Driver L298N para Motor DC con Arduino – Funcionamiento, Explicación y Conexiones

driver l298 con arduino

 

Ideas: (Este tutorial está siendo editado, por favor no lea o vea el contenido, si lo hace, tenga precaución de entender y corroborar que la información sea la correcta, escrito esto, tenga un lindo día)

 

 

Introducción:

En este tutorial se dará a conocer el funcionamiento del módulo L298N para controlar uno o más motores utilizando también un Arduino UNO para el código y configuración.

 

Virtudes del Driver L298N

Es una placa que incorpora todos los componentes necesarios para usar el integrado L298N con un Arduino, un PIC o una Raspberry. Entre sus principales características se encuentran:

  • Alimentación desde 5V hasta 30 V (dependiendo de la configuración elegida con un Jumper).
  • Corriente DC máxima total peak de 3,5
  • Protección en caso de sobre-temperatura.
  • Bajo voltaje de saturación.
  • Diodos en cada canal para proteger el circuito de corrientes externas (girar el motor con la mano puede «introducir» corriente al circuito y quemarlo).
  • Regulador de 5V integrado.
  • Capacidad de controlar la velocidad de cada motor mediante PWM.

Driver L298N Driver L298N para Motor DC con Arduino - Funcionamiento, Explicación y Conexiones

¿Qué es un puente H?

Un puente H es un circuito que nos permite controlar la dirección del flujo de corriente a través de un motor, permitiéndonos controlar también la dirección de giro de este. Puedes visualizarlo como un grupo de 4 interruptores, como en la ilustración siguiente:

 

Driver L298N Driver L298N para Motor DC con Arduino - Funcionamiento, Explicación y Conexiones

Cerrando unos interruptores u otros, la corriente fluirá en una dirección o en otra a través del motor, lo que hará que gire en un sentido o en el contrario:

Driver L298N Driver L298N para Motor DC con Arduino - Funcionamiento, Explicación y Conexiones

Hoy en día, la mayoría de puentes H actuales se pueden comprar como circuito integrado, donde los interruptores son transistores. Nos ofrecen la posibilidad de controlar una potencia grande en el motor mediante señales de control de una potencia mucho más reducida.

Así pues, en resumen, los puentes H son componentes que nos ofrecen las siguientes posibilidades:

  • Habilidad para invertir el sentido de giro de un motor
  • Habilidad para utilizar una fuente de alimentación de mayor frecuencia para el motor que para la lógica (normalmente el Arduino que controla el circuito)
  • Habilidad para controlar la potencia del motor (siempre que tenga una entrada «enable»).

 

Pinout del Driver L298N:

Driver L298N Driver L298N para Motor DC con Arduino - Funcionamiento, Explicación y Conexiones

 

 

El comportamiento lógico del Driver L298N como controlador de motor puede resumirse en la siguiente tabla:
(Controlando 4 motores, Motores A por pines 8 y 9, Motores B por 6 y 7 respectivamente)

 

IMPORTANTE: El sentido de giro de los motores dependerán de como se les ha conectado. Recordemos que si conectamos el motor DC en un sentido girará en una dirección y si lo conectamos al revés girará en sentido opuesto. Debemos encontrar que configuración es la que requerimos para el proyecto que estemos realizando.

Freno Rápido: El «freno rápido» es un estado donde ambas mitades del puente H están activadas, creando una conexión directa entre el motor y el voltaje de alimentación. Esto puede hacer que el motor sea difícil de girar y actúe como una especie de freno. En realidad, se podría considerar como un estado de frenado, ya que al activar ambas mitades del puente H, se crea una resistencia eléctrica significativa en el circuito del motor, lo que puede detener rápidamente el movimiento del motor. Sin embargo, la terminología puede variar y algunos podrían referirse a este estado como «freno» mientras que otros podrían preferir términos como «bloqueo» o «parada rápida».

De todas formas, el término «freno rápido» puede no ser el más preciso, y en lugar de eso, podríamos describirlo como un estado de frenado o bloqueo. La clave aquí es que al tener todos los pines en HIGH, estás activando ambas mitades del puente H, creando una resistencia eléctrica en el circuito del motor y, por lo tanto, deteniendo rápidamente su movimiento

 

Aspectos adicionales del Driver L298N, in-depth.

