123
Главная » 2015 » Июнь » 13 » ДВУХКАНАЛЬНЫЙ РЕВЕРСИВНЫЙ ДРАЙВЕР УПРАВЛЕНИЯ МОТОРАМИ
00:52
ДВУХКАНАЛЬНЫЙ РЕВЕРСИВНЫЙ ДРАЙВЕР УПРАВЛЕНИЯ МОТОРАМИ


ДВУХКАНАЛЬНЫЙ РЕВЕРСИВНЫЙ ДРАЙВЕР управления моторами, предназначен для полного управления двумя моторами с использованием шим-модуляции или без неё с помощью микроконтроллера или отладочной платы. Драйвер выполнен по симметричной двухканальной схеме с цифровым управлением. Он позволяет изменять направление вращения оси для двух моторов независимо, изменять скорость вращения в любом направлении с помощь шим-модуляции.


ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

_________________________________________

Напряжение питания......+12В;

Ток нагрузки.....................до 19-20А;

Два независимых канала управления;

Независимые входы PWM (ШИМ) и реверс-входы;

$CUT$

 

***
 
 
 
 
1.ВИДЕОТЕСТЫ.

 


На видео.1 показан робот с установленным драйвером из данной статьи. В демонстрацию входит независимое управление каналами, повороты, движение вперёд-назад и остановка робота.

 

Видеофрагмент 1
 

 
ВСЕ РОБОТЫ на канале DROID1020 !!! подпишись и смотри. Переход по ссылке жми!
ALL ROBOTS on the DROID1020 channel! ! ! be signed and look. Transition according to the link
 
 
 

 2.ХАРАКТЕРИСТИКИ И ФУНКЦИОНАЛ

Драйвер моторов предназначен для полного управления двумя моторами с использованием шим-модуляции или без неё с помощью микроконтроллера или отладочной платы. Драйвер выполнен по симметричной двухканальной схеме с цифровым управлением. Он позволяет изменять направление вращения оси для двух моторов независимо, изменять скорость вращения в любом направлении с помощь шим-модуляции. Схемотехнически драйвер состоит из управляющей цифровой части,  драйверов полевых транзисторов и двух симметричных мостов выполненных на мощных полевых транзисторах. Расчётная нагрузочная способность драйвера до 19A.

На фото.1 показана плата драйвера. На фото.2 драйвер установленный на модель робота управляемого через ноутбук.

 

нажимайте фото для просмотра в полном размере.
фото.1                                              
                                     фото.2

 

Табл.1.Технические характеристики.

Параметр

Данные

Примечание

Напряжение питания

12V

схема драйвера питается от стабилизатора напряжения +5В получаемого от входящего напряжения +12В

Индикация напряжения питания

1 светодиод

светодиод зелёного цвета свечения

Индикация входных сигналов 4 светодиода к каждому входу подключены светодиоды красного цвета свечения

Количество коммутируемых моторов

2

ток нагрузки не более19-20А

Входы PWM (ШИМ) сигнала

2

2 канала раздельно

Входы Frv/Rev (вперёд-назад)

2

2 канала раздельно

Размеры основной печатной платы

100x80мм

Фигурная форма

 

 

 3.ПРИНЦИП РАБОТЫ, НАЗНАЧЕНИЕ ВХОДОВ УПРАВЛЕНИЯ.

 

Управление драйвером возможно через два разъёма XT2,XT3. Если сориентировать печатную плату разъёмами на себя, то разъём XT2 будет слева, а XT2 справа. Через разъём XT2 осуществляется управление  левым каналом (VT1,VT2,VT5,VT6) и соответственно мотором M1. Через разъём XT3 осуществляется управление  правым каналом (VT3,VT4,VT7,VT8) и соответственно мотором M2.

Каждый из разъёмов двухсекционный и имеет нанесённую на корпус маркировку из цифр 1 и 2. Цифрой 1 помечен вход установки вызывающий изменение направления вращения вала мотора. При подаче лог.1 вал мотора будет вращаться в одну сторону, при подаче лог.0 в другую. Вращение в ту или иную сторону будет происходить только в случае, если на входе 2 разъёма установлена лог.1.

Цифрой 2 помечен вход для подключения шим-сигнала. Изменяя ширину импульса на данном входе можно изменять скорость вращения вала мотора. Чтобы остановить вращения вала мотора необходимо подать шим сигнал с нулевым уровнем. Если использование шим-сигнала не планируется, то управление по входу 2 можно осуществить логическими уровнями. Например, установка лог.1 на входе 2 вызовет вращение вала мотора на максимальной скорости.  Установка лог.0 на входе 2 вызовет остановку вращения вала мотора.

 

фото.3

 

 

Функциональное назначение компонентов


 

 1. Разъём XT5 выходы подключения мотора M2.

 2. Разъём XT1 подключение источника питания напряжением 12 вольт.

