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3.5 Steuerung eines kleinen Ventilators (Gleichstrommotor)

In dieser Lektion lernen wir, wie man einen Gleichstrommotor (wie einen kleinen Ventilator) mit dem Raspberry Pi Pico 2 und einem L293D Motor-Treiber steuert. Der L293D ermöglicht es uns, die Drehrichtung des Motors zu steuern – sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn. Da Gleichstrommotoren mehr Strom benötigen, als der Pico direkt liefern kann, verwenden wir eine externe Stromversorgung, um den Motor sicher zu betreiben.

Was Sie benötigen

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

Name	ARTIKEL IN DIESEM KIT	LINK
Newton Lab Kit	450+	Newton Lab Kit

Sie können sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

SN	KOMPONENTE	MENGE	LINK
1	Raspberry Pi Pico 2	1	KAUFEN
2	Micro-USB-Kabel	1
3	Steckbrett	1	KAUFEN
4	Jumperkabel	Mehrere	KAUFEN
5	IC L293D	1
6	Gleichstrommotor	1	KAUFEN
7	Stromversorgungsmodul	1
8	9V Batterie	1

Schaltplan

sch_motor

Der L293D ist ein Motor-Treiber-Chip, EN ist mit 5V verbunden, damit der L293D funktioniert. 1A und 2A sind die Eingänge, die jeweils mit GP15 und GP14 verbunden sind; 1Y und 2Y sind die Ausgänge, die mit den beiden Enden des Motors verbunden sind.

Y (Ausgang) ist in Phase mit A (Eingang), daher kann die Drehrichtung des Motors geändert werden, wenn GP15 und GP14 unterschiedliche Pegel erhalten.

Verdrahtungsdiagramm

In diesem Schaltkreis sehen Sie, dass der Knopf mit dem RUN-Pin verbunden ist. Dies liegt daran, dass der Motor mit zu viel Strom betrieben wird, was dazu führen kann, dass der Pico von dem Computer getrennt wird, und der Knopf muss gedrückt werden (damit der RUN-Pin des Pico ein niedriges Niveau erhält), um zurückzusetzen.

Da Gleichstrommotoren einen hohen Strom benötigen, verwenden wir hier aus Sicherheitsgründen ein Netzteilmodul, um den Motor zu betreiben.

Code schreiben

Schreiben wir ein MicroPython-Programm zur Steuerung des Motors.

Bemerkung

Öffnen Sie die Datei 3.5_small_fan.py aus newton-lab-kit/micropython oder kopieren Sie den Code in Thonny, dann klicken Sie auf „Ausführen“ oder drücken Sie F5.
Stellen Sie sicher, dass der richtige Interpreter ausgewählt ist: MicroPython (Raspberry Pi Pico).COMxx.

import machine
import utime

# Steuerpins definieren
motor_in1 = machine.Pin(14, machine.Pin.OUT)
motor_in2 = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)

def rotate_clockwise():
    motor_in1.high()
    motor_in2.low()

def rotate_counterclockwise():
    motor_in1.low()
    motor_in2.high()

def stop_motor():
    motor_in1.low()
    motor_in2.low()

while True:
    rotate_clockwise()
    utime.sleep(1)
    stop_motor()
    utime.sleep(1)
    rotate_counterclockwise()
    utime.sleep(1)
    stop_motor()
    utime.sleep(1)

Wenn der Code läuft, dreht sich der Motor eine Sekunde lang im Uhrzeigersinn, hält eine Sekunde an, dreht sich eine Sekunde lang gegen den Uhrzeigersinn und hält dann wieder eine Sekunde an, in einer Schleife.

Code verstehen

Initialisierung der Pins:

motor_in1 und motor_in2 sind mit GP14 und GP15 verbunden und steuern die Drehrichtung des Motors.
```
motor_in1 = machine.Pin(14, machine.Pin.OUT)
motor_in2 = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)
```
Funktionen definieren:
- rotate_clockwise(): Setzt motor_in1 auf high und motor_in2 auf low, um den Motor im Uhrzeigersinn zu drehen.
- rotate_counterclockwise(): Setzt motor_in1 auf low und motor_in2 auf high, um gegen den Uhrzeigersinn zu drehen.
- stop_motor(): Setzt sowohl motor_in1 als auch motor_in2 auf low, um den Motor anzuhalten.

Hauptschleife:

Der Motor dreht sich im Uhrzeigersinn, hält an, dreht sich gegen den Uhrzeigersinn und hält wieder an, jeweils eine Sekunde lang, wiederholt.

while True:
    rotate_clockwise()
    utime.sleep(1)
    stop_motor()
    utime.sleep(1)
    rotate_counterclockwise()
    utime.sleep(1)
    stop_motor()
    utime.sleep(1)

Fehlerbehebungstipps

Motor dreht sich weiter nach Stoppen des Skripts:

Wenn der Motor weiterläuft, nachdem das Programm gestoppt wurde, müssen Sie möglicherweise den Pico zurücksetzen. Verwenden Sie einen Draht oder einen Knopf, um den RUN-Pin kurzzeitig mit GND zu verbinden, was den Pico zurücksetzt.
Pico trennt sich oder reagiert nicht mehr:

Der Motor kann zu viel Strom ziehen, was zu Spannungsschwankungen führt. Stellen Sie sicher, dass Sie eine separate Stromversorgung für den Motor verwenden und dass alle Masseverbindungen angeschlossen sind.

Schlussfolgerung

In dieser Lektion haben Sie gelernt, wie man einen Gleichstrommotor mit dem L293D Motor-Treiber und dem Raspberry Pi Pico 2 steuert. Sie können jetzt die Drehrichtung des Motors steuern und Projekte wie einen kleinen Ventilator oder ein motorisiertes Gerät erstellen.

Nächste Schritte

Geschwindigkeitskontrolle: Versuchen Sie, die Geschwindigkeit des Motors mit PWM (Pulsweitenmodulation) zu steuern, indem Sie den EN1-Pin an einen PWM-fähigen GPIO-Pin anschließen.
Mehrere Motoren steuern: Verwenden Sie die anderen Kanäle des L293D, um zusätzliche Motoren zu steuern.
Sensorintegration: Integrieren Sie Sensoren, um den Motor basierend auf Eingaben (z. B. Temperatur, Licht) zu steuern.