第6节 直流马达
马达是我们经常使用到的电动装置，它可以将电能转化成动能，驱动其他东西的运动。听起来很抽象，举几个例子吧。
我们小时候玩的四驱车，带动轮子转动的那个小装置就是马达；夏天让风扇旋转带给我们凉意，也是马达的功劳。
根据使用电源的不同，可以将马达分成直流马达和交流马达。我们做智能硬件使用的基本都是直流马达，通过马达来驱动外接设备运动。
6.1 工作原理
将电能转化成动能的物理原理，我们在中学已经学过，这里利用了两个原理：电磁感应和磁铁的同性相斥异性相吸。
- 将一根磁棒放在金属罩中间，两端悬上一个金属柱子，金属柱子上面有线圈；
- 当线圈通过电流的时候，就能产生磁场，磁棒根据极性改变位置；
- 改变电流方向，线圈磁场方向发生调换，磁棒再次根据极性改变位置；
- 如此往复，磁棒就旋转了起来。
一个马达的外形大致如此，
马达加上一些结构，与轮胎结合起来就成了轮子
它有两个接线的地方，一处接正极，另一处就接负极，
- 在不超过极限电压的情况下，对马达施加的电压越大，马达就转动的越快；
- 调转正负极的连接顺序，马达的旋转方向也发生调转；
6.2 连接方式
马达的正负极不能直接连接到Arduino开发板的引脚上，必须使用一个转换电路。否则马达在转动的过程中可能会产生强大的电流，击穿开发板上的元器件。
为此，可以使用专门的马达扩展板，来连接使用马达，
也可以使用集成了转换电路的马达模块，例如风扇马达模块，
在此我们选用集成了转换电路的风扇马达模块来讲解。
该模块有4个引脚，
| 模块引脚 | 功能说明 |
|---|---|
| INA | 控制接口A |
| INB | 控制接口B |
| VCC | 直流电 |
| GND | 接地 |
因为要调整直流马达的转动速度，INA与INB最好接到具有PWM功能的接口上，通过设置该引脚的级数数，来调节马达的转速。这里，我们将INA连接到D9，INB连接到D8，
| 模块引脚 | 连接 | Arduino扩展板 |
|---|---|---|
| INA | <–> | D9组S引脚 |
| INB | <–> | D8组S引脚 |
| VCC | <–> | D8组V引脚 |
| GND | <–> | D8组G引脚 |
6.3 代码设计
首先要初始化INA与INB连接的接口，让Arduino开发板拥有向它们输出的能力，
//INA使用具有PWM功能的D9引脚
int INA = 9;
//INB使用具有PWM功能的D8引脚
int INB = 8;
void setup() {
//设置引脚为输出
pinMode(INA, OUTPUT);
pinMode(INB, OUTPUT);
}将INA引脚设置成低电平LOW，改变INB引脚的值，来达到控制马达转速的效果，
void setup() {
//设置引脚为输出
pinMode(INA, OUTPUT);
pinMode(INB, OUTPUT);
digitalWrite(INA, LOW);
}
void loop() {
//从0级到100级
for(int level = 0 ; level < 100+1; level++)
{
//调整INB上的电压级数，达到改变风扇转速的效果
analogWrite(INB, level);
delay(100);
}
}这里将调整的级数，调整在了0～100。理论上可以调整的级数应该是0～255级。但是由于马达电流负载的原因，设置到高级数时，例如245级，会让开发板过载。因此可以把最大级数设置的稍微小一点，例如230级，
int INA = 9;
int INB = 8;
int START_LEVEL = 0;
int END_LEVEL = 230;
void setup() {
pinMode(INA, OUTPUT);
pinMode(INB, OUTPUT);
digitalWrite(INA, LOW);
}
void loop() {
//从9级慢慢加速到230级
for(int level = START_LEVEL ; level < END_LEVEL+1; level++)
{
analogWrite(INB, level);
delay(100);
}
//从230级慢慢减速到0级
for(int level = END_LEVEL; level > START_LEVEL ; level--)
{
analogWrite(INB, level);
delay(100);
}
}6.4 结果观察
马达开始缓慢的旋转，越转越快；达到最快转速时，又开始减速，直到停止；整个过程周而复始。
6.5 马达的反转
如果想修改马达旋转的方向，可以将INB设置为低电平LOW，改变INA引脚的值，
int INA = 9;
int INB = 8;
int START_LEVEL = 0;
int END_LEVEL = 230;
void setup() {
pinMode(INA, OUTPUT);
pinMode(INB, OUTPUT);
}
void loop() {
//朝着一个方向旋转，先加速，再减速
//INA设置为LOW
digitalWrite(INA, LOW);
for(int level = START_LEVEL ; level < END_LEVEL+1; level++)
{
//改写INB的级数
analogWrite(INB, level);
delay(100);
}
for(int level = END_LEVEL; level > START_LEVEL ; level--)
{
//改写INB的级数
analogWrite(INB, level);
delay(100);
}
//朝着另一个方向旋转，先加速，再减速
//INB设置为LOW
digitalWrite(INB, LOW);
for(int level = START_LEVEL ; level < END_LEVEL+1; level++)
{
//改写INA的级数
analogWrite(INA, level);
delay(100);
}
for(int level = END_LEVEL; level > START_LEVEL ; level--)
{
//改写INA的级数
analogWrite(INA, level);
delay(100);
}
}/*******************************************************************/
* 版权声明
* 本教程只在CSDN和安豆网发布，其他网站出现本教程均属侵权。
*另外，我们还推出了Arduino智能硬件相关的教程，您可以在我们的网店安豆的杂货铺中购买相关硬件。同时也感谢大家对我们这些码农的支持。
*最后再次感谢各位读者对安豆的支持，谢谢:)
/*******************************************************************/