 3. Разъём XT4 выходы подключения мотора M1.

 4. Разъём XT3 вход второго канала. Реверс направления вращения вала мотора M2 и вход ШИМ-сигнала (PWM).

 5. Разъём XT2 вход первого канала. Реверс направления вращения вала мотора M1 и вход ШИМ-сигнала (PWM).

 6. Светодиоды красного цвета свечения сигнализирующие поступление высокого уровня на каждый из входов.

 7. Светодиод зелёного цвета свечения сигнализирующий подключение источника питания.

 8. Перемычки (выполнены монтажным проводом).
 

Примечание.1. Вместо шим-сигнала можно подключить положительный потенциал (+5в), но в этом случае регулировать скорость вращения вала мотора будет невозможно.

 

Для торможения не имеет значения, какой логический уровень на входе 1. Достаточно выставить на входе 2 разъёма логический ноль. Если требуется не плавное, а экстренное резкое торможение, то можно использовать следующий способ. На короткое время программно изменить направление вращения вала мотора, затем отключить моторы. Такой подход вызовет мгновенное торможение.

 

  Принципиальная электрическая схема.

 

Двухканальный драйвер моторов выполнен на основе мощных полевых транзисторов и четырёх микросхем-драйверов. Мощные полевые транзисторы имеют большую ёмкость затвора. Чтобы эффективно переключать такие транзисторы нужны специальные драйверы, например микросхемы  IR4427 которые использованы в схеме. Входы микросхем драйверов DA2,DA3,DA4,DA5 подключены к разъёмам XT2.XT3 через логические элементы микросхем DD1,DD2. Элементы этих микросхем правильно распределяют поступающие на разъёмы XT2,XT3 сигналы логического уровня. Выходы микросхем-драйверов DA2,DA3,DA4,DA5 обладают повышенной нагрузочной способностью и подключены к затворам мощных полевых транзисторов VT1-VT8. Питание всей схемы осуществляется через стабилизатор с малым падением напряжения DA1 (LM2940-5).

    

Рис.1 клик для просмотра в полном размере

 

Для контроля все сигналы на входах 1 и 2 двух разъёмов XT2,XT3 отображаются на светодиодах красного цвета свечения. Если на любом из входов сигнал высокого уровня (лог.1), то это вызывает свечении соответствующего светодиода. Если на любом из входов сигнал низкого уровня (лог.0), то  светодиод не светиться.

Зелёный светодиод, расположенный на плате драйвера индицирует наличие напряжения питания +5 вольт поступающего на цифровые микросхемы DD1,DD2 (74HC00,74HC14).

 

Для отладки программы управления драйвером не обязательно подключать моторы, достаточно проследить прохождение команды по включению соответствующего светодиода. Логическая единица соответствует зажжённому светодиоду. Логический ноль соответствует погашенному светодиоду.

 

Для разъёма XT2, лог.1 на входе 1 светиться HL1, лог.1 на входе 2 светиться HL2.

Для разъёма XT3, лог.1 на входе 1 светиться HL3, лог.1 на входе 2 светиться HL4.

На печатной плате светодиоды расположены по порядку HL1-HL4 (если считать от центра к краю платы) .

 

При включении одного или двух моторов аккумуляторы испытывают значительную нагрузку, так как через них протекает большой ток. Чтобы обеспечить первичный импульс тока на обмотке моторов и разгрузить аккумуляторы, на плате драйвера установлены конденсаторы большой ёмкости C2,C13,C14,C15 (1500мкф). Их емкость должна коррелировать с допустимым током нагрузки для используемых моторов.

 

4.ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ.

 

Печатная плата изготовлена из односторонне фольгированного листа стеклотекстолита толщиной 1-1,5мм. Размеры печатной платы 100х80мм. Список радиокомпонентов приведён в таблице.1. Ссылка на архив с чертежами и разводкой под ЛУТ размещена в конце статьи! Всё чертежи в архиве в точных размерах. Не редактировать, не масштабировать!


 Табл.1.Список радиокомпонентов.

ПОЗИЦИЯ НАИМЕНОВАНИЕ ПРИМЕЧАНИЕ КОЛ-ВО
DA1 LM2940-5 замена 7805 1
DA2-DA5 IR4427   4
DD1 74HC00   1
DD2 74HC14   1
VT1,VT3,VT5,VT7 IRF9540   4
VT2,VT4,VT6,VT8 IRFZ48N   4
VD1 1N5819   1
HL1-HL4 L3014RD светодиоды красного цвета свечения в корпусе диаметром 3мм 4
HL5 L3014GD светодиод зелёного цвета свечения в корпусе диаметром 3мм. 1
VD2-VD9 1N4007   8
C1,C3,C5,C7,C9,C11 0,1мкф   6
C2,C13,C14,C15 1500мкф16в   4
C4 470мкф10в   1
C6,C8,C10,C12 10мкф16в   4
C16,C17 0,01мкф   2
R1,R2 15кОм 0,125Вт 2
R3-R7 430 Ом 0,125Вт 5
R8 10 Ом установить перемычку! 1
R9-R16 10 Ом   8
XT1-XT5 клеммники винтовые двухсекционные, шаг 5мм   5

