УПРАВЛЕНИЕ МОТОРОМ С ARDINO
Библиотека подходит для большинства драйверов, построенных по схеме H-мост, на два мотора они обычно имеют 4 входа (по 2 на каждый). Также на сайте есть отдельный подробный урок по работе с коллекторными моторами.
БИБЛИОТЕКА GYVERMOTOR
Библиотека для удобного управления моторчиками через драйвер полного моста для Arduino
- Контроль скорости и направления вращения
- Работа с 10 битным ШИМом
- Программный deadtime
- Отрицательные скорости
- Поддержка двух типов драйверов и реле
- Плавный пуск и изменение скорости
Поддерживаемые платформы: все Arduino (используются стандартные Wiring-функции).
В версии 2.2 добавлена поддержка плат на базе ESP
Библиотека подходит для большинства драйверов, построенных по схеме H-мост, на два мотора они обычно имеют 4 входа (по 2 на каждый)
ДОКУМЕНТАЦИЯ
Инициализация
Библиотека поддерживает три типа драйверов:
- DRIVER2WIRE – двухпроводной драйвер (направление + ШИМ)
- DRIVER2WIRE_NO_INVERT – двухпроводной драйвер, в котором при смене направления не нужна инверсия ШИМ
- DRIVER3WIRE – трёхпроводной драйвер (два пина направления + ШИМ)
- RELAY2WIRE – реле в качестве драйвера (два пина направления)
Инициализация происходит следующим образом:
GMotor motor(DRIVER2WIRE, dig_pin, PWM_pin, level);GMotor motor(DRIVER3WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, PWM_pin, level);GMotor motor(RELAY2WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, level);
Где
dig_pin,dig_pin_A,dig_pin_B– любой цифровой пин МКPWM_pin– любой ШИМ пин МКlevel– LOW / HIGH – уровень драйвера. Если при увеличении скорости мотор наоборот тормозит – смени уровень
Настройки
setDeadtime(us)– установка программного deadtime на переключение направления,usв микросекундах. По умолчанию стоит 0: deadtime отключенsetDirection(dir)– ГЛОБАЛЬНАЯ смена направления вращения мотора например чтобы FORWARD совпадал с направлением движения “вперёд” у машинки.dir– REVERSE или NORMAL (умолч.)setLevel(level)– смена уровня драйвера (аналогично при инициализации). Если при увеличении скорости мотор наоборот тормозит – смени уровень.level– LOW или HIGHsetMinDuty(duty)– минимальный сигнал (по модулю), который будет подан на мотор. Автоматически сжимает диапазон регулирования мотора: например minDuty поставили 50, и при сигнале 1 будет на мотор будет подано ~51, максимум останется прежним (диапазон сигнала переведётся в 50.. 255 внутри библиотеки).
Режим работы
У мотора есть 5 режимов работы, устанавливаются при помощи setMode(mode), где mode:
FORWARD– вперёдBACKWARD– назадSTOP– холостой (мотор отключен)AUTO– отдать управление функции setSpeed()
Управление скоростью и направлением
Скорость устанавливается при помощи функции setSpeed(speed). Есть два варианта управления скоростью:
- Направление в ручном режиме, скорость 0..255 (0..1023). В этом случае скорость должна быть положительной (
setSpeed(0..255)), направление вращения задаётся при помощиsetMode(). При направлении FORWARD частота оборотов растёт по мере увеличенияsetSpeed(speed), при направлении BACKWARD частота оборотов растёт в противоположную сторону по мере увеличенияsetSpeed(speed). - Направление в автоматическом режиме, скорость -255..255 (-1023..1023 для 10 бит). В этом случае устанавливаем
setMode(AUTO)и подаём скорость во всём диапазоне. При значении мотор -255 крутится с максимальной скоростью в направлении “назад”, при 255 – в направлении “вперёд”. При значении 0 (ноль) режим автоматически переключается на STOP. Если задан параметр minDuty (при помощиsetMinDuty()), то режим STOP будет автоматически активирован при значении скорости в пределах (-minDuty, minDuty). Пример: у нас есть мотор, экспериментально установлено, что он начинает вращаться при величине скорости больше 50 (и, соответственно, меньше -50), при меньшем значении он просто “пищит” и стоит на месте. Если мы выставимsetMinDuty(50), то в диапазоне -50..50 мотор автоматически будет находиться в режиме STOP и не будет пищать при “шуме” задающего сигнала.
