Arduino直流电机驱动-Micro DC Motor with Encoder-SJ02 微型直流带编码器L型减速电机

外观

简介

• DFRobot新款微型直流减速电机，专为机器人DIY爱好者设计，减速比高达120:1。
• 带两相正交霍尔编码器输出，单圈可输出16个脉冲信号。配合减速箱，单圈可输出高达1920个脉冲信号。
• 配合Arduino控制器和电机驱动器或者直接使用RoMeo主控器就能够完成闭环PID控制、测速、PWM调速等功能。
• 电机采用纯铜输出轴，内嵌螺纹，加强的连接接头，极大的延长电机的使用寿命，连接也更加方便。
• 搭配我们的移动平台，您可以非常方便的实现速度和方向的精确控制。

产品参数

• 齿轮齿数比：120:1
• 无负载转速(6V)：160rpm
• 无负载转速(3V)：90rpm
• 电机最大无负载电流（6V）：170mA
• 电机最大无负载电流（3V）：140mA
• 最大堵转电流：2.8A
• 最大输出力矩(6V)：0.8kgf.cm
• 编码器电压：4.5~7.5V
• 电机工作电压：3~7.5V（额定电压6V）
• 额定力矩：0.2kgf.cm
• 操作环境温度：-10~+60℃

引脚说明

使用教程

所需硬件

• DFRduino UNO x1
• 直流电源 x1
• L298电机驱动板 x1

所需软件

• Arduino IDE 点击下载Arduino IDE

接线图

本次教程意在编码器的使用上，选用D2和D3两个管脚，其中D2作为了中端口，D3作为信号输入引脚。在实际应用中只需要确保两个管脚中有一个必须是中断管脚即可，另一个可自行定义（参见下图主控的中断管脚）

Interrupt Port with Different Board
Notcie:attachInterrupt()

举个例子，当你想在UNO上面使用中断管脚0（中断0），你可以连接2号数字管脚（D2）;使用中断管脚1（中断1），你可以连接3号数字管脚（D3）

详细情况请查看 http://arduino.cc/en/Reference/AttachInterrupt

样例代码

示例代码1：

//The sample code for driving one way motor encoder
const byte encoder0pinA = 2;//A pin -> the interrupt pin 0
const byte encoder0pinB = 3;//B pin -> the digital pin 3
byte encoder0PinALast;
int duration;//the number of the pulses
boolean Direction;//the rotation direction 
 
 
void setup()
{  
  Serial.begin(57600);//Initialize the serial port
  EncoderInit();//Initialize the module
}
 
void loop()
{
  Serial.print("Pulse:");
  Serial.println(duration);
  duration = 0;
  delay(100);
}
 
void EncoderInit()
{
  Direction = true;//default -> Forward  
  pinMode(encoder0pinB,INPUT);  
  attachInterrupt(0, wheelSpeed, CHANGE);
}
 
void wheelSpeed()
{
  int Lstate = digitalRead(encoder0pinA);
  if((encoder0PinALast == LOW) && Lstate==HIGH)
  {
    int val = digitalRead(encoder0pinB);
    if(val == LOW && Direction)
    {
      Direction = false; //Reverse
    }
    else if(val == HIGH && !Direction)
    {
      Direction = true;  //Forward
    }
  }
  encoder0PinALast = Lstate;
 
  if(!Direction)  duration++;
  else  duration--;
}

代码1运行现象:

说明：数据不断的从串口输出，当电机正转时，输出的数值>0, 电机反向转时，输出数字<0。并且电机速度越快，数字的绝对值越大，反之越小。

示例代码2(PID控制)：

• 通过L298P直流电机驱动板驱动直流电机，PID算法控制电机的转速。
• 电机电源口连接至L298电机驱动M1口
• 下载并安装Arduino PID库。

//The sample code for driving one way motor encoder
#include <PID_v1.h>
const byte encoder0pinA = 2;//A pin -> the interrupt pin 0
const byte encoder0pinB = 3;//B pin -> the digital pin 3
int E_left =5; //L298P直流电机驱动板的使能端口连接到数字接口5
int M_left =4; //L298P直流电机驱动板的转向端口连接到数字接口4
byte encoder0PinALast;
double duration,abs_duration;//the number of the pulses
boolean Direction;//the rotation direction 
boolean result;

double val_output;//用于提供给电机PWM功率值。
double Setpoint;
double Kp=0.6, Ki=5, Kd=0;  
PID myPID(&abs_duration, &val_output, &Setpoint, Kp, Ki, Kd, DIRECT); 
 
void setup()
{  
  Serial.begin(9600);//Initialize the serial port
   pinMode(M_left, OUTPUT);   //L298P直流电机驱动板的控制端口设置为输出模式
   pinMode(E_left, OUTPUT); 
   Setpoint =80;  //设置PID的输出值
   myPID.SetMode(AUTOMATIC);//设置PID为自动模式
   myPID.SetSampleTime(100);//设置PID采样频率为100ms
  EncoderInit();//Initialize the module
}
 
void loop()
{   
      advance();//电机正转
      abs_duration=abs(duration);
      result=myPID.Compute();//PID转换完成返回值为1
      if(result)
      {
        Serial.print("Pluse: ");
        Serial.println(duration); 
        duration = 0; //计数清零等待下次计数
      }
        

}
 
void EncoderInit()
{
  Direction = true;//default -> Forward  
  pinMode(encoder0pinB,INPUT);  
  attachInterrupt(0, wheelSpeed, CHANGE);
}
 
void wheelSpeed()
{
  int Lstate = digitalRead(encoder0pinA);
  if((encoder0PinALast == LOW) && Lstate==HIGH)
  {
    int val = digitalRead(encoder0pinB);
    if(val == LOW && Direction)
    {
      Direction = false; //Reverse
    }
    else if(val == HIGH && !Direction)
    {
      Direction = true;  //Forward
    }
  }
  encoder0PinALast = Lstate;
 
  if(!Direction)  duration++;
  else  duration--;

}
void advance()//电机正转
{
     digitalWrite(M_left,LOW);
     analogWrite(E_left,val_output);
}
void back()//电机反转
{
     digitalWrite(M_left,HIGH);
     analogWrite(E_left,val_output);
}

void Stop()//电机停止
{
     digitalWrite(E_left, LOW); 
} 

代码2运行现象:

• 因为程序设定的PID值为80，所以电机会稳定转速在80左右，当外界的力量（比如电机的驱动电压变化，电机受到的阻力变大等）迫使转速改变时，程序会通过PWM调节，使转速稳定在80左右。
• 比如增大电机驱动电压，电机转速会短暂的上升后下降到80，减小电机驱动电压，电机转速会短暂下降后，上升到80。

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电机尺寸图

本文整理于DFRobot wiki