Arduino教程14--自制风扇「DFR0100 」

【本篇课程内容于 2024年11月14日更新】

>本系教程配套硬件套件：【新版】Arduino入门套件 DFR0100

这次，我们会做一个用按钮控制小风扇。同时会接触两件新元件——继电器、直流电机。继电器，我们可以理解为是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。在这里，继电器是用来控制电机转动的。

元件清单



硬件连接


按下图进行连线，按钮接线与项目【交通信号灯】类似，连接到数字2。按钮一端连接5V，另一端连接GND，并用一个220Ω的电阻作为下拉电阻，以防引脚悬空干扰。继电器有6个引脚，分别标有序号。1，2引脚为继电器的输入信号，分别接Arduino的数字引脚和GND。3，4，5，6为继电器输出的控制引脚，这里只使用4，6两个引脚。我们把继电器想成一个开关，开关也只要用到两个引脚。

图 1 自制风扇连线图

代码示例

Sample code:

//项目 – 自制风扇
int buttonPin = 2;                        // button连接到数字2
int relayPin = 3;                         // 继电器连接到数字3
int relayState = HIGH;                    // 继电器初始状态为HIGH
int buttonState;                          // 记录button当前状态值
int lastButtonState = LOW;                // 记录button前一个状态值
long lastDebounceTime = 0;                  
long debounceDelay = 50;                  //去除抖动时间

void setup() {
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  pinMode(relayPin, OUTPUT);

  digitalWrite(relayPin, relayState);     // 设置继电器的初始状态
}
void loop() {
  int reading = digitalRead(buttonPin);   
//reading用来存储buttonPin的数据
  
  // 一旦检测到数据发生变化，记录当前时间
  if (reading != lastButtonState) {   
    lastDebounceTime = millis();
  } 
  
  // 等待50ms，再进行一次判断，是否和当前button状态相同
  // 如果和当前状态不相同，改变button状态
  // 同时，如果button状态为高（也就是被按下），那么就改变继电器的状态
  if ((millis() - lastDebounceTime) > debounceDelay) {
    if (reading != buttonState) {
      buttonState = reading;
      
      if (buttonState == HIGH) {
        relayState = !relayState;
      }
    }
  }
  digitalWrite(relayPin, relayState);

  // 改变button前一个状态值
  lastButtonState = reading;
}
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代码回顾

代码的大部分内容，基本应该没有什么难度了，主要说下按键去抖的代码进行说明。
去抖代码如下：

if (reading != lastButtonState) {   
    lastDebounceTime = millis();
  } 
if ((millis() - lastDebounceTime) > debounceDelay) {
    if (reading != buttonState) {
     ...
    }
  }
复制代码

reading有变化之后，不是立马就采取相应的行动，而是先“按兵不动”，先看看这个信号是不是“错误信号”，所以再等待一阵，（也就是通过millis来实现这个等待过程的），发现确实是前方发过来的正确信号，然后执行相关动作。这么做的原因是，按键在被按下时，会有个抖动的过程，而不是立马由低变高，或者由高变低。所以这个过程中，可能会产生错误信号，我们通过程序中的这种方法，来解决硬件上的这个问题。

硬件回顾

继电器

我们可以把继电器理解为一个“开关”，实际上是用比较小的电流去控制较大电流的“开关”。这里只是为了让初学者了解继电器工作原理，所以没有使用较大的电源器件，而是选用需要5V就能驱动的直流电机。
我们来看下继电器的内部构造：

这款继电器一共有6个引脚。1，2引脚是用来接Arduino数字引脚和GND。通过数字引脚来驱动继电器。1，2两端为线圈两端。Arduino给HIGH后，线圈中就有电流，线圈就会产生磁性（就像磁铁一样），吸合中间的触片（能听到“哒”一声），常开端（NO）就与公共端导通。相反，如果Arduino给LOW，线圈中没有电流，常闭端（NC）就与公共端导通。所以，电路中我们接了4，6引脚用于控制电机和LED的通断，（当然也可以用引脚3，6）。