Разрешение ШИМ
setSpeed(speed) может работать с ШИМ любого разрешения, для этого нужно
- Перевести таймер в режим нужного разрешения. 8 битные таймеры можно запустить только на пониженном разрешении, а 16 битный – например на 10 битах (выводы D9 и D10), смотрите пример в библиотеке и урок по частоте ШИМ. По Arduino MEGA пока что такого готового набора у меня нет.
- Настроить нужный объект класса GMotor на нужное разрешение при помощи
setResolution(bit), где bit – разрешение ШИМ в битах (по умолчанию 8). Также не забыть подключить пин драйвера ШИМ к выводу настроенного в первом пункте таймера (смотри пример).
Несколько моторов могут работать на одной плате с разным разрешением, т.е. например 2 мотора на таймере 1 с разрешением 10 бит, и ещё два на таймере 2 с разрешением 8 бит.
Плавное управление скоростью
В библиотеке реализован готовый инструмент для плавного изменения скорости, что может обеспечить плавный пуск и остановку механизмов:
setSmoothSpeed(acc)– установка скорости изменения скорости (т.е. ускорения) мотораsmoothTick(speed)– данная функция сама меняет скорость мотора, плавно приближая её к указаннойspeed. Функция работает по встроенному таймеру на millis() с периодом 50 мс, то есть рекомендуется вызыватьsmoothTick(speed)не реже, чем каждые 50 мс.
В примере smooth_control можно открыть плоттер и посмотреть, как работает алгоритм.
Работа на esp8266
В esp8266 по умолчанию настроен 10-битный ШИМ, поэтому библиотеку нужно обязательно переключить в режим 10 бит: motor.setResolution(10);
GMotor(driverType type, int8_t param1 = NC, int8_t param2 = NC, int8_t param3 = NC, int8_t param4 = NC); // 4 варианта создания объекта в зависимости от драйвера: // GMotor motor(DRIVER2WIRE, dig_pin, PWM_pin, (LOW/HIGH) ) // GMotor motor(DRIVER2WIRE_NO_INVERT, dig_pin, PWM_pin, (LOW/HIGH) ) // GMotor motor(DRIVER3WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, PWM_pin, (LOW/HIGH) ) // GMotor motor(RELAY2WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, (LOW/HIGH) ) // установка скорости 0-255 (8 бит) и 0-1023 (10 бит) void setSpeed(int16_t duty); // сменить режим работы мотора: // FORWARD - вперёд // BACKWARD - назад // STOP - остановить void setMode(workMode mode); // направление вращения // NORM - обычное // REVERSE - обратное void setDirection(dir direction); // установить разрешение ШИМ в битах (по умолч 8) void setResolution(byte bit); // установить deadtime (в микросекундах). По умолч 0 void setDeadtime(uint16_t deadtime); // установить уровень драйвера (по умолч. HIGH) void setLevel(int8_t level); // плавное изменение к указанной скорости void smoothTick(int16_t duty); // скорость изменения скорости void setSmoothSpeed(uint8_t speed); // дать прямую команду мотору (без смены режима) void run(workMode mode, int16_t duty); // внутренняя переменная скважности для отладки int16_t _duty = 0;
ПРИМЕРЫ
/*
Пример управления мотором при помощи драйвера полного моста и потенциометра
*/
#include "GyverMotor.h"
GMotor motor(DRIVER2WIRE, 2, 3, HIGH);
// варианты инициализации в зависимости от типа драйвера:
// GMotor motor(DRIVER2WIRE, dig_pin, PWM_pin, (LOW / HIGH) )
// GMotor motor(DRIVER2WIRE_NO_INVERT, dig_pin, PWM_pin, (LOW / HIGH) )
// GMotor motor(DRIVER3WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, PWM_pin, (LOW/HIGH) )
// GMotor motor(RELAY2WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, (LOW/HIGH) )
/*
DRIVER2WIRE - двухпроводной драйвер (направление + ШИМ)
DRIVER2WIRE_NO_INVERT - двухпроводной драйвер, в котором при смене направления не нужна инверсия ШИМ
DRIVER3WIRE - трёхпроводной драйвер (два пина направления + ШИМ)
RELAY2WIRE - реле в качестве драйвера (два пина направления)
dig_pin, dig_pin_A, dig_pin_B - любой цифровой пин МК
PWM_pin - любой ШИМ пин МК
LOW / HIGH - уровень драйвера. Если при увеличении скорости мотор наоборот тормозит - смени уровень
*/
void setup() {
// установка программного deadtime на переключение направления, микросекунды
// по умолчанию стоит 0: deadtime отключен
// motor.setDeadtime(200);
// ГЛОБАЛЬНАЯ смена направления вращения мотора
// например чтобы FORWARD совпадал с направлением движения "вперёд" у машинки
motor.setDirection(REVERSE);
motor.setDirection(NORMAL); // умолч.
