственно с землей.

Схема драйвера с L298 – полная версия

L298 – полная версия схема

L298 – полная версия плата

Драйвер L298 может работать с напряжением до 46 В и токами до 2 А на канал (всего 4А) в непрерывном режиме, хотя лучше не превышать общую мощность. С двигателями мощностью более 10 Вт лучше всего установить радиатор, как показано на фотографии.

Давайте проанализируем работу электронных схем драйверов в двух версиях. Помимо микросхемы L298 в схемах использованы несколько дополнительных компонентов. Логической части L298 требуется источник питания на 5В, и поэтому использован стабилизатор напряжения 78L05, который является маломощным вариантом классического 7805. Стабилизатор 78L05 обеспечивает максимальный выходной ток до 100 мА, что более чем достаточно для наших целей.

Для того чтобы визуально отслеживать направление вращения каждого двигателя, в схеме использованы два светодиода (красный и желтый), соединенные встречно-параллельно. На схеме мы также можем видеть 8 диодов для защиты от выбросов ЭДС самоиндукции.

Для этих диодов лучшим выбором будут диоды Шоттки, особенно, в случае если мы используем драйвер для управления двигателями средней мощности или управляем частотой вращения двигателя с помощью ШИМ (широтно-импульсная модуляция). В простых же схемах — диодов типа 1N4007 будет достаточно.

Список необходимых компонентов (упрощенная версия):

  • 4 резистора по 100 Ом;
  • 2 резистора по 1,8 кОм;
  • 1 конденсатор емкостью 100 нФ;
  • 2 электролитических конденсатора на 22 мкФ;
  • 8 диодов 1N4007;
  • 2 желтых светодиода;
  • 2 красных светодиода;
  • 1 стабилизатор 78L05;
  • 1 драйвер L298.

Управляющие входы обеих версий работают с логикой 5В (TTL), хотя мы можем без проблем управлять сигналами управления на 3,3В. Резисторы, с сопротивлением 100 Ом на входах, служат только для защиты и могут быть заменены перемычками из проволоки.

печатная плата первый вариант

Ниже в таблицах истинности мы видим логику управления. У упрощенной модели есть два управляющих входа для каждого двигателя (MA и MB), в то время как в полной версии у нас еще есть вход разрешения (ENA).

таблицах истинности - первый вариант

таблицах истинности - второй вариант

С нашем случае на данные входы не нужно дополнительно подавать сигнал, поскольку к ним уже подключены подтягивающие резисторы по 4,7кОм. Для того чтобы отключить мост, нам просто необходимо снизить напряжение до 0 В.

Список необходимых компонентов (полная версия):

  • 6 резисторов по 100 Ом;
  • 2 резистора по 4,7 кОм;
  • 2 резистора по 1,8 кОм;
  • 1 конденсатор на 100 нФ;
  • 2 электролитических конденсатора 22 мкФ;
  • 8 диодов 1N4007;
  • 2 желтых светодиода;
  • 2 красных светодиода;
  • 1 стабилизатор 78L05;
  • 1 драйвер L298.

Полная версия драйвера включает в себя два H-моста, которые управляют двигателями, измеряя ток потребления. Если эта функция не нужна, вы можете просто установить перемычки. Если же нам необходимо контролировать ток потребляемый двигателями, то необходимо на место перемычек установить шунтирующие резисторы и подключить соответствующую измерительную систему между контактами.

печатная плата второй вариант

Есть некоторые причины, по которым может быть полезно измерять ток двигателей: одна из них заключается в обнаружении чрезмерного потребления тока двигателями, как в случае с мобильными роботами, когда у них блокируются колоса. Другая причина более сложная и заключается в обеспечении обратной связи для высококачественного управления ШИМ.

Как бы там ни было, для их реализации потребуется дополнительная схема для усиления сигнала с шунтирующих резисторов и специальное программное обеспечение для микроконтроллера. Но это уже выходит за рамки данной статьи.

Данная печатная плата также может быть использована для управления шаговым двигателем, но поскольку каждый шаговый двигатель для работы нуждается в двух мостах, мы можем подключить только один двигатель к плате.

www.inventable.eu


Добавить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.

*