直流电机、直流减速电机与舵机的区别

普通直流电机是我们接触比较多的电机。一般只有两个引脚，上电就能转，正负极反接则反向转动。如你所见，它做着周而复始的圆周运动，无法进行角度的控制，不过可以通过电机驱动板，可以对转速进行控制，不过由于普通电机转速过快，所以，一般不直接用在智能小车上。

直流减速电机是在普通电机加上了减速箱，这样便降低了转速，使得普通电机有更广泛的使用空间，比如可以用于智能小车上。同样也可以通过PWM来进行调速。

舵机也是一种电机，它使用一个反馈系统来控制电机的位置，可以用来控制角度。所以，舵机经常用来控制一些机器人手臂关节的转动。


示例代码Moter_Fan_Chinese.rar

下一篇教程：Arduino教程 Lesson 15--红外遥控灯

想调电机转速。两个想当然的想法，均未达到预期效果。

第一个方案是想着在6脚下接一个10k电位器，通过分压来达到电压不同转速不同的效果。结果失败，一动不动。

于是第二个方案，想着通过analogin来读取电位器电压，pwm口接继电器4脚依据模拟口输入来供电电压值。结果是转动了，但都是低速转动，不对旋钮调节做出响应。

想想两个原因是否均为电流不足，130马达参考电流300-400mA，arduino引脚输出最大40mA，至于10k电位器分压... 所以是想当然了。

请问：
1、不知道能不能加个三极管放大下电流来达到驱动效果
2、不知道电机驱动版是什么原理

感觉注释中的“等待50ms”会让人产生误解，以为是有个delay(50)的语句漏写了。但是想想应该是含在紧接着的if语句中的debounceDelay中，不直接delay(50)而设置抖动时间变量是为了照顾不同批次按键质量不一导致的抖动时间有长有短吗？

接线图里的LED灯好像接错了，220R电阻接到正极才亮了起来，按照上图接到负极有点弱弱微光，害怕击穿，赶紧换到正极后正常发亮控制，下图里还没接马达。

为什么我接上继电器串口就失效了？拔掉继电器就又能访问串口

flugkatze 发表于 2014-12-22 21:01
为什么我接上继电器串口就失效了？拔掉继电器就又能访问串口

电源有没有接错

为什么电机转2S左右就自动停止了？

simon_xu 发表于 2014-12-25 23:00
为什么电机转2S左右就自动停止了？

可能是我们这批次的电机电流有点大，你联系下我们的售后吧~

Jane老师的教程贴总是那么细腻

搞不定啊，插上电源风扇直接就转了。唯一的办法就是先不接电扇，然后这时开关可以控制灯开关，然后再插电扇。这时候可以通过按开关打开电扇，但是又关不掉电扇和灯了。。。。。

inv 发表于 2015-1-11 18:47
搞不定啊，插上电源风扇直接就转了。唯一的办法就是先不接电扇，然后这时开关可以控制灯开关，然后再插电扇 ...

电机直接接在UNO上5V和GND能转起来吗？

Jane 发表于 2015-1-12 10:19
电机直接接在UNO上5V和GND能转起来吗？

能，一接电直接就转了，代码没起作用。。。

inv 发表于 2015-1-17 15:45
能，一接电直接就转了，代码没起作用。。。

一直都转吗？有没有出现过一会儿就停了的情况

inv 发表于 2015-1-17 15:45
能，一接电直接就转了，代码没起作用。。。

问题解决了吗？

Q1：为什么设buttonState、lastButtonState 2个中间变量？
Q2：最后一句，什么意思
// 改变button前一个状态值
         lastButtonState = reading;
Q3：int relayState = HIGH;这句不是开始就设置继电器4,6脚连通，灯亮电机转。实际效果是灯亮电机先转2s，然后灯灭电机停。。。然后按按钮灯亮电机转。。。再按按钮灯灭电机停。WHY？

Mr.why 发表于 2015-2-9 23:09
Q1：为什么设buttonState、lastButtonState 2个中间变量？
Q2：最后一句，什么意思
// 改变button前一个状 ...

