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1.3.1 Motore
=============

Introduzione
-----------------

In questa lezione, impareremo a utilizzare l'L293D per controllare un motore 
DC, facendolo ruotare in senso orario e antiorario. Poiché il motore DC 
richiede una corrente elevata, per ragioni di sicurezza useremo il Modulo 
di Alimentazione per alimentare i motori.

Componenti
-------------

.. image:: img/list_1.3.1.png


Principio
-----------

**L293D**

L'L293D è un driver motore a 4 canali integrato in un chip ad alta tensione e 
corrente. È progettato per collegarsi a livelli logici standard DTL, TTL, e per 
azionare carichi induttivi (come relè, motori DC, motori passo-passo) e transistor 
per il controllo di potenza. I motori DC convertono l’energia elettrica in energia 
meccanica e sono ampiamente usati per il loro eccellente controllo della velocità.

Guarda l'immagine dei pin di seguito. L'L293D ha due pin (Vcc1 e Vcc2) per 
l'alimentazione: Vcc2 alimenta il motore, mentre Vcc1 alimenta il chip. 
Dato che qui utilizziamo un motore DC di piccole dimensioni, collega entrambi 
i pin a +5V.

.. image:: img/image111.png


La figura seguente mostra la struttura interna dell'L293D. Il pin EN è un pin 
di abilitazione e funziona solo con livello alto; A rappresenta l’ingresso e Y 
l’uscita. La relazione tra essi è mostrata in basso a destra. Quando EN è alto, 
se A è alto, Y emette livello alto; se A è basso, Y emette livello basso. Quando 
EN è basso, l'L293D non funziona.

.. image:: img/image334.png


**Motore DC**

.. image:: img/image114.jpeg


Questo è un motore DC a 5V. Ruota quando viene alimentato con una tensione tra 
i due terminali. Per comodità, puoi saldare i pin.

.. image:: img/image335.png


**Modulo di Alimentazione**

In questo esperimento, sono necessarie correnti elevate per alimentare il 
motore, soprattutto durante l’avvio e l’arresto, il che potrebbe interferire 
con il funzionamento del Raspberry Pi. Pertanto, alimentiamo separatamente il 
motore con questo modulo per garantire stabilità e sicurezza.

È sufficiente collegarlo alla breadboard per fornire alimentazione. Fornisce 
una tensione di 3,3V e 5V, e puoi selezionare l’opzione tramite un ponticello 
incluso.

.. image:: img/image115.png


Diagramma Schematico
------------------------

Collega il modulo di alimentazione alla breadboard e inserisci il ponticello 
sul pin da 5V, quindi erogherà una tensione di 5V. Collega il pin 1 dell'L293D 
a GPIO22, impostandolo su livello alto. Collega il pin2 a GPIO27 e il pin7 a 
GPIO17, impostando uno dei pin su alto e l’altro su basso. In questo modo puoi 
cambiare la direzione di rotazione del motore.

.. image:: img/image336.png


Procedure Sperimentali
--------------------------

**Passo 1:** Costruisci il circuito.

.. image:: img/1.3.1.png
    :width: 800



.. note::
    Il modulo di alimentazione può essere collegato a una batteria da 9V 
    tramite il connettore 9V incluso nel kit. Inserisci il ponticello del 
    modulo di alimentazione nella striscia da 5V della breadboard.

.. image:: img/image118.jpeg


Per gli Utenti del Linguaggio C
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

**Passo 2**: Accedi alla cartella del codice.

.. raw:: html

    <run></run>
    
.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/1.3.1/

**Passo 3**: Compila.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 1.3.1_Motor.c -lwiringPi

**Passo 4**: Esegui il file eseguibile sopra.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

Quando il codice viene eseguito, il motore ruota prima in senso orario 
per 5s, quindi si ferma per 5s. Successivamente ruota in senso antiorario 
per 5s e si ferma di nuovo per 5s. Questa sequenza di azioni verrà eseguita 
ripetutamente.

