Размеры колеса ардуино

Драйвер моторов с управляющим контроллером, FLASH-I2C

Общие сведения:

Модуль — Драйвер моторов с управляющим контроллером, I2C-flash — является драйвером коллекторных моторов с управлением по шине I2С.

Модуль относится к серии «Flash», а значит к одной шине I2C можно подключить более 100 модулей, так как их адрес на шине I2C (по умолчанию 0x09), хранящийся в энергонезависимой памяти, можно менять программно.

Для запуска мотора достаточно передать модулю число, определяющее коэффициент заполнения ШИМ от 0 до ±100%, значение определяет скорость, а знак, направление вращения мотора.

Модуль позволяет блокировать (стопорить) и освобождать вал остановленного (останавливаемого) мотора. В первом случае остановка мотора осуществляется с резким торможением и последующим удержанием вала, а во втором, торможение осуществляется плавно, по инерции, без удержания вала.

Модуль может получать данные с магнитного или оптического энкодера установленного на ротор мотора. В таком случае модулю нужно задать количество магнитов или оптических щелей энкодера. После чего скорость можно задавать не только коэффициентом заполнения ШИМ, но и количеством полных оборотов в минуту. Наличие энкодера позволит не только задавать скорость, но и получать реальную скорость вала и количество совершённых оборотов, даже если он вращается посредством внешних сил. Если на роторе мотора установлен редуктор, то модулю нужно указать его передаточное отношение.

Видео:

Спецификация:

  • Напряжение питания логики: 5 В (номинально), или 3,3 В.
  • Диапазон напряжений мотора поддерживаемый драйвером: 2,7 В . 12 В.
  • Максимальный ток мотора поддерживаемый драйвером: до 3 А (пиковый ток до 4 А).
  • Драйвер оснащён защитой от перегрева и перегрузки по току.
  • Интерфейс: I2C.
  • Скорость шины I2C: 100 кбит/с.
  • Адрес на шине I2C: устанавливается программно (по умолчанию 0x09).
  • Уровень логической 1 на линиях шины I2C: Vcc.
  • Уровень логической 1 сигналов с энкодера: Vcc.
  • Рабочая температура: от -20 до +70 °С.
  • Габариты: 45 х 25 мм.
  • Вес: 7 г.

Подключение:

Перед подключением модуля ознакомьтесь с разделом «Смена адреса модуля на шине I2C» в данной статье.

Назначение разъёмов модуля:

Разъем из 4 выводов шины I2C (используется для подключения модуля к Arduino).

  • SCL — вход/выход линии тактирования шины I2C.
  • SDA — вход/выход линии данных шины I2C.
  • 5V — вход питания +5 В (номинально), или 3,3 В.
  • GND — общий вывод питания (соединён с выводом питания мотора -VMOT).

Разъем из 2 выводов используется для подключения проводов питания мотора.

  • +VMOT — вход питания мотора от +2,7 В до +12 В.
  • -VMOT — общий вывод питания (соединён с выводом GND).

Разъем из 6 выводов используется для подключения мотора и энкодера.

  • Выходы модуля M, M (Motor) используются для питания мотора.
  • Входы модуля S,S (Signal) подключаются к выходам оптопар или датчиков Холла энкодера.
  • Выходы модуля G, V (GND, Vcc) используются для питания энкодера.

Если у мотора нет энкодера, то выводы G (GND), V (Vcc), S, S (Signal) не используются.

Энкодер: устройство позволяющее определять наличие и направление поворотов. На моторах, чаще всего, устанавливают оптические или магнитные энкодеры. Оптический энкодер состоит из двух оптопар и щелевого диска. Магнитный энкодер состоит из двух датчиков Холла и магнитного диска. Диск (магнитный или щелевой) устанавливается на валу ротора мотора.

Подключение мотора без энкодера:

  • При подключении мотора без энкодера используются только выводы M (Motor).
  • Выводы G (GND), V (Vcc), S, S (Signal) остаются не задействованы.

Подключение мотора GM12-N20:

Подключение мотора с энкодером:

  • Для подключения мотора используются выводы M.
  • Для подключения энкодера используются выводы G (GND), V (Vcc), S, S (Signal).

Подключение мотора GM12-N20:

  • Выходы модуля G, V (GND, Vcc) используются для питания энкодера.
  • Входы модуля S, S (Signal) подключаются к выходам оптопар или датчиков Холла энкодера.

