المحركات DC هي المحركات الأكثر شيوعا واستعمالا. تجدها في الطائرات وفي المروحيات وفي المذياع وفي العديد من الأجهزة اليومية.

وهذا المحرك رغم بساطته إلا أن له دور كبير في صناعة الروبوتات بشتى أنواعها.

وللعلم فإنه توجد ثلاثة أنواع من المحركات: المحرك DC والمحرك سيرفو والمحرك الخطوي. ونسعى في هذه المقالات المخصصة لبرمجة المحركات إلى تقديم مختلف الطرق البرمجية لهذه الأنواع الثلاثة حتى تصبح مرجعا لنا عندما نتكلم عن صنع أي جهاز ذكي.

بالنسبة للمحرك DC فسنتطرق إلى 3 طرق لبرمجته: باستعمال الترنزستور و باستعمال القنطرة H (أي H-bridge) و باستعمال المرحل (أيrelay ). تدعى هذه الوسائل الثلاثة بـكنترولور المحرك.

الترنزستور، ذلك المركب البسيط الذي تجده بسهولة في شتى أنواع الاجهزة الكهربائية. سيكون هذا العنصر هو المركب الاليكتروني الأساسي في صناعة كنترولور المحرك DC بكل بساطة.

يوجد نوعين من الترنزستورات : NPN و PNP.

سنتعمل ترنزستورا يدعى TIP120 من فئة NPN. صمم لأجل التعامل مع الأجهزة التي تتطلب تيار كهربائي عالي كالمصباح والمحرك مثلا. يجب إيصال قاعدته بأحد مخارج الميكروكنترولور، والباعث بالأرضية (أي القطب السالب للتيار) أم القاعدة فتوصل بالجهاز (محرك، مصباح ...) ويوصل الطرف الآخر للجهاز بمنبع التيار الكهربائي.

ملاحظة: يمكنك استعمال الترنستور IRF510 أو الترنزستور IRF520 MOSFET عوض TIP120.

بالنسبة للدارة الكهربائية سنحتاج للمركبات التالية:

l        بطاقة Arduino

l        بطاقة بلاستيكية مساعدة (breadboard)

l        مقاومة متغيرة 10 كيلوأوم

l        صمام ثنائي

l        بطارية

l        ترنزستور TIP120

l        محرك كهربائي DC أو مصباح

معظم المحركات تحتاج لشدة كهربائية (الأمبير) أكثر من ما يستطيع الميكروكنترولور أن يزوده.

انتبه لما قلناه سابقا بأن المحرك يجب أن يوصل بالجامع C للترنزستور.

ضف صماما ثنائيا بين الحامغ والباعث للترنزستور. هذا لحماية الترنستور من انعكاس اتجاه التيار الكهربائي المولد من طرف المحرك لاسيما عندما يقوم المحرك بالدوران العكسي أو يقع خطأ تقني فيه. تأكد 100% من أنك أضفت الصمام في الاتجاه الصحيح له. ستجد قرصا أبيضا محاطا في رأسه لتسهيل الأمر عليك. بهذا نكون قد أكملنا صناعة كنترولور المحرك DC بالاستعانة بالترنزستور TIP120.

const int transistorPin=9;  

void setup()

{
   // لتكن قاعدة الترنزستور مخرجا
   pinMode(transistorPin,OUTPUT);
 }

void loop()

{
   digitalWrite(transistorPin,HIGH);
   delay(1000);
   digitalWrite(transistorPin,LOW);
   delay(1000);
 }

const int transistorPin = 9;   

void setup()

{
   // لتكن قاعدة الترنزستور مخرجا
   pinMode(transistorPin, OUTPUT);
 }

void loop()

{
   // لنقرأ قيمة المقاومة المتغيرة
   int sensorValue = analogRead(A0);
   // تحويل قيمة القيمة المقروءة إلى قيمة في المجال 0 و 255
   int outputValue = map(sensorValue,0,1023,0,255);
   // نطبق القيمة المحولة على المحرك من خلال ارسالها عبر الترنستور
   analogWrite(transistorPin,outputValue);
 }

يقوم المرحل بالسماح لتيار كهربائي ضعيف قادم من الميكروكنترولور بتشغيل أو إيقاف جهاز كهربائي يعمل بجهد كهربائي عالي.

لهذا المركب الاليكتروني 4 مرابط:

l        مربط 1 للتيار الكهربائي (الموجب)

l        مربط 2 للأرضية (أي السالب)

l        مربط 3 لتنشيط المركب نفسه أو إيقافه.

l        مربط 4 يسمح بخروج التيار الكهربائي الذي سيزود به الجهاز الذي تريد التحكم به (محرك، مصباح ...).

