Controle de motor CC com o L298N: velocidade e sentido com Arduino

Os motores CC são os motores mais comuns: giram ventiladores, rodas de robôs, bombas d'água e carrinhos de brinquedo. Mas você não pode ligar um motor direto em um pino do Arduino: ele puxa muito mais corrente do que o pino consegue fornecer, e mudar o sentido de giro exige inverter a polaridade. O driver de motor L298N resolve os dois problemas de uma vez: ele gira dois motores CC para a frente e para trás de forma independente e define a velocidade deles com PWM. Você o encontra em quase todo projeto de carrinho robô.

Como funciona um motor CC e por que ele precisa de um driver?

Aplique uma tensão nos dois terminais de um motor CC e ele gira; inverta a polaridade e ele gira para o outro lado; diminua a tensão e ele desacelera. Até um pequeno motor de brinquedo puxa centenas de miliampères enquanto gira, e mais de 1 ampère na partida ou travado. E, como o motor é uma bobina, ele gera picos de tensão reversa quando desliga. Um pino do Arduino fornece no máximo 20–40 mA e não é protegido contra esses picos; ligar o motor direto queima o pino e pode até danificar a placa.

O que é uma ponte H?

O jeito de girar um motor nos dois sentidos é uma ponte H: quatro chaves eletrônicas dispostas em volta do motor no formato da letra "H". Quando duas chaves em diagonal fecham, a corrente passa pelo motor em um sentido; quando o outro par em diagonal fecha, ela passa no sentido contrário. O chip L298N tem duas pontes H dessas, então ele controla dois motores de forma independente. Cada motor usa dois pinos de sentido (IN1 e IN2) e um pino de velocidade (ENA):

Especificações do L298N

Pinos do L298N e ligação da alimentação

Girando um motor para a frente, para trás e em velocidades diferentes

Primeiro retire o jumper do ENA e ligue o ENA no pino D9 do Arduino, o IN1 no D8 e o IN2 no D7. Ligue o motor no OUT1 e no OUT2, e um pacote de 2 × células 18650 (7,4 V) ou 4–6 pilhas AA nos terminais 12V e GND; leve o GND também até o GND do Arduino. A função motor() abaixo recebe um valor de -255 a 255: positivo significa para a frente, negativo para trás e zero freio. A ideia por trás do controle de velocidade está em O que é PWM?

1const int ENA = 9;    // hız (PWM) / speed (PWM)
2const int IN1 = 8;
3const int IN2 = 7;
4
5void motor(int speed) {              // -255 … 255
6  if (speed == 0) {                  // fren / brake
7    digitalWrite(IN1, HIGH);
8    digitalWrite(IN2, HIGH);
9    analogWrite(ENA, 255);
10    return;
11  }
12  digitalWrite(IN1, speed > 0);      // ileri ya da geri / forward or backward
13  digitalWrite(IN2, speed < 0);
14  analogWrite(ENA, abs(speed));
15}
16
17void setup() {
18  pinMode(ENA, OUTPUT);
19  pinMode(IN1, OUTPUT);
20  pinMode(IN2, OUTPUT);
21}
22
23void loop() {
24  motor(200);   delay(2000);   // ileri / forward
25  motor(0);     delay(500);    // dur / stop
26  motor(-120);  delay(2000);   // yavaşça geri / slowly backward
27  motor(0);     delay(500);
28}

Um carrinho robô com dois motores: frente, trás, esquerda e direita

Os carrinhos robô não têm direção; eles fazem curvas girando as duas rodas com velocidades e sentidos diferentes. Se os dois motores giram para a frente, o carrinho anda reto; se o motor esquerdo gira para trás e o direito para a frente, o carrinho gira para a esquerda no próprio lugar. A função drive() abaixo recebe a velocidade de cada motor separadamente, de -255 a 255:

