Ponte H L298N Arduino: Como usar no Arduino Uno (+projeto de exemplo)

Você sabe como controlar motores CC com Arduino? Hoje nós trazemos uma forma diferente para conseguir ligar e desligar estes motores com o Arduino através de um “driver”, também conhecido como ponte H Arduino.

Neste artigo, abordaremos todos os detalhes do que é e como utilizar uma onde H em seu projeto para controlar motores de diversos tamanhos e potências com o Arduino UNO.

Além deste projeto introdutório, traremos também mais 3 projetos que utilizam ponte H e motores CC como exemplo para te motivar e ilustrar o que é possível desenvolver com estes componentes.

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O que é uma ponte H e qual sua função?

Sabemos que cada pino do arduino consegue fornecer uma tensão de 5V e uma corrente máxima de 20mA, porém no caso de alguns motores CC (Corrente Contínua) a tensão de alimentação é maior do que os 5V e a corrente necessária é bem maior do que a fornecida pelo arduino.

Com isso surge a necessidade de utilizar um elemento que suporte estes níveis solicitados pelo motor, ao mesmo tempo que seja controlado pelos comandos elétricos do arduino. Chegamos então aos “drivers” de corrente e tensão.

Estes “Drivers” são componentes que suportam uma tensão e uma corrente além do que o fornecido pelo Arduino, permitindo se acoplar ao circuito cargas muito maiores e de diferentes tensões.

Transistores, que por sua vez são muito utilizados na refrigeração residencial e industrial, Tiristores e Circuitos Integrados (CIs) especiais como o L298N, são componentes que exercem essa função citada no parágrafo anterior.

No caso de motores CC, existe uma ligação denominada Ponte H, que permite “drivar” os motores e ao mesmo tempo controlar o sentido de rotação deles. Esta ligação é exemplificada na figura a seguir:

Quando os 4 contatos estão abertos o motor está desligado. Para ligar em um sentido é necessário ligar um par de chaves (Conforme imagem do sentido normal), para inverter o sentido deve se utilizar as outras chaves (Conforme imagem do sentido reverso).

Como funciona o módulo L298N?

O módulo L298N possui um CI projetado para exercer a função de driver e permitir a ligação dos motores em ponte H no arduino. Neste projeto iremos utilizar o seguinte módulo da imagem abaixo:

As especificações técnicas desse módulo seguem descritas na tabela abaixo, ela nos permite estimar quais os requisitos dos dispositivos que nós podemos ligar neste módulo.

Para realizar as conexões com o arduino é importante entender sobre os pinos do módulo L298N, a imagem abaixo representa os pinos de conexão do módulo.

Para entender melhor cada pino deste módulo, na tabela abaixo está descrito a função que cada um tem para o sistema:

É importante ressaltar o funcionamento do PWM no controle dos motores CC, para entender melhor como utilizar este recurso no controle da velocidade, veja o artigo sobre PWM Arduino em nosso site, que descreve detalhadamente como funciona e como utilizar o PWM do arduino.

Projeto

Neste projeto faremos um simples controle de velocidade e direção de 2 motores utilizando o arduino, controlando as velocidades e a direção através 2 botões utilizando LEDs para indicar o funcionamento do sistema.

Lista de Materiais

2 – LEDs

2 – Resistores 330 Ohm

2 – Botões

2 – Resistores 10KOhm

1 – Protoboard

1 – Arduino UNO

1 – Módulo L298N

2 – Motores CC

Cabos para ligação

Montagem do Circuito

Para a realizar a montagem desse circuito podemos seguir o diagrama abaixo. A intenção e demonstrar como controlar os motores de forma efetiva.

Com o circuito montado podemos passar para a parte do código. Observamos que caso você não disponha de uma bateria, pode ser utilizado uma fonte externa para alimentar o circuito, sem sofrer nenhuma alteração neste diagrama.

Código

Insira este código em um novo projeto no Arduino IDE, compile e grave no dispositivo.