// смена режима работы мотора
motor.setMode(FORWARD); // вперёд
motor.setMode(BACKWARD); // назад
motor.setMode(STOP); // стоп, холостой (мотор отключен)
// смена уровня драйвера (аналогично при инициализации)
// Если при увеличении скорости мотор наоборот тормозит - смени уровень
motor.setLevel(LOW);
motor.setLevel(HIGH); // по умолч.
// для работы в 10 бит необходимо также настроить ШИМ на 10 бит!!!
// читай тут https://alexgyver.ru/lessons/pwm-overclock/
// motor.setResolution(10);
// минимальный сигнал (по модулю), который будет подан на мотор
// Избавляет от ситуаций, когда мотор покоится и "пищит"
motor.setMinDuty(150);
// ключ на старт!
motor.setMode(FORWARD);
}
void loop() {
// потенциометр на А0
// преобразуем значение в -255.. 255
int val = 255 - analogRead(0) / 2;
// установка скорости:
// * (0..255) при ручном выборе направления (setMode: FORWARD/BACKWARD)
// * (-255..255) при автоматическом (поставить setMode(FORWARD))
// * (0..1023) в режиме 10 бит при ручном выборе направления (setMode: FORWARD/BACKWARD)
// * (-1023..1023) в режиме 10 бит при автоматическом (поставить setMode(FORWARD))
motor.setSpeed(val);
// в данном случае мотор будет остановлен в среднем положении рукоятки
// и разгоняться в противоположные скорости в крайних её положениях
delay(10); // задержка просто для "стабильности"
}
/*
Пример управления мотором при помощи драйвера полного моста на esp8266
*/
#include "GyverMotor.h"
GMotor motor(DRIVER2WIRE, 2, 3, HIGH);
void setup() {
// активируем 10-битный режим библиотеки
// потому что у esp по умолчанию 10 бит
motor.set10bitMode();
// ключ на старт!
motor.setMode(FORWARD);
}
void loop() {
// потенциометр на А0
// преобразуем значение в -1023.. 1023
int val = 1023 - analogRead(0) * 2;
motor.setSpeed(val);
// в данном случае мотор будет остановлен в среднем положении рукоятки
// и разгоняться в противоположные скорости в крайних её положениях
delay(10); // задержка просто для "стабильности"
}/*
Пример управления мотором при помощи драйвера полного моста и потенциометра
на ШИМ 10 бит
*/
#include "GyverMotor.h"
GMotor motor(DRIVER2WIRE, 2, 9, HIGH);
// варианты инициализации в зависимости от типа драйвера:
// GMotor motor(DRIVER2WIRE, dig_pin, PWM_pin, (LOW / HIGH) )
// GMotor motor(DRIVER3WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, PWM_pin, (LOW/HIGH) )
// GMotor motor(RELAY2WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, (LOW/HIGH) )
/*
DRIVER2WIRE - двухпроводной драйвер (направление + ШИМ)
DRIVER3WIRE - трёхпроводной драйвер (два пина направления + ШИМ)
RELAY2WIRE - реле в качестве драйвера (два пина направления)
dig_pin, dig_pin_A, dig_pin_B - любой цифровой пин МК
PWM_pin - любой ШИМ пин МК
LOW / HIGH - уровень драйвера. Если при увеличении скорости мотор наоборот тормозит - смени уровень
*/
void setup() {
// разгоняем ШИМ на пинах 9 и 10 (atmega328) до 16 кГц 10 бит
// читай тут: https://alexgyver.ru/lessons/pwm-overclock/
TCCR1A = 0b00000011; // 10bit
TCCR1B = 0b00001001; // x1 fast pwm
// активируем 10-битный режим библиотеки
motor.setResolution(10);
// ключ на старт!
