Подключение драйвера двигателя L293D к DC-мотору с Arduino: Пошаговое руководство

1. Что такое драйвер двигателя L293D?

Для робота или игрушечной машинки знание о моторах критично. Дешевый и простой способ управления — драйвер L293D (motor shield). Лучше — в интерфейсе с микроконтроллером Arduino.

L293D — один из самых популярных чипсетов. Разнообразное применение: сервоприводы, шаговые, DC-двигатели. Ключевая особенность — независимое управление направлением и скоростью двух DC-двигателей.

16-выводной чип — двухканальный H-мост. Основная функция: управляющий интерфейс для пары DC-двигателей или одного шагового. По умолчанию shield содержит два L293D → способен управлять четырьмя DC-двигателями. Ценен для четырехколесных роботов. Всего 4 H-моста, каждый выдает 0,6 А. 74HC595 сдвиговый регистр расширяет 8 управляющих выводов двух L293D до 4-х выводов Arduino.

2. Особенности L293D

• Управление направлением и скоростью.
• Работа с двумя одинаковыми парными DC-двигателями.
• Моторное напряжение Vs (Vcc2): 4,5–36 В.
• Макс. постоянный ток двигателя: 600 мА.
• Пиковый ток двигателя: 1,2 А.
• Питающее напряжение Vss (Vcc1): 4,5–7 В.
• Время переключения: 300 нс (5В–24В).
• Автоматическое отключение по перегреву.
• Корпуса: SOIC, DIP, TSSOP.

3. Выводная распиновка L293D Motor Driver Shield

Номер вывода	Имя вывода	Описание
1	Enable 1,2	Активирует входы: Input 1(2) и Input 2(7)
2	Input Pin 1	Прямое управление Output 1. Цифровое управление.
3	Output Pin 1	Подключение к одному концу Мотора 1
4	Ground	Земля цепи (0В) с одной стороны
5	Ground	Земля цепи (0В) с другой стороны
6	Output Pin 2	Подключение ко второму концу Мотора 1
7	Input Pin 2	Прямое управление Output 2. Цифровое управление.
8	Vs (Vcc2)	4,5–36 В, питание двигателей
9	Enable 3,4	Активирует входы: Input 3(10) и Input 4(15)
10	Input 3	Управление Output 3. Цифровое управление.
11	Output 3	Подключение к одному концу Мотора 2
12	Ground	Земля цепи (0В)
13	Ground	Земля цепи (0В)
14	Output 4	Подключение ко второму концу Мотора 2
15	Input 4	Управление Output 4. Цифровое управление.
16	Vss (Vcc1)	+5 В внешнее питание для логики IC

4. Принцип работы L293D

Управляет двумя DC-двигателями. Важно понимать работу двухканального H-моста.

Первый этап — построение H-моста. Две пары Дарлингтоновских транзисторов: Q2/Q3 и Q1/Q4. Диоды параллельно коллектору-эмиттеру каждой пары предотвращают повреждение от обратного ЭДС двигателя.

Когда Q1/Q4 открыты, Q2/Q3 закрыты → ток от Vcc через мотор к земле → вращение по/против часовой стрелки. Направление определяется полярностью мотора и способом подключения к питанию.

Когда Q1/Q4 закрыты, Q2/Q3 открываются автоматически → ток через мотор меняет направление → меняется направление вращения.

5. Как использовать L293D Motor Driver?

Двунаправленный ток ~600 мА, диапазон 4,5–36 В. Используем 16-пиновый чип с Arduino Uno.

Проект: подключение DC-двигателей и L293D к Arduino. Пошаговая настройка управления направлением и скоростью.

Шаг 1: Сборка материалов

• Два потенциометра 10 кОм
• Чип L293D
• Два малых DC-двигателя
• Arduino Uno или Arduino Pro Mini
• Макетная плата (breadboard)
• Перемычки (jumper wires)

Шаг 2: Сборка схемы

Соединения просты. Для наглядности используется видео-урок.

Двигателю лучше отдельное питание. Здесь: 12 В для мотора, 5 В для L293D и Arduino. Внешнее питание → Pin 8 L293D. Осторожно: ошибки могут повредить моторы.

Шаг 3: Код для программирования DC-двигателя

Два базовых этапа.

Установка библиотеки AFMotor.h

Нужен интерфейс общения с L293D. Установка AFMotor.h:

1. Sketch → Include Library → Manage Libraries.
2. Library Manager обновляет список, скачивает индекс.
3. Поиск: "Motor Shield".
4. Выбор: Adafruit Motor Shield Library by Adafruit → Install.

Запуск Arduino кода

#include <AFMotor.h>

AF_DCMotor motor(4);

void setup() {
  // Начальная скорость и стоп
  motor.setSpeed(200);
  motor.run(RELEASE);
}

void loop() {
  uint8_t i;
  // Включение мотора
  motor.run(FORWARD);
  // Разгон от 0 до макс
  for (i=0; i<255; i++) {
    motor.setSpeed(i);
    delay(10);
  }
  // Торможение от макс до 0
  for (i=255; i!=0; i--) {
    motor.setSpeed(i);
    delay(10);
  }
  // Смена направления
  motor.run(BACKWARD);
  // Разгон
  for (i=0; i<255; i++) {
    motor.setSpeed(i);
    delay(10);
  }
  // Торможение
  for (i=255; i!=0; i--) {
    motor.setSpeed(i);
    delay(10);
  }
  // Выключение
  motor.run(RELEASE);
  delay(1000);
}

Шаг 4: Настройка завершена

DIY схема готова. Механизм управления любым DC-устройством через L293D и Arduino Uno работает.

6. Эквивалентные двухтактовые таймеры (L293D Equivalent)

Аналоги: ULN2003, SN754410, LB1909MC.

7. Применение L293D

• Управление высокотоковыми LED-устройствами.
• Высокотоковые моторы под цифровым управлением (роботы).
• Неотъемлемая часть шаговых и других двигателей.
• Модули релейных драйверы — обеспечивают защелкивающее реле.

Заключение

Существует много способов управления DC-моторами через Arduino. Один из простейших — L293D. Дает преимущество: одновременное независимое управление скоростью и направлением двух DC-двигателей. Научились настраивать и программировать. Для более сложных задач — обращайтесь за полной поддержкой.