ค้นหาบทความที่นี่

บทความทั้งหมด

มอเตอร์ สเต็ปมอเตอร์ เซอร์โว - ตอนที่ 9 : การใช้งานโมดูล L298N

4 ปีที่ผ่านมา

โดย เจ้าของร้าน

Publish : 30 October 2020

หัวข้อในบทความนี้
- รู้จักกับ L298N
- โมดูลขับมอเตอร์ L298N
- ขาใช้งานต่าง ๆ
- การใช้งานกับ Arduino ควบคุมทิศทางของมอเตอร์
- การใช้งานกับ Arduino ควบคุมทิศทาง+ความเร็วของมอเตอร์
- การใช้งานกับ Arduino เพื่อควบคุมสเต็ปมอเตอร์

อันที่จริงแล้วบทความนี้ตั้งใจจะให้เป็นบทความวิธีใช้เซอร์โว แต่เมื่อคิดดูอีกทีเมื่อตอนที่ 3 ได้เขียนถึงวิธีใช้เซอร์โวเบื้องต้นไปแล้ว ซึ่งก็ไม่มีอะไรจะเขียนเพิ่มล่ะครับ เนื่องจากเซอร์โวมันก็มีการใช้งานเท่านั้นจริง ๆ ถ้าเขียนก็ไม่รู้ว่าจะเอาเนื้อหาใหม่ ๆ อะไรมา ก็เลยมานั่งไล่ดูพบว่ายังไม่มีการใช้งานโมดูล L298N ซึ่งก็เป็นโมดูลที่ดูมันจะธรรมดามาก แต่ก็มีอะไรที่น่าสนใจพอสมควร เลยเปลี่ยนเป็นเรื่องนี้ซะเลยดีกว่า

รู้จักกับ L298N
L298 (N ตัวท้ายเป็นการบอกชนิดของตัวถัง ซึ่งจะมี 3 แบบ คือ N, HN และ P) เป็นไอซี Dual Full-Bridge Driver จาก ST Microelectronics สามารถขับโหลดแรงดันและกระแสสูงได้ วงจรภายในก็จะดูง่าย ๆ เหมือนการใช้ทรานซิสเตอร์มาต่อวงจรเหมือนที่เคยเขียนไปแล้วเมื่อตอนที่ 4 แต่จับยัดลงไปในตัวไอซี ทำให้สะดวกในการใช้งานมากยิ่งขึ้น ซึ่งทางผู้ผลิตได้ผลิตออกมาในรูปแบบตัวถัง 3 แบบ แต่ที่เราเห็นกันมากที่สุดคือแบบ POWERWATT15

คุณสมบัติของ L298

Symbol	Parameter	Min - Max	Unit
Vs	Power Supply	2.5 to 46	V
Vss	Logic Supply Voltage	4.5 to 7	V
Vi, Ven	Input Voltage Enable Voltage	–0.3 to 7	V
Io	Peak Output Current (each Channel) – Non Repetitive (t = 100µs) –Repetitive (80% on –20% off; ton = 10ms) –DC Operation	3 2.5 2	A
Vsense	Sensing Voltage	–1 to 2.3	V
Ptot	Total Power Dissipation (Tcase = 75°C)	25	W
Top	Junction Operating Temperature	–25 to 130	°C
Tstorage, Tjunction	Storage Temperature Junction Temperature	–40 to 150	°C

โมดูลขับมอเตอร์ L298N

โมดูลขับมอเตอร์ L298N เป็นโมดูลที่มีการทำวงจรมาพร้อมใช้งาน สามารถเสียบสายควบคุมจาก Arduino ได้ทันที และมี Screw Terminal สำหรับต่อสายไฟขับมอเตอร์ ซึ่งการใช้งานขาต่าง ๆ ของโมดูลมีดังนี้

