使用 PWM 通过串行端口控制直流电机

在这个例子中，我们的目标是完成一个最常见的任务： *我有一个小型直流电机，我如何使用我的 Arduino 来控制它？*使用 analogWrite() 和 Serial 库，可轻松实现 PWM 和串行通信。

基础

脉冲宽度调制或简称 PWM 是一种使用数字输出模拟模拟信号的技术。这是如何运作的？使用脉冲序列，可以修改每个周期中高电平时间（数字 1，通常为 5V）与低电平时间（数字 0,0V）之间的关系 D（占空比），以产生这两个电平之间的平均电压：

通过使用 Arduino 的 analogWrite(pin,value) 函数，我们可以改变 pin 输出的占空比的 value。注意，pin 必须进入输出模式，value 必须在 0(0V) 和 255(5V) 之间。介于两者之间的任何值都将模拟比例中间模拟输出。

然而，模拟信号的目的通常与机械系统的控制有关，该机械系统需要比单独的 Arduino 板更多的电压和电流。在本例中，我们将学习如何放大 Arduino 的 PWM 功能。

为此，使用 MOSFET 二极管。本质上，该二极管用作开关。它允许或中断其源极和漏极端子之间的电流。但它不是机械开关，而是具有称为门的第三个端子。一个非常小的电流（<1mA）将打开该门并允许电流流动。这非常方便，因为我们可以将 Arduino 的 PWM 输出发送到此门，从而创建另一个 PWM 脉冲序列，其具有相同的占空比通过 MOSFET，这允许电压和电流破坏 Arduino。

物料清单：你需要构建此示例

• MOSFET 二极管：例如，流行的 BUZ11
• 电机保护二极管： 肖特基 SB320
• 电阻：任何 10K~1M 欧姆
• 电机：典型的小型电机（典型的可以是 12V）
• 与你选择的电机兼容的电源
• 面包板
• 彩色电缆！
• 一个 Arduino，但你已经知道了。

构建

把所有东西放在一为面包板的导轨供电并将 MOSFET 二极管放入其中。将电机连接在正轨和 MOSFET 漏极之间。以相同方式连接保护二极管：MOSFET 漏极和正极轨之间。将 MOSFET 的源极连接到公共接地轨。最后，将 PWM 引脚（我们在本例中使用引脚 10）连接到 MOSFET 的栅极，并通过电阻连接到公共地（我们需要非常低的电流！）。

以下是此构建的外观示例。如果你喜欢这里的计划。

代码

现在我们可以通过串行通信发送值，将 Arduino 连接到计算机，上传代码并控制电机。回想一下，这些值应该是 0 到 255 之间的整数。这个例子的实际代码非常简单。每行都有解释。

int in = 0;                   // Variable to store the desired value
byte pinOut = 10;             // PWM output pin

void setup() {                // This executes once
  Serial.begin(9600);             // Initialize serial port
  pinMode(pinOut, OUTPUT);        // Prepare output pin
}

void loop() {                 // This loops continuously
  if(Serial.available()){         // Check if there's data
    in = Serial.read();           // Read said data into the variable "in"
    analogWrite(pinOut, in);      // Pass the value of "in" to the pin
  }
}

就是这样！ 现在，你可以使用 Arduino 的 PWM 功能来控制需要模拟信号的应用，即使功率要求超过了电路板的限制。