Arduino筆記(100)：使用TB6612FNG電機控制板驅動N20馬達

在製作四輪小車時，有想過要做兩輪平衡車，但因為白天要上班，下班時間有限，進度會比較慢。今天就先從我手邊有的機電控制板 TB6612FNG 瞭解開始，學習如何將控制馬達的前進、後退及轉速等功能。

TB6612FNG 電機控制模組可以在1.2A（3.2A峰值）的電流下控制兩個 DC 馬達或 1個雙極步進馬達，兩個輸入信號（IN1和IN2）可用控制馬達四種模式：正轉、反轉、短制動(Short Brake)和停止(Stop)。兩個馬達輸出可以單獨控制，且其速度可透過 PWM 輸入信號控制，頻率高達100kHz。其中 STBY 引腳高電位時以使馬達退出待機模式。

來源：SparkFun

TB6612FNG 電機控制模組商品規格如下：

• 晶片型號：TB6612FNG
• 晶片工作電壓：2.7V-5.5V
• 馬達工作電壓：2.5V-13.5V
• 輸出電流：1.2A-3.2A
• H橋式電路：MOSFET
• 運行模式：順時針、時針、剎車、停鈍

旋轉方向	AIN1 或 BIN1	AIN2 或 BIN2
正轉(順時針)	高電位	低電位
反轉(逆時針)	低電位	高電位
停止	高電位	高電位
停止	低電位	低電位

[SparkFun_TB6612FNG 程式庫]

SparkFun_TB6612FNG 程式庫對馬達物件的方法如下：
◾ Motor(int In1pin, int In2pin, int PWMpin, int offset, int STBYpin);
建立馬達物件，In1pin 及 In2pin為控制的
◾ drive(int speed, int duration)
驅動馬達。speed 是介於 -255 至 255 的整數值，數字越大，轉速越高，負值代表反轉。duration 設定轉動的時間，為選擇性參數，不輸入代表一直轉動。
◾ standby()
設定成待機模式。開始執行drive、forward、back、left 及 right 指令，待機模式會停止。
◾ forward(Motor motor1, Motor motor2, int speed)
驅動兩個馬達前進。speed 是介於 -255 至 255 的整數值，若為負值代表反轉，若不輸入 speed值，以預設的速度值 255 轉動。
◾ back(Motor motor1, Motor motor2, int speed)
驅動兩個馬達後退。
◾ left(Motor motor1, Motor motor2, int speed)
讓左、右馬達分別反轉和正轉，方向向左轉動。
◾ right(Motor motor1, Motor motor2, int speed)
讓左、右馬達分別正轉和反轉，方向向右轉動。
◾ brake(Motor motor1, Motor motor2)
煞車。將兩個馬達驅動設成高電位讓馬達停止。

[材料]

• Arduino UNO
• TB6612FNG
• N20 差速馬達 x2
• PCB板
• 18650電池 x2 (含電池座)
• 排線 n 條

[接線圖]

TB6612FNG	Arduino Uno	其他
PWMA	D5	-
AIN2	D4	-
AIN1	D2	-
STBY	D9	-
BIN1	D7	-
BIN2	D8	-
PWMB	D6	-
GND	GND	-
VM	-	接18650電池正極
VCC	5V	-
GND	-	接18650電池負極
A01	-	馬達A一端
A02	-	馬達A另一端
B01	-	馬達B一端
B02	-	馬達B另一端

這是電路板背面的照片：

[程式]

#include <SparkFun_TB6612.h>
// 設定所有腳位對應 Arduino 的Pins
#define AIN1 2   // 控制輸入A1
#define AIN2 4   // 控制輸入A2
#define BIN1 7   // 控制輸入B1
#define BIN2 8   // 控制輸入B2
#define PWMA 5
#define PWMB 6
#define STBY 9

// 設定Offset，可以是 1 或 -1，1表示正轉，-1表示反轉
const int offsetA = 1;
const int offsetB = 1;

// 初始化馬達，設定控制板引腳

Motor motor1 = Motor(AIN1, AIN2, PWMA, offsetA, STBY);
Motor motor2 = Motor(BIN1, BIN2, PWMB, offsetB, STBY);

void setup()
{
 // 沒有程式內容
}

void loop() {
   // 速度可設定 -255 到 255.
   motor1.drive(255,3000);   // 馬達1全速正轉3秒
   motor1.drive(-255,3000);  // 馬達1全速反轉3秒
   motor1.brake();           // 馬達1停止
   delay(1000);
   
   motor2.drive(255,3000);   // 馬達2全速正轉3秒
   motor2.drive(-255,3000);  // 馬達2全速反轉3秒
   motor2.brake();           // 馬達2停止
   delay(1000);
   
   forward(motor1, motor2, 150);  // 兩個馬達以150的速度前進
   delay(3000);                  // 持續3秒
   
   back(motor1, motor2, -150);  // 兩個馬達以150的速度後退
   delay(3000);                 // 持續3秒
   
   brake(motor1, motor2);     // 兩個馬達停止
   delay(1000);
   
   left(motor1, motor2, 100);   // 左轉
   delay(3000);
   right(motor1, motor2, 100);  // 右轉
   delay(3000);
   
   brake(motor1, motor2);     // 停止兩個馬達
   delay(3000);   
}

[實作結果]

[參考資料]

• sparkfun / SparkFun_TB6612FNG_Arduino_Library
• TB6612規格書