VCC เป็นจุดต่อไฟแรงสูงสำหรับขับมอเตอร์ รองรับตั้งแต่ 5 - 35V (แนะนำให้ใช้สูงสุดแค่ 35V)
GND เป็นจุดต่อกราวด์ร่วม
5V เป็นจุดต่อไฟเลี้ยงวงจร โดยจะต่อมาจาก 5V ของบอร์ด Arduino
*** ให้สังเกตด้านหลังจะมีจุดจั๊ม 5VEN เราจะใช้ประโยชน์ได้คือหากเราจั๊มจุดนี้ไว้โมดูลจะดึงไฟจาก VCC ไปผ่านไอซี 5V Regulator สำหรับใช้เลี้ยงวงจร ทำให้เราไม่ต้องต่อ 5V มาจาก Arduino แต่หากเราต่อไว้ 5V ของโมดูลจะส่งไฟออกไปเลี้ยงบอร์ด Arduino แทน ทำให้เราไม่ต้องจ่ายไฟให้ Arduino อีก ซึ่งมีจุดที่ควรระวังคือหากเราจั๊มไว้แล้วจะต้องจ่าย VCC ให้มากกว่าที่ใช้งาน 2V สมมติมอเตอร์ 12V จั๊ม 5VEN ไว้ ก็จะต้องจ่ายไฟเข้าที่ VCC เป็น 14V เนื่องจาก L298 เป็น Transistor Dual Full-Bridge ซึ่งทรานซิสเตอร์จะทำให้แรงดันดรอปลง 2V เป็นปกติ
ENA เป็นขาสำหรับควบคุมความเร็วของมอเตอร์ชุด A (ในรูปพิมพ์ OUT1) หากเราจั๊มกับ 5V ด้านหลังไว้จะทำให้มอเตอร์หมุนที่ความเร็วคงที่ แต่หากต้องการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ให้หมุนช้าเร็วก็ต้องถอดจั๊มออกแล้วดึงสัญญาณ PWM มาควบคุม ENA แทน
IN1 และ IN2 ใช้ควบคุมทิศการหมุนของมอเตอร์ เหมือนกับที่เราเล่นตอนเด็ก ๆ เลยครับ ถ้าไฟไหลจาก 1 ไป 2 ก็จะหมุนทิศนึง ถ้าไฟไหลจาก 2 มา 1 ก็จะหมุนกลับอีกทิศ
ENB, IN3 และ IN4 ก็มีหน้าที่เหมือนกัน แต่จะเป็นการควบคุมมอเตอร์ชุด B (ในรูปพิมพ์ OUT2) แทน
OUT1 และ OUT2, OUT3 และ OUT4 สำหรับต่อสายไฟไปควบคุมมอเตอร์ A และมอเตอร์ B ตามลำดับ

การใช้งานกับ Arduino ควบคุมทิศทางของมอเตอร์
การใช้งานเพื่อควบคุมทิศทางของมอเตอร์นั้นก็แสนง่ายดายครับ เมื่อเรารู้แล้วว่าไฟไหลทางนึงมอเตอร์ก็หมุนทิศนึง พอไฟกลับทางมอเตอร์ก็หมุนกลับอีกทาง ฉะนั้นเราก็เขียนโค้ดควบคุมไปตามนั้นเลยครับ โดยวิธีจ่ายไฟแบบไหนได้ผลอย่างไรก็ดังตารางที่ Datasheet บอกไว้ครับ

Input		ผลที่ได้
EN = HIGH	1 = HIGH ; 2 = LOW	มอเตอร์หมุนตามเข็มนาฬิกา
	1 = LOW ; 2 = HIGH	มอเตอร์หมุนทวนเข็มนาฬิกา
	1 = 2	หยุดมอเตอร์อย่างรวดเร็ว (เบรกนั่นเอง)
EN = LOW	1 = X ; 2 = X	ปล่อยให้มอเตอร์ไหลแล้วหยุดเอง