Подключение модуля к управляющей плате:

Модуль подключается к аппаратной или программной шине I2C Arduino. В комплекте имеется кабель для быстрого и удобного подключения модуля к колодке I2C на Trema Shield. Если на шине I2C уже имеется другое устройство, то для подключения модуля, предлагаем воспользоваться I2C Hub.

Питание:

Входное напряжение питания модуля 5В (номинально), или 3,3 В постоянного тока, подаётся на выводы 5V и GND.

Входное напряжение питания мотора от 2,7В до 12В постоянного тока, подаётся на выводы +VMOT и -VMOT.

Подробнее о модуле:

Модуль построен на базе микроконтроллера STM32F030F4, драйвера DRV8833 и снабжен собственным стабилизатором напряжения. Модуль способен поддерживать заданную скорость и направление вращения вала, сверяясь с показаниями энкодера. На плате модуля имеется красный светодиод информирующий об отличии реальной скорости от заданной.

Модуль без энкодера позволяет:

  • Менять свой адрес на шине I2C.
  • Управлять внутренней подтяжкой линий шины I2C (по умолчанию включена).
  • Указывать борт установки модуля (модуль левого колеса / модуль правого колеса).
  • Задавать скорость вращения вала от 0 до ±100%, при этом знак определяет направление.
  • Останавливать двигатель и/или указать тип его остановки. Двигатель может быть остановлен двумя способами: отключением мотора (свободный ход) или торможением (стопор).
    Заданный тип применяется ко всем последующим остановкам двигателя.
  • Останавливать двигатель по истечении заданного времени.
  • Определять наличие ошибки драйвера (перегрузка по току, перегрев, низкое напряжение).

Модуль с энкодером дополнительно позволяет:

  • Указывать передаточное отношение редуктора мотора.
  • Указывать количество магнитов или оптических щелей энкодера.
  • Задавать скорость вращения вала, указав количество оборотов в минуту или метров в секунду. Во всех случаях можно указывать отрицательные значения для вращения в обратную сторону.
  • Получать флаг отличия заданной скорости вращения вала от реальной, а так же указывать процент отклонения при котором будет устанавливаться данный флаг. На плате модуля имеется красный светодиод, который дублирует состояние этого флага.
  • Узнавать текущую скорость вращения вала.
    Скорость вращения вала определяется по показаниям энкодера, даже если мотор отключён, а вал вращается по средством внешних сил.
  • Узнавать количество совершённых полных оборотов вала.
    Количество оборотов вала определяется по показаниям энкодера, даже если мотор отключён, а вал вращается по средством внешних сил.
  • Остановить двигатель по истечении заданного количества полных оборотов вала. А зная размеры колеса, можно остановить двигатель по прохождении указанного расстояния.

Специально для работы с модулем — Драйвер моторов с управляющим контроллером, I2C-flash, нами разработана библиотека iarduino_I2C_Motor которая позволяет реализовать все функции модуля.

Подробнее про установку библиотеки читайте в нашей инструкции.

Смена адреса модуля на шине I2C:

По умолчанию все модули FLASH-I2C имеют установленный адрес 0х09. Если вы планируете подключать более 1 модуля на шину I2C, необходимо изменить адреса модулей таким образом, чтобы каждый из них был уникальным. Более подробно о том, как изменить адрес, а также о многом другом, что касается работы FLASH-I2C модулей, вы можете прочесть в этой статье.

Настройка модуля:

Настройка модуля заключается в указании параметров энкодера и редуктора.

Настройка модуля на работу мотора без энкодера:

Если драйвер работает с мотором без энкодера, то необходимо сбросить количество магнитов энкодера и указать состояние флагов инверсии вращения. Дополнительно можно указать способ остановки мотора (с освобождением или блокировкой вала).

  • Настройку модуля достаточно выполнить один раз в коде функции setup() .
  • Функция begin() инициирует работу с модулем.
  • Функция setMagnet() позволяет задать количество магнитов или оптических щелей энкодера. Так как данный пример демонстрирует настройку модуля на работу мотора без энкодера, то функция вызывается с параметром 0 — нет магнита или оптических щелей на валу энкодера.
  • Функция setInvGear() позволяет настроить инверсии вращения вала.
    • Первый параметр функции устанавливается в true если выходной вал редуктора вращается в сторону противоположную вращению ротора мотора.
    • Второй параметр функции устанавливается в true если ротор мотора вращается против часовой стрелки, при положительных скоростях.
  • Функция setStopNeutral() позволяет определить поведение вала при остановке. Если остановка должна быть плавной, то указывается true , иначе false .
  • В коде функции loop() демонстрируется работа модуля.
  • Функция setSpeed() задаёт скорость и направление вращения мотора, а функция setStop() останавливает мотор.
  • Если модуль настроен правильно, то выходной вал редуктора будет вращаться по часовой стрелке при положительных скоростях.