قم بالحصول على مرحل (Relay أو Relais électromécanique ) قادر على التعامل مع 5 فولط إذا كان المحرك يستخدم 5 فولط أيضا.

بالنسبة للدارة الكهربائية سنحتاج للمركبات التالية:

l        بطاقة Arduino

l        بطاقة بلاستيكية مساعدة (breadboard) (ويمكنك أن تنجز الدارة بدونها كذلك)

l        مقاومة كهربائية 10 كيلوأوم

l        زر كهربائي

l        المرحل (Relay أو Relais électromécanique )

في هذه الصورة قمنا بإيصال المربط 3 للمرحل (أعلى يسار المركب) بالمربط 13 للبطاقة. والمربط 2 بالأرضية GND. والمربط 1 للمركب بالمربط Vin للبطاقة، وأخيرا المربط 4 للمركب بالقطب الموجب للمحرك الكهربائي. والقطب السالب للمحرك يوصل بالأرضية (التيار السالب).

أما بالنسبة للزر الكهربائي، فصل مربطا من مرابطه بـ 5V والمربط الآخر يوصل بالمربط 2 للبطاقة وبالمقاومة الكهربائية لتوصل هذه الآخيرة بالأرضية.

int buttonPin = 2;

int relayPin = 13;

int state = 0;

void setup()

{

  pinMode(buttonPin, INPUT);

  pinMode(relayPin, OUTPUT);

}

void loop()

{

  state = digitalRead(buttonPin);

  if(state==HIGH) digitalWrite(relayPin, HIGH);

  else                      digitalWrite(relayPin, LOW);

  delay(100);

}

للمركب L293NE و SN754410 قنطرتي H: واحدة في اليسار والأخرى في اليمين، ويمكنه أن يتحكم بمحركين اثنين في آن واحد. ويمكن أن يتحمل شدة تيار كهربائي تبلغ 1 أمبيرمتر، وجهد كهربائي بين 4.5 و 36 فولط. وبالتالي فإن اختيار المحركات يجب أن يكون ضمن هذه الاعتبارات.

للقنطرة L293NE و SN754410 الامتيازات التالية:

وهذا هو جدول الحقيقة الذي يبين مختلف حالات التحكم بواسطة القنطرة L293NE و SN754410.

المربط EN

المربط 1A

المربط 2A

الدور

مرتفع

منخفض

مرتفع

دوران نحو اليمين

مرتفع

مرتفع

منخفض

دوران نحو اليسار

مرتفع

منخفض

منخفض

توقف سريع للمحرك

مرتفع

مرتفع

مرتفع

توقف سريع للمحرك

منخفض

أيا كان

أيا كان

توقف سريع للمحرك

مرتفع

HIGH

منخفض

LOW

// نوصل مربط المبدل الكهربائي بالمربط 2 للبطاقة

const int switchPin = 2;   

/* نوصل المربط 1A للقنطرة بالمربط 3 للبطاقة*/

const int motor1Pin = 3; 

/* نوصل المربط 2A للقنطرة بالمربط 4 للبطاقة*/

const int motor2Pin = 4; 

/* نوصل المربط EN للقنطرة بالمربط 9 للبطاقة*/

const int enablePin = 9;

voidsetup()

{
   // قم بجعل مربط المبدل الكهربائي مدخلا
   pinMode(switchPin, INPUT);

   // بما أننا سنرسل الأوامر إلى المحرك فقم بجعل جميع مرابط الخاصة بالقنطرة مخارج
   pinMode(motor1Pin, OUTPUT);
   pinMode(motor2Pin, OUTPUT);
   pinMode(enablePin, OUTPUT);
   pinMode(ledPin, OUTPUT);

   // قم بتشغيل المحرك
   digitalWrite(enablePin, HIGH);
}

voidloop()

{
   // إذا كانت قيمة المبدل الكهربائي مرتفعة سيكون دوران المحرك في الاتجاه الأول
   if(digitalRead(switchPin) ==HIGH)

   {
    digitalWrite(motor1Pin, LOW); 
    digitalWrite(motor2Pin, HIGH);
   }
   // إذا كانت قيمة المبدل الكهربائي منخفظة فسيكون دوران المحرك في الاتجاه المعاكس
   else

  {
    digitalWrite(motor1Pin, HIGH);  
    digitalWrite(motor2Pin, LOW);  

  }
}