ก็ตามว่าเลยครับ กลับทิศไฟมอเตอร์ก็หมุนกลับทิศกันไป ทีนี้เมื่อเราจ่ายสัญญาณที่เหมือนกันไป HIGH ทั้งคู่ หรือ LOW ทั้งคู่ก็จะทำให้มอเตอร์เบรกเอี๊ยด ลดความเร็วลงอย่างรวดเร็ว และเมื่อ EN เป็น LOW ก็จะปลดการทำงานทั้งหมด ทีนี้สัญญาณจะเป็นอะไรก็ไม่สนแล้วครับ มอเตอร์จะหมุนตามแรงเฉื่อยค่อย ๆ ลดความเร็วจนหยุดไปเองเหมือนการใส่เกียร์ว่างให้ไหลไป แต่เราจะไม่สนใจครับเนื่องจากเราจะจั๊ม EN ไว้กับ 5V ตลอดเวลา จึงจะมีแค่เดินหน้า ถอยหลัง และเบรก เท่านั้น

สำหรับการเขียนโปรแกรมก็ง่ายมาก ๆ เลยครับ เพียงแค่ให้ HIGH ด้านนึง LOW ด้านนึง กับมอเตอร์ทั้งสองตัว การเบรกก็เพียง HIGH ทั้งหมด หรือ LOW ทั้งหมดก็ได้ เท่านั้ก็สามารถควบคุมมอเตอร์ให้เปลี่ยนทิศทางได้แล้วครับ

การใช้งานกับ Arduino ควบคุมทิศทาง+ความเร็วของมอเตอร์
ในการใช้งานที่มีการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ด้วยนั้น เราจะใช้โค้ดเดิมจากการควบคุมทิศทางมาทำการเพิ่มเติมในส่วน PWM ลงไป โดยจะดึงจั๊ม EN ของโมดูลออก แล้วนำสัญญาณ PWM นี้ไปควบคุมที่ EN ของโมดูล

การเขียนโปรแกรมก็เช่นกัน แค่เติมในส่วนของ PWM ลงไป แต่เมื่อเราควบคุมขา EN ได้แล้ว ทีนี้เราจะสามารถใส่เกียร์ว่าง ปล่อยให้มอเตอร์ไหลไปตามแรงเฉื่อยและค่อย ๆ หยุดไปเองได้ด้วย

การใช้งานกับ Arduino เพื่อควบคุมสเต็ปมอเตอร์
ในการใช้โมดูล L298N ขับสเต็ปอเตอร์นั้นเราก็จะทำเหมือนกับการขับสเต็ปมอเตอร์ 28BYJ-48 กันเลยครับ เปลี่ยนเพียงแค่เอาบอร์ดขับ ULN2003 ออก แล้วใช้ L298N มาใส่แทน ผลที่ได้คือ L298N จะสามารถขับกระแสได้มากกว่า ULN2003 ทำให้เราสามารถควบคุมมอเตอร์ตัวใหญ่ที่กินกระแสไฟมากขึ้นได้นั่นเอง

การเขียนโปรแกรมก็ทำเหมือนการเขียน Stepper Motor ธรรมดาเลยครับ

บทความวันนี้ก็น่าจะได้แนวทางการใช้งานโมดูลอีกตัวนะครับ บางคนอาจไม่รู้ว่ามันทำบางอย่างได้ น้อง ๆ มือใหม่ก็อาจจะงง ๆ อยู่ว่ามันยังไง ก็น่าจะพอรู้กันแล้วนะครับ จบไปสำหรับวันนี้ พบกันใหม่สัปดาห์หน้ากับตอนสุดท้ายในซีรีส์นี้ (รึเปล่า?) วันนี้สวัสดีครับ

<< มอเตอร์ สเต็ปมอเตอร์ เซอร์โว - ตอนที่ 8 : การใช้โมดูลขับสเต็ปมอเตอร์ DRV8825

มอเตอร์ สเต็ปมอเตอร์ เซอร์โว - ตอนที่ 10 : ใช้งานโมดูล PCA9685 กับเซอร์โว >>