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馥林文化

自造聲光動作秀:用ARDUINO和RASPBERRY PI打造有趣的聲光動態專題 精彩試讀

8 進階馬達控制
在前一章中,我們進展到能控制馬達的速度,但還沒開始控制它的轉動方向。我們會在本章節探討幾種可以控制馬達方向的方法,包含一些特殊功能IC和專為控制直流馬達方向和轉速的模組。
馬達能夠反轉是個方便的功能。舉例來說,我們會看到用直流馬達以一個方向開門、開窗,再以反方向關起來的線性致動器。同樣的道理,如果我們要做一臺機器人,也會想讓它有可以雙向轉動的輪子。
假設一個馬達有A和B兩個電極(圖8-1)。
當A為正極、B為負極,馬達會往其中一個方向旋轉。如果逆轉電極的極性,馬達則會往反方向轉動。
因此,如果我們要控制馬達的方向,就要有方法來逆轉供應給馬達的電流極性。這個方法就是使用一種名為「H橋」的電路。

H
圖8-1是H橋的原理。我們會先從開關開始,然後再進展到使用電晶體和IC。
如果四個開關都是開路狀態,電流就不會流經馬達。但如果S1和S4為閉路,但S2和S3為開路(如圖8-2所示),則電流會從電源正極通過馬達的A端子,經過馬達和S4,到達電源負極,此時馬達會往一個方向轉動。
如果換成S1和S4為開路,而S3和S2為閉路,正極電源會通往馬達的B端子並流經馬達和S2來逆轉馬達的方向。
表8-1整理了各條件下的馬達行為;0代表開關為開路、1代表閉路(有通電),而X代表開關的狀態沒有影響。
我們已經討論過以H橋切換馬達方向的方法,但還有其他開關設定的組合需要知道。
首先,相當明顯地:如果所有開關都是開路,則不會有電力到達馬達,所以它會很快停止。
很重要的一點是:有些開關的組合會直接連接電源的正極和負極,這個情況稱為短路,而且很可能會造成災情,因為會有極大量的電流通過。
另一種情況是沒有短路,但有把馬達的腳位連接在一起的效果,並產生使馬達煞車的有趣效應;如果原本在轉動會快速停止,而如果原本是靜止會抵抗轉動它的力量。因此,如果馬達是用來驅動玩具車的輪子,則使用煞車模式可以阻止在斜坡上的車子往下滑。


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