Настройка модуля на работу мотора с энкодером:

Если драйвер работает с мотором и энкодером, то необходимо указать количество магнитов энкодера, состояние флагов инверсии вращения и передаточное отношение редуктора. Дополнительно можно указать способ остановки мотора (с освобождением или блокировкой вала) и процент отклонения скорости до установки ошибки.

  • Настройку модуля достаточно выполнить один раз в коде функции setup() .
  • Функция begin() инициирует работу с модулем.
  • Функция setMagnet() позволяет задать количество магнитов или оптических щелей энкодера. В данном примере указано 7 магнитов или оптических щелей.
  • Функция setInvGear() позволяет настроить инверсии вращения вала.
    • Первый параметр функции устанавливается в true если выходной вал редуктора вращается в сторону противоположную вращению ротора мотора.
    • Второй параметр функции устанавливается в true если ротор мотора вращается против часовой стрелки, при положительных скоростях.
  • Функция setReducer() позволяет указать передаточное отношение редуктора, от 1: 0,01 до 1: 167’772,15 . В данном примере указано 1: 10,0 .
  • Функция setStopNeutral() позволяет определить поведение вала при остановке. Если остановка должна быть плавной, то указывается true , иначе false .
  • Функция setError() позволяет задать процент максимального отклонения скорости до установки ошибки. В данном примере, если заданная скорость будет отличаться от реальной более чем на 20 %, то установится флаг ошибки, а на плате включится красный светодиод.
  • В коде функции loop() демонстрируется работа модуля.
  • Функция setSpeed() задаёт скорость и направление вращения мотора, а функция setStop() останавливает мотор.
  • Если модуль настроен правильно, то выходной вал редуктора будет вращаться по часовой стрелке при положительных скоростях.

Настройка модуля при помощи регистров:

Карта всех регистров модуля с их подробным описанием доступна на странице Wiki — Мотор-редуктор с управляющим контроллером, I2C-flash — Datasheet.

  • В предыдущих разделах модуль был настроен при помощи функций: setMagnet() , setInvGear() , setReducer() и setError() .
  • Работа модуля была продемонстрирована функциями setSpeed() и setStop() .
  • Функция setMagnet() записывает значение параметра в регистр 0x11 «MAGNET» .
  • Функция setInvGear() записывает значение параметров в регистр 0x25 «BITS_2» .
  • Функция setReducer() записывает значение параметра в регистры 0x12-14 «REDUCER» .
  • Функция setStopNeutral() сохраняет бит поведения вала при остановке в регистр «STOP» .
  • Функция setError() записывает значение параметра в регистр 0x0A «MAX_RPM_DEV» .
  • Функция setSpeed() записывает значение в регистры «SET_PWM» или «SET_RPM» .
  • Функция setStop() устанавливает бит остановки в регистре 0x24 «STOP» или записывает условие остановки в регистры 0x1E-20 «STOP_REV» , или 0x21-23 «STOP_TMR» .

Следующий пример выполняет те же действия, что и пример из раздела «Настройка модуля на работу мотора с энкодером», но без использования библиотеки iarduino_I2C_Motor.

Если для остановки мотора записывать в регистр REG_STP значение 0b00000010 , то мотор будет останавливаться резко, в отличии от плавной остановки записью значения 0b00000011 .

Примеры работы с модулем:

Примеры работы с модулем при помощи библиотеки iarduino_I2C_Motor и описание всех её функций, доступны на странице Wiki — Мотор-редуктор с управляющим контроллером, FLASH-I2C.

Сама библиотека содержит больше примеров, доступных из меню Arduino IDE: Файл / Примеры / iarduino I2C Motor (мотор).

Функции setSpeed() , getSpeed() , setStop() и getSum() , вызванные с параметрами MOT_RPM, MOT_M_S, MOT_MET и MOT_REV поддерживаются только модулем с установленным энкодером.

Источник

Adblock
detector