Existen una serie de aspectos que debemos conocer sobre el integrado del Driver L298N y la placa donde se encuentra montado.

Primero, ésta cuenta con 8 diodos que se encargan de manejar la energía que se tiene al desenergizar el motor. Sin ellos, se generaría una diferencia de potencial tan elevada que los transistores de las salidas pueden verse afectados parcial o totalmente.

Segundo, el módulo cuenta con dos condensadores electrolíticos de 220uF/35V. Pero, ¿Cuál es su función? Si estamos desarrollando una placa a medida, ¿debemos incorporarlos? La respuesta es sí. Su función principal es servir de reservorio de energía para el momento inicial donde las salidas son activadas y requieren brevemente una mayor demanda de energía. Son fundamentales para el buen funcionamiento no sólo del módulo, sino del sistema completo.

Finalmente, las salidas del Driver L298N son a base a transistores bipolares, los cuales, al estar activados exhiben una diferencia de potencial entre colector-emisor, que, en conjunto con la corriente de colector, determinan la cantidad de energía que será disipada en forma de calor.

Realizamos una prueba en el laboratorio para determinar cuál es el comportamiento del módulo y qué tanto se asemeja a las especificaciones técnicas. Se empleó una carga electrónica para establecer las diversas corrientes a la salida.

l298 datos tecnicos

Voltaje de saturación de transistor superior, inferior y caída total.

Si detallamos el diagrama interno del L298N se apreciará que existen cuatro semi-puentes compuestos por dos transistores: uno de ellos es el encargado de conectar la fuente (+Vs) hacia la salida, y el otro conecta GND con la salida. Se incluye una circuitería lógica para evitar que ambos transistores se enciendan al mismo tiempo, lo que puede destruir ambos dispositivos.

 

circuito interno del l298 / l298N

 

Caracterizamos entonces cual es la caída de tensión de un transistor superior y otro inferior del semi-puente, obteniéndose la siguiente data:

Corriente (ICE) [mA] Tensión (VCE) transistor superior [mV] Tensión (VCE) transistor inferior [mV]
500 1100 900
1000 1500 1250
1600 1600 1600

 

Posteriormente, probamos la caída de tensión total con respecto a la corriente de salida. En otras palabras, corresponde a cuánta diferencia de tensión existe entre la fuente (VCC) y la carga, a distintas corrientes de salida.

Corriente de salida [mA] Diferencia de potencial total [V]
500 2,01
1000 2,64
1600 3,38

 

Con esta información, se pueden concluir:

  1. A mayor corriente de salida, mayor diferencia de potencial entre lo que se obtiene en ella y la fuente de alimentación. Por lo tanto, si necesitamos energizar un motor de 12V, alimentar el módulo con 14V-16V.

 

  1. El comportamiento del Driver L298N estuvo dentro de las especificaciones detalladas por el fabricante.

 

  1. Se aconseja trabajar a un 80% del máximo del Driver L298N por salida, es decir, 1600mA, con el fin de garantizar un margen de operación segura.

 

  1. Si se necesita mayor corriente, puede colocarse en paralelo ambas salidas, incrementando la capacidad de corriente hasta 3.5A

 

Puedes encontrar el datasheet oficial del Driver L298N pinchando aquí.

 

BONUS: El Driver L298N puede ser empleado para controlar 4 motores girando en un solo sentido, incluyendo el frenado dinámico y control de velocidad, con la precaución de no exceder los 800mA por salida.  Cada una de ellas estará controlada por su correspondiente entrada, es decir, la salida 1 se controla con la entrada 1 y así sucesivamente. Las posibilidades son infinitas, pudiendo no solo energizar motores, sino cualquier carga DC, como por ejemplo un LED de potencia.

L298 CON 4 MOTORES DC

Video ejemplificador del Driver L298N

Links de descarga de los códigos del video:

Descarga pinchando aquí.

 

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Un fraterno abrazo, Mechatronic Store.

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