Драйвер двигателя для Arduino Pololu DRV8835, 2 канала, 1,2 А (пик. 1,5 А), 1,5-11 В, защита от обратного напряжения, PWM до 250

Этот небольшой шилд представляет собой простой и экономичный способ управления двумя небольшими щеточными двигателями постоянного тока с помощью платы Arduino или Arduino-совместимой платы. Интегрированный двухмоторный драйвер DRV8835 позволяет ему работать в диапазоне напряжений от 1,5 В до 11 В, что делает его отличным вариантом для управления низковольтными двигателями. Щит может обеспечивать постоянный ток 1,2 А (пик. 1,5 А) на двигатель или постоянный ток 2,4 А (пик. 3 А) на один двигатель при настройке с обоими каналами, подключенными параллельно.

ОПИСАНИЕ

Обзор

Этот шилд драйвера двигателя и соответствующая библиотека Arduino позволяют легко управлять парой двунаправленных коллекторных двигателей постоянного тока с помощью Arduino или совместимой платы, например, A-Star 32U4 Prime. На плате установлены компоненты Texas Instruments’ Микросхема драйвера двигателя с двумя мостовыми Н-схемами DRV8835 позволяет работать в диапазоне напряжений от 1,5 В до 11 В, что делает ее особенно подходящей для управления небольшими низковольтными двигателями. Щит может обеспечивать постоянную подачу тока 1,2 А на канал и выдерживать пиковые токи до 1,5 А на канал в течение нескольких секунд, а каналы можно опционально настроить для параллельной работы, чтобы подавать в два раза больше тока на один двигатель.

Щит поставляется полностью укомплектованным SMD-компонентами, включая драйвер DRV8835 и полевой транзистор для защиты от обратной полярности батареи; В комплект поставки входят штыревые контакты для сопряжения с Arduino и клеммные колодки для подключения двигателей и питания, но они не припаяны (см. раздел «Сборка с прилагаемым оборудованием» ниже).

Щит использует цифровые контакты 7, 8, 9 и 10 для своих линий управления, хотя назначение контактов управления можно настроить, если значения по умолчанию неудобны. Он должен быть совместим с любой платой, имеющей стандартное расположение выводов Arduino и возможность генерации сигналов ШИМ на выводах 9 и 10. Совместимые платы управления включают в себя:

• A-Star 32U4 Прайм
• Ардуино Уно
• Ардуино Леонардо
• Arduino Дуэ
• Ардуино Мега 2560

Этот шилд предназначен для предоставления недорогого базового варианта драйвера двигателя для Arduino, поэтому он намного меньше типичных шилдов Arduino и не включает в себя сквозные, наращиваемые разъемы. Для более мощных драйверов с большим количеством вариантов конфигурации ознакомьтесь с нашими более крупными щитами драйверов двигателей MC33926 и VNH5019.

Если вам нужна более высоковольтная альтернатива этому щиту, рассмотрите щит с двумя драйверами двигателей A4990. У нас также есть аналогичный комплект драйвера двигателя DRV8835 для Raspberry Pi Model B+, а также меньший носитель DRV8835 (и еще меньший одноканальный носитель DRV8838) для тех, кто использует другой контроллер или имеет более жесткие ограничения по пространству.

Функции

• Драйвер двигателя с двумя мостовыми схемами: может управлять двумя двигателями постоянного тока или одним биполярным шаговым двигателем
• Напряжение питания двигателя: от 1,5 В до 11 В
• Напряжение питания логики от 2 В до 7 В
• Выходной ток: 1,2 А постоянный (1,5 А пиковый) на двигатель
• Выходы двигателей можно подключать параллельно, чтобы обеспечить подачу постоянного тока 2,4 А (пикового тока 3 А) на один двигатель.
• Работа ШИМ до 250 кГц (ультразвуковые частоты обеспечивают более тихую работу двигателя)
• Два возможных режима интерфейса: ФАЗА/ВКЛЮЧЕНИЕ (по умолчанию – один вывод для направления, другой для скорости) или ВХОД/ВХОД (выходы в основном зеркально отражают входы)
• При наличии подходящего напряжения питания двигателя шилд может подавать питание непосредственно на базу Arduino.
• Библиотека Arduino позволяет легко начать использовать эту плату в качестве шилда драйвера двигателя.
• Распиновку Arduino можно настроить, если стандартная распиновка неудобна.
• Защита от обратного напряжения в сети питания двигателя
• Блокировка при пониженном напряжении и защита от перегрузки по току и перегрева

Сборка с включенным крепежом

Прежде чем подключить шилд к Arduino, необходимо прикрепить штыревые контакты к нижней части платы (стороне без каких-либо компонентов или текста), припаяв их к соответствующим отверстиям. Щит поставляется с 15-контактным разъемом 0.1″ прямая разделяющаяся полоса мужского разъема, которую можно разбить на более мелкие части и использовать для этой цели. Четыре отверстия вдоль левой стороны платы (VCC, GND, GND и AVIN) и все пять отверстий вдоль правой стороны платы (цифровые контакты 6–10) должны быть соединены со штыревыми разъемами, чтобы шилд мог выполнить соответствующие подключения к Arduino. После сборки один из простых способов убедиться, что вы правильно подключаете шилд к Arduino, — это совместить зазор между контактами 7 и 8 на шилде с зазором между контактами 7 и 8 на гнездовых разъемах Arduino.