 

 

5.ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВКЛЮЧЕНИЮ ДРАЙВЕРА

 

Чтобы упростить работу с драйвером, избежать неприятных ситуаций далее приводятся рекомендации прикладного порядка. Драйвер рассчитан на работу в составе программного комплекса, поэтому нужно учитывать не только конструктивные особенности, но и рекомендации по программному коду.

 

  • Перед подключением драйвера проверить уровень заряда аккумуляторов, напряжение должно быть не менее 12 вольт.
  • При эксплуатации драйвера не допускайте короткого замыкания на выходах для подключения моторов. В противном случае из-за больших токов в выходном транзисторном мосте сгорят транзисторы IRF9540 как более низкоточные по сравнению с IRFZ48N.
  • Для повышения напряжения на затворах мощных транзисторов вместо резистора R8 (сопротивлением 10 Ом) на печатной плате установлена перемычка.
  • Плата контроллера также имеет встроенный источник питания. Если +5в с платы контроллера приводит к не правильной работе драйвера, то следует  отключить внутренний источник питания драйвера. Для этого необходимо найти стабилизатор LM2940 на печатной плате. Затем выпаять две ножки первую и третью по счёту слева. Стабилизатор будет отключен. Затем необходимо подключить питание +5 вольт к плате драйвера с платы контроллера через отверстие для третьего вывода стабилизатора. На печатной плате драйвера отверстие помечено +5V.
  • Если продолжительные включения драйвера происходят к сильному разогреву корпуса, какого либо транзистора, то рекомендуется установить радиатор решётчатого типа на металлический контакт стока транзистора и зафиксировать его винтом.
  • Все силовые соединения с моторами и источником питания по шине +12В выполняйте только толстым многожильным медным проводом, рассчитанным на большие токи.

 

ВНИМАНИЕ! Мощные полевые транзисторы имеют большую ёмкость затвора, заряд не успевает рассасываться при переключении. Поэтому до смены направления вращения вала мотора (ов)  задайте программно небольшую паузу. И только после этого изменяйте состояние входа Frv/Rev для каждого из каналов. Иначе в драйвере моста на полевых транзисторах потечёт сквозной ток приводящий к короткому замыканию!

 

 

В архиве: монтажный чертёж печатной платы, термоклише для лут-перевода печатной платы.

Архив к статье "двухканальный реверсивный драйвер" пароль не требуется. Все чертежи в точных размерах, не изменять, не редактировать!    Размер архива 1,1Mb Скачать архив


Если у ВАС возникли вопросы пишите на ФОРУМЕ или в Online чат по робототехнике мы их обсудим!

автор Алексей Высоковольтный www.servodroid.ru

© Внимание! Полное либо частичное копирование материала без разрешения администрации запрещено!

 

Категория: Управление двигателями робота | Просмотров: 5929 | Добавил: Droid | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 8
avatar
1 Liny • 11:13, 10.02.2016
У меня небрльшей вопрос этот драйвер можно подключить к Arduino?
avatar
0
2 MSA-Beam-Robotics • 11:16, 10.02.2016
Добрый день. Да можно подключить (так и было в использовании сделано http://cs405321.vk.me/v405321865/39ca/eIaY2j4cuSQ.jpg smile
avatar
3 ya-serega02 • 20:24, 15.03.2016
Я правильно понял? Это плата управления двигателями с радиопульта? То есть это радиоуправляемая машинка? Если нет, то поясните пожалуйста
wacko
avatar
4 ya-serega02 • 15:29, 11.04.2016
Значит к этой плате я подключу питание и движки и получу радиоуправляемую машинку и ничего модифицировать не надо?
avatar
0
5 MSA-Beam-Robotics • 15:32, 11.04.2016
Всмысле? А пульт вы куда приделаете? ))) Это плата управления двигателями по заданным сигналам с другой платы, например с микроконтроллера или ардуины. Для "радио-управляемой машинки" вам эта плата будет не по карману мб - она дорого обойдется если спалите случайно...
avatar
6 ya-serega02 • 15:41, 11.04.2016
А как тогда сделать плату радиоуправления двигателями? Подскажите пожалуйста, а то я нигде не нашел
avatar
0
7 MSA-Beam-Robotics • 15:42, 11.04.2016
В статье "Пультоид" - самый простой бот на пульте управления (пуль от телика любой smile )
avatar
8 ya-serega02 • 15:58, 11.04.2016
Радиоуправление, с пульта радиоуправления а не ИК
avatar