Arduino: Acionamento de Cargas e Motores

Arduíno: Controle de Motores

O Arduíno pode controlar motores através de pinos de saída digitais e pinos com saídas PWM.

Informações sobre Arduíno

Arduino

Arduíno: Entradas e Saídas

Site oficial do Arduíno

Servo Motor

Os servo motores são atuadores utilizados em aplicações onde é necessário fazer o controle de movimento com posicionamento preciso, por exemplo, para controlar um braço de um robô ou o ângulo de abertura de uma chave.

Micro Servo motor SG90

• O SG90 tem três fios: alimentação (5 V) na cor vermelho, terra (GND) na cor marrom e o sinal na cor laranja para controle do servo motor.
• O controle do servo motor é realizado por uma saída digital PWM, que permite movimentar o braço do servo de 0^o a 180^o. O controle do ângulo é realizado pela largura do pulso PWM (duty cicle), variando entre 1 - 2 ms, para um período de 20 ms (50 Hz).
• Para uso com o Arduíno usa-se a biblioteca servo.h, que permite controlar diversos tipos de servo motores.

Laboratório 1: Controle de servo motor

Servo motor SG90 e potenciômetro

O laboratório pode ser realizado com componentes físicos e o servo motor SG90 ou utilizando o SimulIDE e o Servo.

• Montar hardware conectado a um Arduíno, com servo motor com o sinal conectado a saída digital 9 (PWM) e um potenciômetro com o pino central conectado a entrada analógica A0 para controlar o servo motor.
• Carregar programa exemplo Arquivo/Exemplos/Servo/Knob para controle do servo motor a partir do potenciômetro.
• Verifique a utilização pelo programa da biblioteca <Servo.h>.

Controle de Motores com Ponte H

A ponte H é um arranjo de chaves em forma de H, que serve para inverter o sentido da corrente elétrica em motores de corrente contínua, motores de passo ou outras cargas indutivas, permitindo com isto inverter o sentido de rotação do motor.

O funcionamento da ponte H é baseado na operação combinada de quatro as chaves. Se S1 e S4 estiverem fechadas e S2 e S3 abertas tem-se o motor rodando em um sentido. Já com as chaves S3 e S2 fechadas e S1 e S4 abertas, o sentido do fluxo da corrente sobre o motor é invertido, fazendo com que a rotação do motor também se inverta.

A velocidade de rotação do motor, por outro lado, pode ser controlada variando o nível da tensão contínua aplicada sobre o motor.

Circuitos Integrados e Módulos Ponte H

Existem circuitos integrados monolíticos, de diferentes fabricantes, que implementam pontes H através de chaves transistorizadas, como o L293, L298 e o L9110S.

Também existem diversos módulos (shields) que utilizam circuitos integrados ponte H e oferecem uma plataforma pronta para prototipagem, incluindo terminais de conexão para as cargas e pinos para conexão dos sinais de controle.

Circuito Integrado L293

O circuito integrado L293 (datasheet) permite controlar velocidade e direção de até 2 motores DC que precisem de até 600 mA de corrente contínua, acionados por voltagem de 4.5 à 36 volts. Ele também pode ser usado para ativar relés, motores de passo e outros.

O funcionamento do L293D segue a seguinte tabela verdade (para cada motor):

Entradas		Saídas
A	EN	Y
H	H	H
L	H	L
X	L	Z

Onde:

H = Nível Lógico Alto (HIGH),

L = Nível Lógico Baixo (LOW),

X = Irrelevante,

Z = Alta Impedância.

Exemplo para controle do Motor M1

1A	2A	1,2EN	Motor
H	L	PWM1	Sentido Horário2
L	H	PWM1	Sentido Anti-horário2
L	L	X	Motor parado

Obs:

¹ Velocidade controlada pelo sinal PWM,

² O sentido de rotação depende também da forma de conexão dos fios nos bornes do motor.

Laboratório 2: Controle de Motor CC com L293D

Procedimentos práticos

Realizar o laboratório utilizando o SimulIDE com os componentes Motor DC e o circuito integrado L293 controlados por um Arduíno.

Montagem do hardware

• Utilizar duas saídas digitais do Arduíno (p.ex. 7 e 8) para controlar as entradas 1A e 2A da L293;
• Utilizar uma saída PWM do Arduíno (p.ex. 6) para controlar a entrada 1,2EN da L293;
• Conectar o Motor DC nas saídas 1Y e 2Y da L293.

Programa de teste

//Programa para teste do motor CC com o L293D
int velocidade = 55; //Velocidade do motor (0 a  255)   
void setup()  
{  
  //Define os pinos como saida  
  pinMode(6, OUTPUT);  
  pinMode(7, OUTPUT);  
  pinMode(8, OUTPUT);  
}   
void loop()  
{  
  analogWrite(6, velocidade);   
  //Aciona o motor  
  digitalWrite(7, LOW);  
  digitalWrite(8, HIGH);  
  delay(3000);  
  //Pára motor  
  digitalWrite(7, LOW);  
  digitalWrite(8, LOW);  
  delay(1000); 
  //Aciona o motor no sentido inverso  
  digitalWrite(7, HIGH);  
  digitalWrite(8, LOW);  
  delay(3000);  
  //Pára motor  
  digitalWrite(7, LOW);  
  digitalWrite(8, LOW);  
  delay(1000); }

Módulo Ponte H L298N

Permite controlar até dois motores de corrente contínua ou um motor de passo e pode ser comandado por microcontroladores como o Arduíno.

A referência FelipeFlop. Motor DC com Driver Ponte H L298N apresenta uma descrição detalhada deste módulo e a forma de utilização com o Arduíno.

Módulo Ponte H L9110S

Permite controlar dois motores de corrente continua ou um motor de passo e pode ser comandado por microcontroladores como o Arduíno.

Este módulo é compacto e permite controlar motores de 2,5 V até 12 V com consumo de 800mA por motor.

Pinos de alimentação e controle:

• Vcc: (2,5 V até 12V)
• GND: (0 V)
• A1-A: Controle do motor A (Digital)
• A1-B: Controle do motor A (PWM)
• B1-A: Controle do motor B (Digital)
• B1-B: Controle do motor B (PWM)

Funcionamento do controle dos motores (Exemplo Motor A):

A1-A	Sentido*	A1-B	Velocidade
LOW	Horário	0 -> 255	0 (Parado) -> 255 (Máxima)
HIGH	Anti-horário	255 -> 0	255 (Parado) -> 0 (Máxima)

* O sentido também depende da forma de ligação dos motores nos bornes de conexão.

Há outro módulo no mercado com o L9110S, que denomina os pinos de controle como IA1 e IB1 para o Motor 1 e IA2 e IB2 para o Motor 2, com o mesmo princípio de funcionamento.

Projeto: Controle de motores CC com Ponte H

Construir um projeto de controle de motores CC, utilizando circuitos integrados ou módulos ponte H. O sistema deve prever mecanismos para inverter a rotação do motor (p.ex. chaves digitais) e também alteração da velocidade de rotação (p.ex. potenciômetros).

O projeto pode ser construído com componentes físicos ou usando o SimulIDE.

Referências

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Evandro.cantu (discussão) 09h35min de 17 de setembro de 2021 (-03)

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