Если вам нужна возможность питания Arduino от платы расширения, вы можете припаять два штыревых контакта к нижнему левому углу платы (в поле шелкографии рядом с меткой VOUT). Эти контакты должны быть направлены вверх, в сторону от Arduino. Если затем подключить к этим контактам прилагаемый синий закорачивающий блок (как показано на собранном рисунке выше), защищенное от обратной полярности питание экрана будет поступать на Arduino через его контакт VIN. Дополнительную информацию по этому вопросу, включая некоторые важные предупреждения, см. в разделе «Использование щитка» ниже.

В комплект входят три 2-контактные клеммные колодки размером 5 мм для простого подключения двигателя и питания к щитку после их соединения и пайки в шесть больших сквозных отверстий. В качестве альтернативы можно припаять 0.1″ штыревые контакты разъема в меньшие сквозные отверстия над отверстиями клеммной колодки, или вы можете просто припаять провода непосредственно к экрану.

Дополнительные закорачивающие блоки и штыревые контакты, выходящие за рамки имеющихся, можно использовать для внесения более сложных дополнительных изменений в щит, таких как переназначение управляющих контактов или параллельное подключение выходов.

Arduino — этоне включено.

Использование щита

Плата подключается к цифровым контактам Arduino 6, 7, 8, 9 и 10 с одной стороны и к контактам Arduino VIN, GND, GND и 5V/VCC с другой стороны. Верхний левый угол шилда частично блокирует контакт 3,3 В Arduino, но эту область платы (отмеченную белой шелкографической рамкой) можно снять при необходимости, чтобы обеспечить доступ. Щит также блокирует цифровой вывод 6 Arduino, но обеспечивает альтернативные точки доступа к этому выводу через соседние сквозные отверстия. Плата не использует вывод 6 ни для чего.

В состоянии шилда по умолчанию шилд драйвера двигателя и Arduino питаются отдельно, хотя у них общая земля, а шина 5 В Arduino служит в качестве логического питания шилда. При таком использовании Arduino должен питаться через USB, разъем питания или контакт VIN, а на плату расширения должно подаваться напряжение от 1,5 В до 11 В через большие контакты VIN и GND. Не рекомендуется пытаться запитать шилд от Arduino, так как это может привести к протеканию больших токов через тонкие дорожки. Однако, если блок питания двигателя подходит, можно питать Arduino от платы расширения. Это можно сделать, установив перемычку между контактами экрана в нижнем левом углу, обозначенными VOUT и AVIN, которая подключает напряжение питания двигателя с защитой от обратной полярности к контакту VIN платы Arduino для питания Arduino. В этой конфигурации разъем питания Arduino должен оставаться постоянно отключенным.

По умолчанию плата работает в режиме PHASE/ENABLE, в котором сигнал ШИМ, подаваемый на вывод ENABLE, определяет скорость двигателя, а цифровое состояние вывода PHASE определяет направление вращения двигателя. Контакты Arduino 9 и 7 используются для управления скоростью и направлением двигателя 1 соответственно, а контакты 10 и 8 управляют скоростью и направлением двигателя 2. В таблице ниже показано, как входы влияют на выходы в этом режиме:

Режим PHASE/ENABLE подойдет для большинства приложений.

Настройка платы для режима IN/IN

Режим работы драйвера контролируется выводом MODE, который по умолчанию подключается к VCC для выбора режима PHASE/ENABLE. Чтобы изменить режим, найдите пару 0.1″ сквозные отверстия в верхней левой части платы с надписью «MODE» и с помощью ножа разрежьте дорожку, соединяющую эти два элемента на нижней стороне печатной платы. Поскольку вывод MODE имеет внутренний подтягивающий резистор, достаточно отключить его соединение с VCC, чтобы переключить интерфейс управления на IN/IN, что обеспечивает немного более расширенные возможности управления, как описано в таблице ниже:

После того, как дорожка между двумя контактами перерезана, можно использовать пару штыревых контактов и закорачивающий блок для управления режимом: при включенном закорачивающем блоке режим — ФАЗА/ВКЛЮЧЕНИЕ; при выключенном режиме — IN/IN.

