Почти все роботы подразумевают какое-то механическое действие с помощью двигателей или электромагнитов. Привод манипуляторов, двигатели передвижения, вентиляторы, насосы, да мало ли что. В предыдущей статье «А теперь настоящий робот» в качестве схемы управления ходовыми двигателями применялись обычные концевые выключатели, которые годились для самых примитивных конструкций. Сегодня же мы рассмотрим возможности микросхемы, специально предназначенной для управления двигателями в более совершенных конструкциях.
С ее помощью можно не только включать и выключать электромоторы, но и изменять направление вращения, его скорость и даже включить шаговый двигатель. Микросхема L293D, как я говорил выше, служит для управления двумя независимыми двигателями и состоит из двух аналогичных блоков управления. Рассмотрим работу одного из них:
Как видно из рисунка, схема содержит 2 ключа, каждый из которых может переключаться в одно из состояний – логический «0» или логическая «1». Напомню - логический «0» – 0В, логическая «1» – напряжение источника питания (в нашем случае от 4 до 36В в зависимости от применяемых двигателей и напряжения питания для них) . Управляется каждый ключ сигналами Вх1 и Вх2. Зависимость выходного напряжения Вых1 и Вых2 от входного прямая: высокий уровень на входе – высокий уровень на выходе, низкий на входе – низкий на выходе. Кроме того, оба вентиля имеют один общий вход, Вкл, разрешающий их работу. Высокий на Вкл – ключи реагируют на сигналы управления, низкий на Вкл – выходные цепи схемы отключены, на выходах устанавливается низкий уровень. Таблица состояний одного канала блока управления будет выглядеть так:
| Вкл | Вх1 | Вх2 | Вых1 | Вых2 | Комментарий |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | двигатель остановлен |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | вращение |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | вращение реверс |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | двигатель остановлен |
Из нее видно, что меняя входные сигналы с 0-1 на 1-0, можно изменять направление вращения мотора. Поскольку выходные элементы представляют собой ключи, то для изменения скорости вращения двигателя можно использовать лишь изменение скважности сигнала на входе. Частота переключения выходных каскадов 5 kHz, и это позволяет регулировать подводимую к мотору мощность в самых широких пределах. Еще одна особенность микросхемы – раздельное питание двигателей и схем управления. Это дает возможность управлять выходным напряжением, отличным от напряжения питания электроники и помогает избежать импульсных помех по шинам питания, наводимых в момент работы и переключения сильноточных цепей (двигателей). На рисунке они обозначены как Uсх Uдв. Напряжение Uсх стандартное для ТТЛ логики – +5 В. Uдв может быть в пределах 4-36 В, что позволяет использовать моторы на самое различное напряжение питания. Максимальный ток нагрузки на каждый ключ – 600 мА. При напряжении питания 36 В мощность двигателя может достигать 20 ВТ, что для микросхемы такого размера да еще и без специального теплоотвода совсем неплохо. Поскольку L293D обслуживает 2 двигателя, типовую схему включения ее изобразим так:
Выводы управления 1 и 16 включены на постоянное разрешение работы двигателей
Назначение выводов микросхемы L293D
| Вывод | Назначение |
| 1 | Разрешение включение двигателя 1 |
| 2 | Вход управления ключом 1 двигателя 1 |
| 3 | Выход ключа 1 двигателя 1 |
| 4,5,12,13 | Общий источников питания |
| 6 | Выход ключа 2 двигателя 2 |
| 7 | Вход управления ключом 2 двигателя 2 |
| 8 | питание двигателей +4-36 В |
| 9 | Разрешение включения двигателя 2 |
| 10 | Вход управления ключом 1 двигателя 2 |
| 11 | Выход ключа 1 двигателя 2 |
| 14 | Выход ключа2 двигателя 2 |
| 15 | Вход управления ключом 2 двигателя2 |
| 16 | питание схемы управления +5В |
В качестве радиатора микросхема использует выводы 4,5,12,13, которые для лучшей теплоотдачи я бы порекомендовал поместить на одну токопроводящую площадку.
ТТХ микросхемы L293D
- Напряжение питания микросхемы (Vss) – +5В
- Напряжение питания двигателей (Vs) – + 4,5…36В
- Максимальный ток нагрузки на канал – - 600mA
- Максимальный импульсный ток канала (1 мсек) – 1,2A
- Напряжение входной логической “1″ – +2,3…7В (ТТЛ)
- Напряжение входного логического “0″ – 0 – 1.8В (ТТЛ)
- Максимальная частота переключения – 5 КГц
- Встроенная схема защита от перегрева
- Интегрированные диоды защиты от ЭДС самоиндукции
- Ориентировочная стоимость – 55 руб.
Вообще же, для тех, кто сталкивался с цифровой логикой вполне очевидно, что L293D – 4 обычных буферных элемента с открытым коллектором.