motor.setMode(FORWARD);
}
void loop() {
// потенциометр на А0
// преобразуем значение в -1023.. 1023
int val = 1023 - analogRead(0) * 2;
motor.setSpeed(val);
// в данном случае мотор будет остановлен в среднем положении рукоятки
// и разгоняться в противоположные скорости в крайних её положениях
delay(10); // задержка просто для "стабильности"
}
/*
Пример управления мотором при помощи драйвера полного моста и потенциометра
на разогнанном ШИМе
*/
#include "GyverMotor.h"
GMotor motor(DRIVER2WIRE, 2, 3, HIGH);
// варианты инициализации в зависимости от типа драйвера:
// GMotor motor(DRIVER2WIRE, dig_pin, PWM_pin, (LOW / HIGH) )
// GMotor motor(DRIVER3WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, PWM_pin, (LOW/HIGH) )
// GMotor motor(RELAY2WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, (LOW/HIGH) )
/*
DRIVER2WIRE - двухпроводной драйвер (направление + ШИМ)
DRIVER3WIRE - трёхпроводной драйвер (два пина направления + ШИМ)
RELAY2WIRE - реле в качестве драйвера (два пина направления)
dig_pin, dig_pin_A, dig_pin_B - любой цифровой пин МК
PWM_pin - любой ШИМ пин МК
LOW / HIGH - уровень драйвера. Если при увеличении скорости мотор наоборот тормозит - смени уровень
*/
void setup() {
// разгоняем ШИМ на пинах 3 и 11 (atmega328) до 31 кГц
// читай тут: https://alexgyver.ru/lessons/pwm-overclock/
TCCR2B = 0b00000001; // x1
TCCR2A = 0b00000001; // phase correct
// ключ на старт!
motor.setMode(FORWARD);
}
void loop() {
// потенциометр на А0
// преобразуем значение в -255.. 255
int val = 255 - analogRead(0) / 2;
motor.setSpeed(val);
// в данном случае мотор будет остановлен в среднем положении рукоятки
// и разгоняться в противоположные скорости в крайних её положениях
delay(10); // задержка просто для "стабильности"
}
/*
Пример плавного управления мотором при помощи драйвера полного моста и потенциометра
*/
#include "GyverMotor.h"
GMotor motor(DRIVER2WIRE, 2, 3, HIGH);
// варианты инициализации в зависимости от типа драйвера:
// GMotor motor(DRIVER2WIRE, dig_pin, PWM_pin, (LOW / HIGH) )
// GMotor motor(DRIVER3WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, PWM_pin, (LOW/HIGH) )
// GMotor motor(RELAY2WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, (LOW/HIGH) )
/*
DRIVER2WIRE - двухпроводной драйвер (направление + ШИМ)
DRIVER3WIRE - трёхпроводной драйвер (два пина направления + ШИМ)
RELAY2WIRE - реле в качестве драйвера (два пина направления)
dig_pin, dig_pin_A, dig_pin_B - любой цифровой пин МК
PWM_pin - любой ШИМ пин МК
LOW / HIGH - уровень драйвера. Если при увеличении скорости мотор наоборот тормозит - смени уровень
*/
void setup() {
Serial.begin(9600);
// установка скорости изменения скорости (ускорения) мотора
motor.setSmoothSpeed(20);
// ключ на старт!
motor.setMode(FORWARD);
}
void loop() {
// потенциометр на А0
// преобразуем значение в -255.. 255
int val = 255 - analogRead(0) / 2;
// данную функцию рекомендуется вызывать чаще чем каждые 50 мс
// (работает по встроенному таймеру)
// она будет плавно менять скорость мотора к заданной
motor.smoothTick(val);
// отладка. Откройте Инструменты/Плоттер по последовательному порту
Serial.print(val); // первый график - установленная скорость
Serial.print(',');
Serial.println(motor._duty); // второй график - реальный сигнал на мотор
delay(10); // задержка просто для "стабильности"
}
/*
Пример управления двумя моторами
*/
#include "GyverMotor.h"
GMotor motor1(DRIVER2WIRE, 2, 3, HIGH);
GMotor motor2(DRIVER2WIRE, 4, 11, HIGH);
// используем оба ШИМа таймера 2 (пины 3 и 11)
// варианты инициализации в зависимости от типа драйвера:
// GMotor motor(DRIVER2WIRE, dig_pin, PWM_pin, (LOW / HIGH) )
// GMotor motor(DRIVER3WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, PWM_pin, (LOW/HIGH) )
// GMotor motor(RELAY2WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, (LOW/HIGH) )
/*
DRIVER2WIRE - двухпроводной драйвер (направление + ШИМ)
DRIVER3WIRE - трёхпроводной драйвер (два пина направления + ШИМ)
RELAY2WIRE - реле в качестве драйвера (два пина направления)
dig_pin, dig_pin_A, dig_pin_B - любой цифровой пин МК
PWM_pin - любой ШИМ пин МК
LOW / HIGH - уровень драйвера. Если при увеличении скорости мотор наоборот тормозит - смени уровень
*/
void setup() {
// ключ на старт!