1// Sol motor / left motor: ENA=9, IN1=8, IN2=7 — Sağ motor / right motor: ENB=10, IN3=5, IN4=4
2const int ENA = 9, IN1 = 8, IN2 = 7;
3const int ENB = 10, IN3 = 5, IN4 = 4;
4
5void drive(int left, int right) {            // her biri -255 … 255 / each -255 … 255
6  digitalWrite(IN1, left >= 0);  digitalWrite(IN2, left < 0);
7  digitalWrite(IN3, right >= 0); digitalWrite(IN4, right < 0);
8  analogWrite(ENA, abs(left));
9  analogWrite(ENB, abs(right));
10}
11
12void setup() {
13  int pins[] = {ENA, IN1, IN2, ENB, IN3, IN4};
14  for (int p : pins) pinMode(p, OUTPUT);
15}
16
17void loop() {
18  drive(200, 200);   delay(1500);   // ileri / forward
19  drive(-200, 200);  delay(600);    // sola dön / turn left
20  drive(200, -200);  delay(600);    // sağa dön / turn right
21  drive(-180, -180); delay(1000);   // geri / backward
22  drive(0, 0);       delay(1000);   // dur / stop
23}

Coloque um sensor de distância na frente do carrinho e você tem um robô que para e vira quando vê um obstáculo; para a parte do sensor, veja Sensor de distância HC-SR04. Se você for usar a biblioteca Servo em um Uno, cuidado: ela desativa o PWM nos pinos 9 e 10, então passe o ENA e o ENB para os pinos 5 e 6.

L298N com o ESP32 e o Raspberry Pi Pico

As entradas do L298N tratam qualquer coisa acima de cerca de 2,3 V como HIGH, então elas funcionam direto com os sinais de 3,3 V do ESP32 e do Pico; a alimentação lógica da placa ainda deve ser de 5 V. No ESP32, você pode usar o mesmo código do Arduino com pinos que tenham PWM para o ENA e o ENB (por exemplo, GPIO 25 e 26); os pinos 34–39 não têm saída. No Pico com MicroPython, controlar um motor fica assim:

1from machine import Pin, PWM
2import time
3
4ena = PWM(Pin(15), freq=1000)
5in1 = Pin(14, Pin.OUT)
6in2 = Pin(13, Pin.OUT)
7
8def motor(speed):                   # -100 … 100
9    in1.value(speed > 0)
10    in2.value(speed < 0)
11    ena.duty_u16(int(abs(speed) * 655.35))
12
13while True:
14    motor(80);  time.sleep(2)       # ileri / forward
15    motor(0);   time.sleep(0.5)     # dur / stop
16    motor(-50); time.sleep(2)       # geri / backward

L298N, TB6612FNG ou MOSFET?

Se você só precisa ligar e desligar um motor, um relé resolve, mas ele não ajusta a velocidade; comparamos os dois em O que é módulo relé? Para escolher um transistor ou MOSFET adequado, dê uma olhada na ferramenta Transistores.

Ideias de projetos com L298N

• Robô que desvia de obstáculos: um carrinho que vê obstáculos com um HC-SR04 e muda de direção.
• Carrinho controlado por Bluetooth: um robô pilotado por um HC-05 com um app no celular.
• Carrinho controlado por joystick: transforme os dois eixos de um joystick nas velocidades de dois motores; detalhes em Como usar um módulo joystick.
• Robô seguidor de linha: um carrinho que segue uma linha preta no chão com sensores infravermelhos.
• Cortina automática: um sistema motorizado que abre a cortina quando a luz chega de manhã e fecha à noite.
• Esteira transportadora: uma pequena esteira com a velocidade ajustada por um potenciômetro.

Erros comuns e como resolvê-los

• O LED da placa acende, mas o motor não gira: os terras não estão ligados entre si, o jumper do ENA foi retirado mas o pino não está ligado, ou o valor de PWM está baixo demais.
• O Arduino reinicia quando o motor gira: o motor e o Arduino dividem uma fonte fraca; alimente-os separadamente e solde um capacitor de 100 nF nos terminais do motor.
• O motor fica muito lento e fraco: o L298N engole cerca de 2 V; aumente a tensão da bateria (por exemplo, 2 × 18650) ou use um driver mais eficiente.
• O motor só gira para um lado: um dos pinos IN não está ligado, ou o código escreve os mesmos valores para os dois sentidos.
• O L298N esquenta muito: o motor puxa corrente demais; deixe o dissipador livre e, se precisar, escolha um driver mais robusto.
• Usar uma bateria de 9 V (PP3): ela não fornece corrente alta e descarrega rápido; use um pacote recarregável de 18650 ou de pilhas AA.

Depois que você aprende a controlar motores com o L298N, a porta para os projetos de robôs se abre. No app BlueGrays você encontra projetos de carrinho com L298N controlado por Bluetooth e de robô que desvia de obstáculos passo a passo, com esquemas do circuito e código.