Zaloguj
Płytka umożliwia sterowanie dwóch silników prądu stałego, średniej mocy (prąd szczytowy 3,6 A) oraz zasilanie płytki MKR w szerokim zakresie napięcia wejściowego 6...32 VDC. Dodatkowo wyposażono ją w złącza JST4 (2 mm) przeznaczone do przyłączenia zewnętrznych czujników (A0...A5, D0, D1), doprowadzania magistrali I²C i komunikacji szeregowej UART.
Układ sterownika silników jest oparty o specjalizowany układ scalony drivera DRV8871 firmy Texas Instruments. Zawiera on wszystkie elementy niezbędne dla sterowania szczotkowym silnikiem prądu stałego: dwa półmostki MOSFET z małą rezystancją Rdson i bezstratnym układem pomiaru prądu silnika, niewymagającym elementów zewnętrznych, logikę zabezpieczającą i pompę ładunku do sterowania tranzystorów mocy, wbudowany układ zabezpieczeń przeciążeniowych i termicznych oraz wejściową logikę sterującą.
Wbudowany czujnik prądu silnika nie wymaga zewnętrznego rezystora pomiarowego, ale w dalszym ciągu możliwa jest zmiana maksymalnego prądu uzwojeń poprzez dobór rezystora dołączonego do wyprowadzenia Ilim wg wzoru Ilim=64/RIlim [kV/kΩ]. W prototypie prąd ustalono na około 2 A, co odpowiada rezystancji RIlim=33 kΩ. Minimalna wartość rezystora jest ustalona na 15 kΩ. Sterowanie kierunkiem obrotów odbywa się w konwencji L/R za pomocą wejść IN1/IN2, zgodnie z tabelą zamieszczoną na rysunku 1.
Schemat ideowy płytki sterownika pokazano na rysunku 2. Napięcie zasilania silników VM doprowadzone przez złącze VM zasila układy U1 i U2. Kondensator CE1 filtruje zasilanie. Należy pamiętać, że to minimalna wartość pojemności i w zewnętrznym zasilaczu powinien być "bank" kondensatorów o pojemności zdolnej do zapewnienia stabilnego zasilania sterownika. Rezystory R1 i R2 powinny być dobrane do konkretnego modelu silnika, zgodnie ze wzorem na Rilim.
Do zasilania płytki wykorzystano napięcie zasilające silniki (na przykład, z pakietu 2S...6S Li-Po). Na płytce wbudowano impulsową przetwornicę napięcia o szerokim zakresie napięcia wejściowego (6...32 V) typu LTC3630 (U3). Dla podanych na schemacie wartości elementów układ dostarcza napięcie 5 V/200 mA, co wystarcza z zapasem dla płytki i kilku typowych czujników.
Do złącz GPIO jest doprowadzone 6 portów analogowych A0...A5, dwie linie cyfrowe D0, D1 oraz porty szeregowy (Serial1) i I²C. Ze względu na ograniczoną ilość miejsca złącza GPIO mają raster 2 mm - są to typowe, 4-pinowe złącza JST. Uwaga! Sygnały płytki są zgodne ze standardem 3,3 V. Dołączenie napięcia 5 V spowoduje uszkodzenie GPIO.
Sterownik zmontowano na niewielkiej dwustronnej płytce drukowanej, której schemat montażowy pokazano na rysunku 3. Dla zachowania niewielkich wymiarów płytki złącza są montowane od spodu. Montaż jest typowy i nie wymaga opisywania. Należy jedynie poprawnie przylutować pady termiczne układów U1 oraz U2. W przypadku forsownej pracy modułu warto zaopatrzyć układy driverów w niewielkie radiatory SO8 przyklejone klejem termoprzewodzącym.
A teraz można zabrać się za tworzenie aplikacji sterującej. Powodzenia!
Adam Tatuś, EP