.. note::

    Se il programma non funziona, o se appare l’errore: \"wiringPi.h: No such file or directory\", consulta :ref:`Il codice C non funziona?`.
**Codice**

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <stdio.h>

    #define MotorPin1       0
    #define MotorPin2       2
    #define MotorEnable     3

    int main(void){
        int i;
        if(wiringPiSetup() == -1){ //in caso di errore di inizializzazione stampa il messaggio
            printf("setup wiringPi failed !");
            return 1;
        }
        
        pinMode(MotorPin1, OUTPUT);
        pinMode(MotorPin2, OUTPUT);
        pinMode(MotorEnable, OUTPUT);
        while(1){
            printf("Clockwise\n");
            delay(100);
            digitalWrite(MotorEnable, HIGH);
            digitalWrite(MotorPin1, HIGH);
            digitalWrite(MotorPin2, LOW);
            for(i=0;i<3;i++){
                delay(1000);
            }

            printf("Stop\n");
            delay(100);
            digitalWrite(MotorEnable, LOW);
            for(i=0;i<3;i++){
                delay(1000);
            }

            printf("Anti-clockwise\n");
            delay(100);
            digitalWrite(MotorEnable, HIGH);
            digitalWrite(MotorPin1, LOW);
            digitalWrite(MotorPin2, HIGH);
            for(i=0;i<3;i++){
                delay(1000);
            }

            printf("Stop\n");
            delay(100);
            digitalWrite(MotorEnable, LOW);
            for(i=0;i<3;i++){
                delay(1000);
            }
        }
        return 0;
    }

**Spiegazione del Codice**

.. code-block:: c

    digitalWrite(MotorEnable, HIGH);

Abilita l’L293D.

.. code-block:: c

    digitalWrite(MotorPin1, HIGH);
    digitalWrite(MotorPin2, LOW);

Imposta un livello alto per 2A (pin 7); poiché 1,2EN (pin 1) è a livello alto, 
2Y emetterà un livello alto.

Imposta un livello basso per 1A, così 1Y emetterà un livello basso e il motore 
inizierà a ruotare.

.. code-block:: c

    for(i=0;i<3;i++){
    delay(1000);
    }

Questo ciclo è un ritardo per 3*1000ms.

.. code-block:: c

    digitalWrite(MotorEnable, LOW)

Quando 1,2EN (pin1) è a livello basso, l’L293D non funziona. Il motore si ferma.

.. code-block:: c

    digitalWrite(MotorPin1, LOW)
    digitalWrite(MotorPin2, HIGH)

Inverte la direzione della corrente nel motore, facendolo ruotare nel senso opposto.

Per Utenti del Linguaggio Python
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

**Passo 2**: Accedi alla cartella del codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python

**Passo 3**: Esegui.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 1.3.1_Motor.py

Quando il codice viene eseguito, il motore ruota prima in senso orario per 5s, 
poi si ferma per 5s, successivamente ruota in senso antiorario per 5s, e si 
ferma di nuovo per 5s. Questa sequenza di azioni si ripete continuamente.

**Codice**

.. note::

    È possibile **Modificare/Reimpostare/Copiare/Eseguire/Arrestare** il codice qui sotto. Tuttavia, prima è necessario spostarsi nel percorso del codice sorgente, come ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python``. 
    