A1:  buttonState是按钮当前的状态，lastButtonState是记录上一个状态的，意义不同的。
A2: lastButtonState = reading；意思是把按钮改变的状态值赋给lastButtonState用于和下一个状态进行比较。
A3: 先排除是不是接线错误了，如果不是的话，不接电机试试看，灯是不是正常运行

实际效果是灯亮电机先转2s，然后灯灭电机停。。。然后按按钮灯亮电机转。。。再按按钮灯灭电机停。  将电机和button去掉， 只保留继电器和LED灯， 然后使用最简单的测试程序：

int relayPin = 4;                           // 继电器连接到数字8

void setup() {
        pinMode(relayPin, OUTPUT);
       digitalWrite(relayPin, HIGH);       // 设置继电器的初始状态

}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:

}

加电后灯会点亮1s左右， 然后熄灭。 是否继电器本身有问题啊？ 对于初始阶段， 继电器要怎样精准操作呢?

实际效果是灯亮电机先转2s，然后灯灭电机停。。。然后按按钮灯亮电机转。。。再按按钮灯灭电机停。  将电机和button去掉， 只保留继电器和LED灯， 然后使用最简单的测试程序：

int relayPin = 4;                           // 继电器连接到数字8

void setup() {
        pinMode(relayPin, OUTPUT);
       digitalWrite(relayPin, HIGH);       // 设置继电器的初始状态

}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:

}

加电后灯会点亮1s左右， 然后熄灭。 是否继电器本身有问题啊？ 对于初始阶段， 继电器要怎样精准操作呢?

simonliying 发表于 2015-3-13 11:32
实际效果是灯亮电机先转2s，然后灯灭电机停。。。然后按按钮灯亮电机转。。。再按按钮灯灭电机停。  将电机 ...

你检查下是不是继电器没有连接好，继电器那个引脚比较短，会不会出现没接触好的原因。。

继电器的管脚是很短。 是否接触面包班良好我也很难判断。 从自制风扇的表现上来看， 只要过了头1-2秒， 整个操作是正常的，表明继电器的在后面工作是正常的。 就是初始加电的表现不正常。 版主有用新版开发者套件里的继电器和面包板试过吗？

simonliying 发表于 2015-3-13 17:52
继电器的管脚是很短。 是否接触面包班良好我也很难判断。 从自制风扇的表现上来看， 只要过了头1-2秒， 整 ...

回头我试试看哈~

simonliying 发表于 2015-3-13 17:52
继电器的管脚是很短。 是否接触面包班良好我也很难判断。 从自制风扇的表现上来看， 只要过了头1-2秒， 整 ...

2s，是板子重启的时间，您可以把int relayState = HIGH;  改成int relayState = LOW；规避了会自动变化的现象。

我是刚买的套件，也是这个问题啊。按下按钮后要么是闪灭，要么是转2s后停止。LED和电机是同步的，去掉电机只要LED，也是同样。反复几次后，WINDOWS提示ARDUINO在USB口上有电涌，怕把电脑弄坏了，就没有再试。

应该是继电器的问题吧？

我接通电源也是直接电机转了，所以我把电机放在继电器5脚，默认relayState=LOW。

另外我有个问题是关于直流电机对IR的干扰，我用IR电源键控制继电器（开关）进而控制直流电机，启动电机没有问题，但是电机一旦启动，

用于监控红外的串口就是各种错误码刷屏了，根本停不下来。。。

void loop() 
{
    //是否接收到解码数据,把接收到的数据存储在变量results中
    if (irrecv.decode(&results)) 
    {
        //接收到的数据以16进制的方式在串口输出
        Serial.println(results.value, HEX); 

        //如果红外的电源键，则处理直流电机开关（继电器）
        if(results.value == 0xFD00FF)
        {
          relayState = !relayState;             // 取反      
          digitalWrite(relayPin,relayState);    // 改变继电器状态        
        }
        irrecv.resume();                        // 继续等待接收下一组信号
    }    
}
复制代码