### プロジェクト8: モーター駆動と速度制御 #### **(1)説明:** モーターを駆動する方法はたくさんあります。このスマートカーは、L298Pと呼ばれる最も一般的なソリューションを使用しています。STMicroelectronicsが製造するL298Pは、高出力モーターを駆動するために特別に設計された優れた駆動チップです。 DCモーター、2相および4相モーターを直接駆動でき、駆動電流は2Aに達します。また、モーターの出力端子には保護として8つの高速ショットキーダイオードが採用されています。 L298P回路をベースにした拡張ボードを設計しており、積層設計によりUNO R3ボードに直接差し込んで使用することができ、ユーザーがモーターを使用・駆動する際の技術的な困難を軽減します。 拡張ボードをボードに重ね、BATに電源を入れ、DIPスイッチをON側に切り替えると、外部電源を介して拡張ボードとUNO R3ボードに同時に電源が供給されます。 配線を容易にするため、拡張ボードには逆接防止インターフェース（PH2.0 -2P -3P -4P -5P）が装備されており、モーター、電源、センサー/モジュールを直接接続することができます。 駆動拡張ボードのBluetoothインターフェースは、Keyestudio HM-10 Bluetoothモジュールと完全に互換性があります。そのため、接続時にHM-10 Bluetoothモジュールを対応するインターフェースに挿入するだけです。 同時に、駆動拡張ボードは2.54ピンヘッダーを使用して、利用可能なデジタルポートとアナログポートを拡張しているため、他のセンサーを追加して拡張実験を続けることができます。 拡張ボードには4つのDCモーターを接続できます。デフォルトのジャンパーキャップ接続モードでは、AとA1、BとB1インターフェースのモーターは並列接続されており、動作パターンは同じです。8つのジャンパーキャップを使用して、4つのモーターインターフェースの回転方向を制御できます。 例えば、モーターAインターフェース前面の2つのジャンパーキャップを横接続から縦接続に変更すると、モーターAの回転方向が元の方向と逆になります。 ![](media/image-20230427081635216.png) ![](media/5381c98d3be6da099ce43e841b8f736b.png) #### **(2)パラメーター：** - ロジック部入力電圧: DC 5V - 駆動部入力電圧: DC 7-12V - ロジック部動作電流: ≤36mA - 駆動部動作電流: ≤ 2A - 最大消費電力: 25W (T=75℃) - 制御信号入力レベル: ​ ハイレベル: 2.3V ≤ Vin ≤ 5V ​ ローレベル: 0V ≤ Vin ≤ 1.5V - 動作温度: -25℃～＋130℃ #### **(3)ロボットを動かす** モーターAの方向ピンはD2、速度制御ピンはD5です。モーターBの方向ピンはD4、速度制御ピンはD6です。 以下の表から、デジタルポートとPWMポートを通じて2つのモーターの回転を制御することにより、ロボットの動きを制御する方法がわかります。PWM値の範囲は0〜255で、値が大きいほどモーターの回転が速くなります。 | 機能 | D4 | D6（PWM） | モーター（左）B | D2 | D5（PWM） | モーター（右）A | | :------: | :--: | :-------: | :-------------: | :--: | :-------: | :-------------: | | 前進 | HIGH | 255-200 | 左回転 | HIGH | 255-200 | 左回転 | | 後退 | LOW | 200 | 右回転 | LOW | 200 | 右回転 | | 左折 | LOW | 200 | 右回転 | HIGH | 255-200 | 左回転 | | 右折 | HIGH | 255-200 | 左回転 | LOW | 200 | 右回転 | | 停止 | LOW | 0 | 停止 | LOW | 0 | 停止 | #### **(4)接続図:** ![](media/3e53cf19ea5f85a931b955453b86304b.png) 注意: 4ピンコネクタにはA、A1、B1、Bと表示されています。右後部モーターは8833ボードのBに接続され、左前部モーターはAポートに接続されています。 #### **(5)テストコード:** (**注意:** コードをアップロードする前にBluetoothモジュールを接続しないでください。コードのアップロードにもシリアル通信を使用しており、Bluetoothシリアル通信と競合が発生し、アップロードが失敗する可能性があります。) ```C /* Keyestudio Mini Tank Robot V3 (Popular Edition) lesson 8.1 motor driver http://www.keyestudio.com */ #define ML_Ctrl 4 // 左モーターの方向制御ピンを定義する #define ML_PWM 6 // 左モーターのPWM制御ピンを定義する #define MR_Ctrl 2 // 右モーターの方向制御ピンを定義する #define MR_PWM 5 // 右モーターのPWM制御ピンを定義する void setup() { pinMode(ML_Ctrl, OUTPUT);// 左モーターの方向制御ピンをOUTPUTとして定義する pinMode(ML_PWM, OUTPUT);// 左モーターのPWM制御ピンをOUTPUTとして定義する pinMode(MR_Ctrl, OUTPUT);// 右モーターの方向制御ピンをOUTPUTとして定義する pinMode(MR_PWM, OUTPUT);// 右モーターのPWM制御ピンをOUTPUTとして定義する } void loop() { // 前進 digitalWrite(ML_Ctrl, HIGH); // 左モーターの方向制御速度をHIGHに設定する analogWrite(ML_PWM, 55); // 左モーターのPWM制御速度は55 digitalWrite(MR_Ctrl, HIGH); // 右モーターの方向制御速度をHIGHに設定する analogWrite(MR_PWM, 55); // 右モーターのPWM制御速度は55 delay(2000);// 2秒間待機 // 後退 digitalWrite(ML_Ctrl, LOW); // 左モーターの方向制御速度をLOWに設定する analogWrite(ML_PWM, 200); // 左モーターのPWM制御速度は200 digitalWrite(MR_Ctrl, LOW); // 右モーターの方向制御速度をLOWに設定する