Controllo di velocità e verso di un motore DC con Arduino

Per controllare un motore DC (funzionante in corrente continua) con Arduino, devi utilizzare il circuito integrato “Ponte H” (nel mio caso un L293NE della Texas Instruments).

Il ponte H può, invertendo la polarità dell’uscita a cui è collegato il motore, variarne il verso di rotazione.

Il ponte H possiede 16 pin:

• Pin 1 (1,2EN) attiva/disattiva il motore a seconda che sia HIGH o LOW
• Pin 2 (1A) pin logico per il motore
• Pin 3 (1Y) a cui viene collegato un terminale del motore
• Pin 4-5 collegati a GND
• Pin 6 (2Y) a cui viene collegato l’altro terminale del motore
• Pin 8 (VCC2) alimentazione per il motore 9-15V
• Pin 9-11 servono per controllare un altro motore
• Pin 12-13 collegati a GND
• Pin 14-15 non sono connessi (servono per controllare un altro motore)
• Pin 16 (VCC1) é connesso a 5V

Nella tabella sottostante puoi vedere il comportamento del motore a seconda dei settaggi dei pin dell’integrato e lo schema del circuito.

Schema

Il primo pulsante serve ad accendere o spegnere il motore, il secondo cambia la direzione di rotazione, mentre il potenziometro aumenta o diminuisce la velocità di rotazione.

Sketch:

const int controlPin1 = 2;                    //costanti di riferimento
const int controlPin2 = 3;                    //ai pin
const int accendiMotore = 9;
const int pulsanteDirezione = 4;
const int pulsanteOnOff = 5;
const int potenziometro = A0;
 
int statoPulsanteOnOff;                       //variabili di stato
int statoPulsanteOnOffPrecedente;
int statoPulsanteDirezione;
int statoPulsanteDirezionePrecedente;
 
int motoreAttivo;
int velocitaMotore;
int direzioneMotore = 1;
 
void setup() {
  pinMode(pulsanteDirezione, INPUT);          //inizializzazione della modalità dei pin
  pinMode(pulsanteOnOff, INPUT);
  pinMode(controlPin1, OUTPUT);
  pinMode(controlPin2, OUTPUT);
  pinMode(pulsanteOnOff, OUTPUT);
                                              //imposto accendiMotore su LOW
  digitalWrite(accendiMotore, LOW);           //inizialmente il motore sarà spento
}
 
void loop() {
  statoPulsanteOnOff = digitalRead(pulsanteOnOff);
  delay(1);
  statoPulsanteDirezione = digitalRead(pulsanteDirezione);
  velocitaMotore = analogRead(potenziometro)/4;
  
  if (statoPulsanteOnOff != statoPulsanteOnOffPrecedente) {
    if (statoPulsanteOnOff == HIGH) {
      motoreAttivo =! motoreAttivo;
    }
  }
 
  if (statoPulsanteDirezione != statoPulsanteDirezionePrecedente) {
    if (statoPulsanteDirezione == HIGH) {
      direzioneMotore =! direzioneMotore;
    }
  }
 
  if (direzioneMotore == 1) {
    digitalWrite(controlPin1, HIGH);
    digitalWrite(controlPin2, LOW);
  }
  else {
    digitalWrite(controlPin1, LOW);
    digitalWrite(controlPin2, HIGH);
  }
 
  if (motoreAttivo == 1) {
    analogWrite(accendiMotore, velocitaMotore);
  }
  else {
    analogWrite(accendiMotore, 0);
  }

  statoPulsanteDirezionePrecedente = statoPulsanteDirezione;
  statoPulsanteOnOffPrecedente = statoPulsanteOnOff;
}

All’inizio ho definito le costanti e le variabili poi recuperate nel loop().

Nel setup() ho inizializzato i pin dei pulsanti in INPUT e quelli collegati al ponte H in OUTPUT.

Nel loop() associo dei valori a delle variabili, con digitalRead().

Alla variabile velocitaMotore viene associata la lettura analogica di potenziometro, che genera un numero che va da 0 a 1023. Siccome la funzione analogWrite() che verrà utilizzata più avanti (riga 55) vuole un numero compreso tra 0 e 255, il valore restituito da analogRead() è diviso per 4.

Sono poi presenti tre quattro if:

• Se lo stato del pulsante di accensione del motore è diverso da quello precedente ed ha stato logico alto, lo stato logico del motore cambia (se prima era acceso ora è spento e viceversa)
• Stesso ragionamento per il pulsante di cambio direzione
• Se direzioneMotore corrisponde a 1, il primo pin di controllo ha stato logico alto, mentre il secondo ha stato logico basso. Altrimenti viceversa
• Se il motore è attivo viene eseguita la funzione analogWrite() sul pin accendiMotore (9) ed associato il valore di velocitaMotore. In questo modo, grazie ad una modulazione in PWM, la velocità cambia

Infine associamo alle variabili in “-Precedente” le corrispondenti dell'”attuale” loop(). In questo modo nel successivo possono essere richiamate.

Video

Questo circuito è presente in un qualsiasi modellino di trenino elettrico in cui possiamo variare la velocità del treno e la sua direzione.