DIY聲光動作秀：用Arduino和Raspberry Pi打造有趣的聲光動態專題

　　本書將帶領你由淺入深地用Arduino和Raspberry Pi創造並控制動作、燈光與聲音，從基礎開始進行各種動態實驗和專題！

　　Arduino是一臺簡單又容易上手的微控制器，而Raspberry Pi則是一臺微型的Linux電腦。本書將清楚說明Arduino和Raspberry Pi之間的差異、使用時機和最適合的用途。

　　透過這兩種平價又容易取得的平臺，我們可以學習控制LED、各類馬達、電磁圈、交流電裝置、加熱器、冷卻器和聲音，甚至還能學會透過網路監控這些裝置的方法！我們將用容易上手、無須焊接的麵包板，讓你輕鬆開始動手做有趣又富教育性的專題。

　　在本書中，你將：
　　1、用Arduino和線性致動器打造壓罐器。
　　2、用Arduino為你的盆栽澆水。
　　3、用LED打造個人交通號誌。
　　4、用Arduino打造隨機氣球爆破器。
　　5、用自製的恆溫冷卻器為飲料降溫。
　　6、理解並應用PID控制演算法。
　　7、用Raspberry Pi打造會隨Twitter發文舞動的布偶派對！

　　學習控制機械裝置與系統，接著進入物聯網（IoT）的世界，連結今日最尖端的科技吧！

本書特色

　　◎清楚說明Arduino和Raspberry Pi之間的差異、使用時機和最佳用途！
　　◎從基礎開始，熟悉並完成各種動作、燈光與聲音實驗專題。
　　◎詳細製作步驟與程式說明，輔以全彩圖表與照片，清晰易懂！
　　◎學習控制LED、各類馬達、加熱器、冷卻器和聲音等裝置，以及透過網路監控裝置的方法！
 

作者簡介

西蒙‧孟克Simon Monk

　　全職作家，為自造者撰寫了許多電子學相關書籍。他最知名的著作包括《Programming Arduino: Getting Started with Sketches》、《The Raspberry Pi Cookbook》和《Hacking Electronics》。在寫作之餘，他也和妻子琳達一同經營MonkMakes.com網站，生產和販售與西蒙的著作相關的各類套件和產品。你可以在Twitter上追蹤西蒙的消息，也可以在simonmonk.org網站找到更多著作資訊。

譯者簡介

屠建明

　　全職譯者，愛丁堡大學文學畢業生，也曾主修電機。對任何科技新知都有濃厚的興趣。譯有《圖解電子實驗續篇》。
 

第8章 進階馬達控制

在前一章中，我們進展到能控制馬達的速度，但還沒開始控制它的轉動方向。我們會在本章節探討幾種可以控制馬達方向的方法，包含一些特殊功能IC和專為控制直流馬達方向和轉速的模組。

馬達能夠反轉是個方便的功能。舉例來說，我們會看到用直流馬達以一個方向開門、開窗，再以反方向關起來的線性致動器。同樣的道理，如果我們要做一臺機器人，也會想讓它有可以雙向轉動的輪子。

假設一個馬達有A和B兩個電極（圖8-1）。

當A為正極、B為負極，馬達會往其中一個方向旋轉。如果逆轉電極的極性，馬達則會往反方向轉動。
因此，如果我們要控制馬達的方向，就要有方法來逆轉供應給馬達的電流極性。這個方法就是使用一種名為「H橋」的電路。

H橋

圖8-1是H橋的原理。我們會先從開關開始，然後再進展到使用電晶體和IC。

如果四個開關都是開路狀態，電流就不會流經馬達。但如果S1和S4為閉路，但S2和S3為開路（如圖8-2所示），則電流會從電源正極通過馬達的A端子，經過馬達和S4，到達電源負極，此時馬達會往一個方向轉動。

如果換成S1和S4為開路，而S3和S2為閉路，正極電源會通往馬達的B端子並流經馬達和S2來逆轉馬達的方向。

表8-1整理了各條件下的馬達行為；0代表開關為開路、1代表閉路（有通電），而X代表開關的狀態沒有影響。

我們已經討論過以H橋切換馬達方向的方法，但還有其他開關設定的組合需要知道。

首先，相當明顯地：如果所有開關都是開路，則不會有電力到達馬達，所以它會很快停止。

很重要的一點是：有些開關的組合會直接連接電源的正極和負極，這個情況稱為短路，而且很可能會造成災情，因為會有極大量的電流通過。

另一種情況是沒有短路，但有把馬達的腳位連接在一起的效果，並產生使馬達煞車的有趣效應；如果原本在轉動會快速停止，而如果原本是靜止會抵抗轉動它的力量。因此，如果馬達是用來驅動玩具車的輪子，則使用煞車模式可以阻止在斜坡上的車子往下滑。