Настройка платы для одноканального режима (параллельные выходы)

Чтобы использовать два канала двигателя параллельно для управления одним двигателем, важно гарантировать, что оба канала всегда будут получать одни и те же сигналы управления, поэтому процесс реконфигурации начинается с изменения входов управления. Сначала найдите группу 2×5 числа 0,1″ сквозные отверстия вдоль правой стороны платы. Эти отверстия проходят параллельно контактам 6–10, а дорожки между ними на нижней стороне печатной платы эффективно связывают контакты Arduino с управляющими контактами DRV8835. Если вы хотите переназначить один из этих управляющих контактов, вы можете вырезать нужную дорожку ножом, а затем проложить провод от внутреннего отверстия к новому контакту Arduino. Для переназначения для одноканального режима необходимо перерезать одну дорожку PWM (9 или 10) и одну дорожку DIR (7 или 8); разрежьте 10 и 8, чтобы управлять обоими выходами с входных контактов двигателя 1, или разрежьте 9 и 7, чтобы управлять обоими выходами с входных контактов двигателя 2. Если затем припаять ряд штыревых разъемов вдоль внутреннего ряда отверстий, можно безопасно соединить обе линии PWM и обе линии DIR вместе с помощью закорачивающих блоков. В этой конфигурации две неразрезанные линии управления Arduino определяют поведение обоих каналов двигателя.

Последний шаг — соединить выходные каналы вместе. Самый простой способ сделать это — припаять штыревые контакты к двум парам отверстий, обозначенных буквой “A”. и “Б” около выводов двигателя. Установка закорачивающих блоков на этих парах контактов соединяет M1A с M2A и M1B с M2B, что, в свою очередь, означает, что вы можете получить до 3 А от точек подключения для любого канала (например, вы можете подключить свой двигатель только к клеммным колодкам M1A и M1B, а не пытаться найти способ подключить его ко всем четырем выходам двигателя).

Реальные соображения по рассеиванию мощности

В техническом описании DRV8835 рекомендуется максимальный непрерывный ток 1,5 А на канал двигателя. Однако сама по себе микросхема будет перегреваться при меньших токах. Например, в наших тестах при комнатной температуре без принудительной циркуляции воздуха чип смог выдавать 1,5 А на канал в течение примерно 15 секунд, после чего сработала тепловая защита чипа и отключила выходы двигателя, в то время как непрерывный ток 1,2 А на канал поддерживался в течение многих минут, не вызывая теплового отключения. Фактический ток, который вы можете подать, будет зависеть от того, насколько хорошо вы сможете поддерживать охлаждение привода двигателя. Печатная плата носителя предназначена для отвода тепла от микросхемы драйвера двигателя, но производительность можно улучшить, добавив радиатор. Наши испытания проводились при 100% рабочем цикле; ШИМ-управление двигателем приведет к дополнительному нагреву, пропорциональному частоте.

Принципиальная схема

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДЕТАЛИ

Размеры

• Размер: 2.0″ &время; 0,56&Прайм;
  (без прилагаемого оборудования)
• Вес: 2,3 г.
  (без прилагаемого оборудования)

Общие характеристики

• Драйвер двигателя: DRV8835
• Каналы мотора: 2
• Минимальное рабочее напряжение: 1,5 В
  (сам DRV8835 имеет минимальное напряжение питания двигателя 0 В, но схема защиты платы от обратного напряжения ограничивает минимум до 1,5 В)
• Максимальное рабочее напряжение: 11 В
• Непрерывный выходной ток на канал: 1,2 А
  (типичные результаты при 100% рабочем цикле при комнатной температуре)
• Пиковый выходной ток на канал: 1,5 А
• Непрерывный параллельный выходной ток: 2,4 А
  (типичные результаты при 100% рабочем цикле при комнатной температуре)
• Максимальная частота ШИМ: 250 кГц
• Защита от обратного напряжения?: Да

РЕСУРСЫ

Загрузка файлов

• Схема Pololu DRV8835 Dual Motor Driver Shield для Arduino (214k pdf)
  Печатная принципиальная схема для Pololu DRV8835 Dual Motor Driver Shield для Arduino.
• Техническое описание драйвера двигателя Texas Instruments DRV8835 (1 МБ pdf)

Рекомендованные ссылки

• Библиотека Arduino для Pololu DRV8835 Dual Motor Driver Shield
  Эта библиотека для Arduino упрощает взаимодействие с Pololu DRV8835 Dual Motor Driver Shield и управление парой коллекторных двигателей постоянного тока. Он был специально протестирован с Uno R3, Leonardo, Mega 2560 R3, Due и Duemilanove (ATmega328P). Образец эскиза включен в библиотеку.
• Страница продукта Texas Instruments DRV8835
  Страница продукта Texas Instruments для DRV8835, где вы можете найти последнюю версию технического описания и дополнительные ресурсы.