motor1.setMode(FORWARD);
motor2.setMode(FORWARD);
}
void loop() {
// потенциометр на А0
// преобразуем значение в -255.. 255
int val_1 = 255 - analogRead(0) / 2;
// потенциометр на А1
// преобразуем значение в -255.. 255
int val_2 = 255 - analogRead(1) / 2;
motor1.setSpeed(val_1);
motor2.setSpeed(val_2);
// в данном случае мотор будет остановлен в среднем положении рукоятки
// и разгоняться в противоположные скорости в крайних её положениях
delay(10); // задержка просто для "стабильности"
}
/*
Пример управления двумя моторами при помощи одного джойстика по танковой схеме
*/
#include "GyverMotor.h"
GMotor motorR(DRIVER2WIRE, 2, 3, HIGH);
GMotor motorL(DRIVER2WIRE, 4, 11, HIGH);
// используем оба ШИМа таймера 2 (пины 3 и 11)
// варианты инициализации в зависимости от типа драйвера:
// GMotor motor(DRIVER2WIRE, dig_pin, PWM_pin, (LOW / HIGH) )
// GMotor motor(DRIVER3WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, PWM_pin, (LOW/HIGH) )
// GMotor motor(RELAY2WIRE, dig_pin_A, dig_pin_B, (LOW/HIGH) )
/*
DRIVER2WIRE - двухпроводной драйвер (направление + ШИМ)
DRIVER3WIRE - трёхпроводной драйвер (два пина направления + ШИМ)
RELAY2WIRE - реле в качестве драйвера (два пина направления)
dig_pin, dig_pin_A, dig_pin_B - любой цифровой пин МК
PWM_pin - любой ШИМ пин МК
LOW / HIGH - уровень драйвера. Если при увеличении скорости мотор наоборот тормозит - смени уровень
*/
void setup() {
// ключ на старт!
motorR.setMode(FORWARD);
motorL.setMode(FORWARD);
}
void loop() {
// джойстик на А0 и А1
int signalX = 255 - analogRead(0) / 2;
int signalY = 255 - analogRead(1) / 2;
// преобразуем по танковой схеме
int dutyR = signalY + signalX;
int dutyL = signalY - signalX;
motorR.setSpeed(dutyR);
motorL.setSpeed(dutyL);
delay(10); // задержка просто для "стабильности"
}
УСТАНОВКА БИБЛИОТЕКИ
Если вы не знаете, как установить библиотеку – читайте отдельный урок по работе с библиотеками!
БАГИ И ОШИБКИ
Если вы нашли баг или ошибку в исходнике или примерах, или у вас есть идеи по доработке библиотеки – пишите пожалуйста на почту alex@alexgyver.ru. В комментарии на страницах я заглядываю очень редко, на форум – ещё реже.
ОСТАЛЬНЫЕ БИБЛИОТЕКИ
У меня есть ещё очень много всего интересного! Смотрите полный список библиотек вот здесь.
![Библиотека для шагового двигателя Arduino [16.12.20]](https://alexgyver.ru/wp-content/uploads/2020/08/stepper-500x383.jpg)
![GyverPower – библиотека энергосбережения [16.12.20]](https://alexgyver.ru/wp-content/uploads/2019/10/gyverpower-500x383.jpg)
![Лёгкая библиотека для адресной ленты [25.11.2020]](https://alexgyver.ru/wp-content/uploads/2019/10/microled-500x383.jpg)
![Прерывания по таймерам Arduino. GyverTimers [28.03.20]](https://alexgyver.ru/wp-content/uploads/2020/02/timers-500x383.jpg)
![Библиотека PID регулятора для Arduino [22.09.20]](https://alexgyver.ru/wp-content/uploads/2019/09/gyverPID-500x383.jpg)
![Arduino – плавное управление сервоприводом [25.11.2020]](https://alexgyver.ru/wp-content/uploads/2019/09/servosmooth-500x383.jpg)
![Связь нескольких Arduino по проводу [GyverBus]](https://alexgyver.ru/wp-content/uploads/2020/08/gyverbus-500x383.jpg)
![Подключение кнопки к Arduino. GyverButton [15.08.20]](https://alexgyver.ru/wp-content/uploads/2019/09/gbutton-500x383.jpg)
![Подключение энкодера к Arduino. GyverEncoder [15.08]](https://alexgyver.ru/wp-content/uploads/2018/01/encoder-1-500x383.jpg)