Para movimentação do braço, estou utilizando 3 motores NEMA 23 (Motion WS2301530820), com torque aproximado de 13 kgf.cm.
Cada motor é acionado por uma Ponte H 2 Canais L298N.
O que é o Driver de Motor L298N
O L298N é um driver de motor amplamente utilizado para controlar dois motores DC de maneira econômica e eficiente. Suporta a manipulação de velocidade e direção de dois motores DC, incluindo motores de passo bipolares como o NEMA 17. O controle é realizado utilizando a técnica de modulação por largura de pulso (PWM), enviando pulsos de liga/desliga aos motores para ajustar a tensão de entrada. Em aplicações de prototipagem, o uso de placas breakout pode ser mais prático que circuitos integrados isolados.
O driver L298N possui dois canais independentes, denominados canal A e canal B. Para operar um motor no canal A, é necessário conectar os pinos Out 1 e Out 2, bem como os pinos Enable A e Enable B ao motor. O pino Enable A deve ser mantido em nível lógico alto para ativar o motor. Para operar o motor no sentido anti-horário, o pino Input 1 deve ser mantido em nível lógico baixo. Para melhor desempenho, recomenda-se utilizar uma fonte de alimentação de 5V.
O módulo L298N integra dois blocos terminais de parafuso: um destinado à conexão dos motores e outro ao terminal de aterramento (GND). Adicionalmente, o módulo dispõe de um pino 5V, que pode atuar tanto como entrada quanto como saída. O sinal PWM gerado pelo controlador determina a velocidade do motor. O circuito foi projetado para operar de forma integrada com outros componentes eletrônicos e mecânicos, como sensores, chaves e detectores.
O que é o Módulo L298N
O L298N é um circuito integrado (CI) cuja folha de dados (datasheet) detalha características técnicas, especificações, diagramas em blocos e circuitos recomendados, inclusive para uso com plataformas como Arduino Uno R3. O CI dispõe de dois pinos de controle: um para o sentido de rotação e outro para o ajuste de velocidade.
Este driver utiliza uma arquitetura de ponte H dupla (double H-bridge), que reduz significativamente a dissipação térmica e as interferências eletromagnéticas. Suporta correntes de até 2A com potência máxima de 25W. O módulo é capaz de acionar dois motores DC, um motor de passo de 2 fases ou um de 4 fases. O funcionamento requer uma tensão de alimentação dedicada ao driver e uma fonte externa de 5V para alimentação lógica. Após a instalação dos componentes, o módulo está pronto para operação.
O módulo L298N aceita sinais de nível TTL padrão, sendo amplamente utilizado em projetos de robótica móvel e automação, incluindo controle de motores com rodas e ajuste de intensidade luminosa via modulação (PWM), aceitando tanto variações de polaridade quanto de ciclo de trabalho.
Funcionamento do Driver de Motor L298N
O circuito integrado L298N possui dois pinos de alimentação: Vs, responsável pela alimentação do motor, e Vss, dedicado à alimentação dos circuitos lógicos internos. Ambos devem compartilhar um ponto comum de terra (GND). O módulo inclui um regulador 78M05 para fornecer 5V, que pode ser habilitado ou desabilitado conforme necessidade. O L298N é compatível com plataformas como Arduino Uno e Raspberry Pi.
A principal função do L298N é controlar a velocidade e o sentido de rotação dos motores DC através de modulação por largura de pulso (PWM). A largura do pulso determina a velocidade de rotação; quanto mais largo o pulso, maior a velocidade. O valor ótimo para o ciclo de trabalho do PWM depende das características do motor utilizado, sendo necessário ajustar na prática.
O funcionamento do driver L298N é definido por uma Tabela-Verdade, que relaciona os níveis lógicos dos pinos de entrada e saída, baseando-se em funções booleanas. Para operar corretamente o módulo, é necessário configurar os pinos de entrada e saída (TTL) de acordo com a lógica especificada na tabela.
Tabela-Verdade do L298N
O CI L298N utiliza o conceito de ponte H para comandar motores DC e motores de passo, determinando a direção de rotação e o acionamento da carga. A lógica de controle é baseada em dois sinais de entrada por canal (Input 1/2 para canal A e Input 3/4 para canal B) e um sinal de habilitação (Enable A/B para cada canal).
A seguir, está a Tabela-Verdade para um canal típico (canal A), sendo aplicável de forma similar ao canal B:
Enable: Se estiver em nível alto (1), a ponte H está habilitada para funcionar. Em nível baixo (0), o canal correspondente está desativado.
Input 1 / Input 2: Definem o sentido de rotação do motor ou o estado das bobinas no caso de motor de passo.
X: Pode ser 0 ou 1 (não interfere pois o canal está desabilitado).
Aplicação para Motor de Passo
No controle de motores de passo bipolares com L298N, utiliza-se a sequência correta de ativação/desativação dessas entradas para gerar o avanço nas fases do motor. Normalmente, cada bobina do motor é conectada a um canal, e a lógica acima se repete para cada uma.
L298N com Motor de Passo
O módulo L298N, quando utilizado com motores de passo, atua como um controlador avançado baseado em dois drivers de ponte H completos (full-bridge), permitindo o acionamento de motores DC, motores de passo e, adicionalmente, cargas indutivas como solenóides. O módulo L298N dispõe de dois canais independentes e integra o regulador de tensão 78M05 para fornecimento de 5V. Sua arquitetura é simples, facilitando a programação e integração em projetos eletrônicos, especialmente com plataformas Arduino.
Conexão de Motor de Passo ao Módulo L298N
Para realizar a conexão de um motor de passo ao módulo L298N, é fundamental identificar corretamente os fios do motor. Motores de passo requerem que os terminais de entrada possuam polarização idêntica em cada fase ou bobina. O procedimento básico para conexão envolve:
Identificação dos fios de cada fase do motor de passo.
Conexão dos fios das bobinas do motor aos terminais de saída do módulo L298N (Out 1, Out 2, Out 3 e Out 4).
Utilização de um microcontrolador, como o Arduino Uno ou Raspberry Pi, preferencialmente alimentados com tensão mínima de 5V para garantir operação estável.
Configuração dos sinais de controle nos pinos de entrada do módulo L298N para operar o motor na sequência desejada.
Características Técnicas e Aplicação
O módulo L298N é capaz de fornecer até 2A por bobina, o que é suficiente para aplicações básicas e prototipagem de sistemas com motores de passo. Para projetos mais exigentes, outra solução pode ser necessária devido ao limite de corrente. O CI apresenta alta robustez e durabilidade, sendo os componentes projetados para suportar longos períodos de funcionamento.
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