analogWrite(MR_PWM, 200); // 右モーターのPWM制御速度は200 delay(2000);// 2秒間待機 // 左折 digitalWrite(ML_Ctrl, LOW); // 左モーターの方向制御速度をLOWに設定する analogWrite(ML_PWM, 200); // 左モーターのPWM制御速度は200 digitalWrite(MR_Ctrl, HIGH); // 右モーターの方向制御速度をHIGHに設定する analogWrite(MR_PWM, 55); // 右モーターのPWM制御速度は55 delay(2000);// 2秒間待機 // 右折 digitalWrite(ML_Ctrl, HIGH); // 左モーターの方向制御速度をHIGHに設定する analogWrite(ML_PWM, 55); // 左モーターのPWM制御速度は55 digitalWrite(MR_Ctrl, LOW); // 右モーターの方向制御速度をLOWに設定する analogWrite(MR_PWM, 200); // 右モーターのPWM制御速度は200 delay(2000);// 2秒間待機 // 停止 digitalWrite(ML_Ctrl, LOW); analogWrite(ML_PWM, 0); // 左モーターのPWM制御速度は0 digitalWrite(MR_Ctrl, LOW); analogWrite(MR_PWM, 0); // 右モーターのPWM制御速度は0 delay(2000);// 2秒間待機 } ``` #### **(6)テスト結果:** 図に従って配線し、テストコードをアップロードして電源を入れると、 ![](./media/img-20240117082646.png) スマートカーは2秒間前進し、2秒間後退し、2秒間左折し、2秒間右折し、2秒間停止し、この動作を繰り返します。 #### **(7)コード説明:** **digitalWrite(ML_Ctrl,LOW);** ハイレベルとローレベルの切り替えにより、モーターを時計回りまたは反時計回りに回転させることができます。これらの動作を制御するには、一般的なデジタルピンを使用できます。 **analogWrite(ML_PWM,200);** モーターの速度調整はPWMによって実現されており、モーターの速度を制御するピンはArduinoのPWMピンである必要があります。 #### **(8)応用プロジェクト:** PWMを制御することでモーターの速度を調整します。配線は同じです。 **テストコード** (**注意:** コードをアップロードする前にBluetoothモジュールを接続しないでください。コードのアップロードにもシリアル通信を使用しており、Bluetoothシリアル通信と競合が発生し、アップロードが失敗する可能性があります。) ```C /* Keyestudio Mini Tank Robot V3 (Popular Edition) lesson 8.2 motor driver pwm http://www.keyestudio.com */ #define ML_Ctrl 4 // 左モーターの方向制御ピンを定義する #define ML_PWM 6 // 左モーターのPWM制御ピンを定義する #define MR_Ctrl 2 // 右モーターの方向制御ピンを定義する #define MR_PWM 5 // 右モーターのPWM制御ピンを定義する void setup() { pinMode(ML_Ctrl, OUTPUT);// 左モーターの方向制御ピンをOUTPUTとして定義する pinMode(ML_PWM, OUTPUT);// 左モーターのPWM制御ピンをOUTPUTとして定義する pinMode(MR_Ctrl, OUTPUT);// 右モーターの方向制御ピンをOUTPUTとして定義する pinMode(MR_PWM, OUTPUT);// 右モーターのPWM制御ピンをOUTPUTとして定義する } void loop() { // 前進 digitalWrite(ML_Ctrl, HIGH); // 左モーターの方向制御速度をHIGHに設定する analogWrite(ML_PWM, 155); // 左モーターのPWM制御速度は155 digitalWrite(MR_Ctrl, HIGH); // 右モーターの方向制御速度をHIGHに設定する analogWrite(MR_PWM, 155); // 右モーターのPWM制御速度は155 delay(2000);// 2秒間待機 // 後退 digitalWrite(ML_Ctrl, LOW); // 左モーターの方向制御速度をLOWに設定する analogWrite(ML_PWM, 100); // 左モーターのPWM制御速度は100 digitalWrite(MR_Ctrl, LOW); // 右モーターの方向制御速度をLOWに設定する analogWrite(MR_PWM, 100); // 右モーターのPWM制御速度は100 delay(2000);// 2秒間待機 // 左折 digitalWrite(ML_Ctrl, LOW); // 左モーターの方向制御速度をLOWに設定する analogWrite(ML_PWM, 100); // 左モーターのPWM制御速度は100 digitalWrite(MR_Ctrl, HIGH); // 右モーターの方向制御速度をHIGHに設定する analogWrite(MR_PWM, 155); // 右モーターのPWM制御速度は155 delay(2000);// 2秒間待機 // 右折 digitalWrite(ML_Ctrl, HIGH); // 左モーターの方向制御速度をHIGHに設定する analogWrite(ML_PWM, 155); // 左モーターのPWM制御速度は155 digitalWrite(MR_Ctrl, LOW); // 右モーターの方向制御速度をLOWに設定する analogWrite(MR_PWM, 100); // 右モーターのPWM制御速度は100 delay(2000);// 2秒間待機 // 停止 digitalWrite(ML_Ctrl, LOW); // 左モーターの方向制御速度をLOWに設定する analogWrite(ML_PWM, 0); // 左モーターのPWM制御速度は0 digitalWrite(MR_Ctrl, LOW); // 右モーターの方向制御速度をLOWに設定する analogWrite(MR_PWM, 0); // 右モーターのPWM制御速度は0 delay(2000);// 2秒間待機 } ``` コードをアップロードすると、モーターの速度が遅くなります。 電流が低いとモーターの回転が遅くなります。