.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    #!/usr/bin/env python3

    import RPi.GPIO as GPIO
    import time
    
    # Imposta i pin
    MotorPin1   = 17
    MotorPin2   = 27
    MotorEnable = 22
    
    def setup():
    	# Imposta la numerazione GPIO in modalità BCM
    	GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    	# Configura i pin come output
    	GPIO.setup(MotorPin1, GPIO.OUT)
    	GPIO.setup(MotorPin2, GPIO.OUT)
    	GPIO.setup(MotorEnable, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)
    
    # Definisce una funzione per controllare il motore
    # direzione deve essere 
    # 1 (orario), 0 (fermo), -1 (antiorario)
    def motor(direction):
    	# Rotazione in senso orario
    	if direction == 1:
    		# Imposta direzione
    		GPIO.output(MotorPin1, GPIO.HIGH)
    		GPIO.output(MotorPin2, GPIO.LOW)
    		# Abilita il motore
    		GPIO.output(MotorEnable, GPIO.HIGH)
    		print ("Clockwise")
    	# Rotazione in senso antiorario
    	if direction == -1:
    		# Imposta direzione
    		GPIO.output(MotorPin1, GPIO.LOW)
    		GPIO.output(MotorPin2, GPIO.HIGH)
    		# Abilita il motore
    		GPIO.output(MotorEnable, GPIO.HIGH)
    		print ("Counterclockwise")
    	# Stop
    	if direction == 0:
    		# Disabilita il motore
    		GPIO.output(MotorEnable, GPIO.LOW)
    		print ("Stop")
    
    def main():
    
    	# Crea un dizionario per rendere lo script più leggibile
    	# CW per orario, CCW per antiorario, STOP per fermare
    	directions = {'CW': 1, 'CCW': -1, 'STOP': 0}
    	while True:
    		# Rotazione in senso orario
    		motor(directions['CW'])
    		time.sleep(5)
    		# Fermo
    		motor(directions['STOP'])
    		time.sleep(5)
    		# Rotazione in senso antiorario
    		motor(directions['CCW'])
    		time.sleep(5)
    		# Fermo
    		motor(directions['STOP'])
    		time.sleep(5)
    
    def destroy():
    	# Ferma il motore
    	GPIO.output(MotorEnable, GPIO.LOW)
    	# Rilascia le risorse
    	GPIO.cleanup()    
    
    # Se si esegue direttamente questo script:
    if __name__ == '__main__':
    	setup()
    	try:
    		main()
    	# Quando viene premuto 'Ctrl+C', il programma
    	# eseguirà destroy().
    	except KeyboardInterrupt:
    		destroy()

**Spiegazione del Codice**

.. code-block:: python

    def motor(direction):
        # Rotazione oraria
        if direction == 1:
            # Imposta direzione
            GPIO.output(MotorPin1, GPIO.HIGH)
            GPIO.output(MotorPin2, GPIO.LOW)
            # Abilita il motore
            GPIO.output(MotorEnable, GPIO.HIGH)
            print ("Clockwise")
    ...

Crea una funzione **motor()** il cui parametro è direzione. Quando la 
condizione direction=1 è soddisfatta, il motore ruota in senso orario; 
se direction=-1, ruota in senso antiorario; e quando direction=0, si ferma.

.. code-block:: python

    def main():
        # Crea un dizionario per rendere lo script più leggibile
        # CW per orario, CCW per antiorario, STOP per fermo
        directions = {'CW': 1, 'CCW': -1, 'STOP': 0}
        while True:
            # Rotazione oraria
            motor(directions['CW'])
            time.sleep(5)
            # Fermo
            motor(directions['STOP'])
            time.sleep(5)
            # Rotazione antioraria
            motor(directions['CCW'])
            time.sleep(5)
            # Fermo
            motor(directions['STOP'])
            time.sleep(5)
        
Nella funzione main(), crea un dizionario directions[], dove CW è uguale a 1, 
CCW è uguale a -1, e 0 si riferisce al comando Stop.

Quando il codice viene eseguito, il motore ruota inizialmente in senso orario 
per 5 secondi, poi si ferma per altri 5 secondi. Successivamente ruota in senso 
antiorario per 5 secondi, e infine si ferma di nuovo per 5 secondi. Questa sequenza di azioni si ripeterà.

Ora dovresti vedere le pale del motore ruotare.

Immagine del Fenomeno
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.. image:: img/image119.jpeg