// Inclui biblioteca de funções matematicas
#include <math.h>

//Definindo os pinos para o motor A
#define IN1   7
#define IN2   5
#define VEL_A 6

//Definindo os pinos para o motor B
#define IN3   4
#define IN4   2
#define VEL_B 3

//Definindo os pinos para os botões 
#define BUTTON_1 11
#define BUTTON_2 10

//variavel auxiliar
int velocidade = 0;;


void setup(){
// Inicializa a serial do arduino
Serial.begin(9600);

// Inicializa os pinos do motor
pinMode(IN1,OUTPUT);
pinMode(IN2,OUTPUT);
pinMode(IN3,OUTPUT);
pinMode(IN4,OUTPUT);
pinMode(VEL_A,OUTPUT);
pinMode(VEL_B,OUTPUT);

// Inicializa os pinos dos botões
pinMode(BUTTON_1,INPUT);
pinMode(BUTTON_2,INPUT);
}


void loop(){

    // Verifica se o botão 1 foi pressionado
    if(digitalRead(BUTTON_1) == HIGH && velocidade < 250){
      // Incrementa a velocidade do motor
      velocidade += 10;
      // Espera 80 ms
      delay(80); 
    }
    
    // Verifica se o botão 2 foi pressionado
    if(digitalRead(BUTTON_2) == HIGH && velocidade > -250){
      // Decrementa a velocidade do motor
      velocidade -= 10;
      // Espera 80 ms
      delay(80); 
    }

    // Se a velocidade for positiva, o motor gira em um sentido
    if(velocidade > 0){
        digitalWrite(IN1,HIGH);
        digitalWrite(IN2,LOW);
        digitalWrite(IN3,HIGH);
        digitalWrite(IN4,LOW);
    }
    // Se a velocidade for zero, o motor para
    else if (velocidade == 0){
        digitalWrite(IN1,LOW);
        digitalWrite(IN2,LOW);
        digitalWrite(IN3,LOW);
        digitalWrite(IN4,LOW);   
    }
    // Se a velocidade for negativa, o motor gira em outro sentido
    else if (velocidade < 0){
        digitalWrite(IN1,LOW);
        digitalWrite(IN2,HIGH);
        digitalWrite(IN3,LOW);
        digitalWrite(IN4,HIGH);
    }
    // Gera saida no pino de controle de velocidade com PWM
    analogWrite(VEL_A,abs(velocidade));
    analogWrite(VEL_B,abs(velocidade));
    // Espera 80 ms
    delay(50);
}

Projetos exemplo utilizando a ponte h Arduino:

Agora que você testou os conceitos básicos de funcionamento deste módulo com os motores CC, é hora de passar para um projeto mais desafiador. Confira abaixo alguns projetos que incrementam o nível de desafio deste projeto.

Robô com reconhecimento de obstáculo de 2 motores   

Para construir este robô que detecta obstáculos é necessário utilizar além dos componentes que vimos neste artigo o sensor de distância ultrassônico. Em nosso site temos um artigo ensinando a utilizar este sensor, clique no link acima para ver.

Robô seguidor de linha de 4 motores

Outro projeto que envolve os motores CC e também o módulo L298N, é o robô seguidor de linha de 4 motores. O principio de funcionamento dos motores é o mesmo que vimos neste artigo, porém neste caso o robô utiliza 2 sensores de sinal infravermelho para detectar as bordas das linhas e seguir seu caminho. É um projeto de dificuldade maior que o anterior.

Robô Equilibrista de 2 motores  

Para fecha esta lista de projetos, o robô equilibrista entra como o mais complexo, tanto por que exige o uso de acelerômetro e giroscópio para verificar seu posicionamento, quanto por exigir teorias de controle avançado para permitir que o sistema controle em tempo real os motores para equilibrar o robô na vertical, é um projeto muito desafiador que facilmente contempla temas de iniciação científica e TCCs.

Considerações Finais

Como vimos neste artigo, a aplicação do módulo L298N pode ser empregada nas mais diversas ideias de projetos envolvendo controle de motor CC. Conhecer o funcionamento deste item lhe permite alcançar um novo patamar na projeção e no desenvolvimento de suas ideias na eletrônica.

A partir de agora você tem o conhecimento para utilizar este modelo de ponte H Arduino para controlar diversos tipos de motores que tenham a construção semelhante ao que vimos neste artigo.

Espero ter ajudado você a entender melhor sobre motores CC e ponte H. Obrigado e até o próximo artigo!