H-мост (troyka-модуль): инструкция, схемы и примеры использования

Оглавление

Защитный диод для индуктивной нагрузки

Каждый двигатель содержит проволочную обмотку (катушку) и, следовательно, в процессе управления двигателем на его выводах возникает всплеск ЭДС самоиндукции, которая может повредить транзисторы моста.

Чтобы решить эту проблему, вы можете использовать быстрые диоды типа Shottky или, если наши двигатели не являются особо мощными, просто обычные выпрямительные диоды, например 1N4007. Нужно иметь в виду, что выходы моста в процессе управления двигателем меняют свою полярность, поэтому необходимо использовать четыре диода вместо одного.

https://www.inventable.eu

Цифровой мультиметр AN8009
Большой ЖК-дисплей с подсветкой, 9999 отсчетов, измерение TrueRMS…

Подробнее

H-мост на транзисторах

Для создания электронного H-моста на транзисторах можно использовать транзисторы как NPN, так и PNP типа. Могут быть использованы также и полевые транзисторы. Мы рассмотрим версию с NPN-транзисторами, потому что это решение использовано в микросхеме L298, которую мы увидим позже.

Транзистор — это электронный компонент, описание работы которого может быть сложным, но применительно к нашему H-мосту его работу легко проанализировать, поскольку он работает только в двух состояниях (отсечка и насыщение).

Транзистор мы можем представить просто как электронный переключатель, который закрыт, когда на базе (b) 0 В и открыт, когда на базе положительное напряжение.

Хорошо, мы заменили механические переключатели транзисторными ключами. Теперь нам необходим блок управления, который будет управлять нашими четырьмя транзисторами. Для этого мы будем использовать логические элементы типа «И».

Режимы «bridge» и «router» — в чем между ними разница

Что такое «бридж» понятно — это опция, которая делает маршрутизатор посредником. В таком режиме он не может выполнять функцию точки доступа, то есть будет принимать пакеты и отправлять их дальше.

Если включена опция «router», то сетевое устройство берет полный контроль над трафиком, который через него проходит. Данная функция активна по умолчанию. Маршрутизатор, работающий в этом режиме, по сути — компьютер, который получает, преобразует и передает информацию. Он автоматически выбирает, кому передавать данные, а кого блокировать (в случае несанкционированного доступа). То есть это режим, используемый для раздачи Интернета на «домашние» устройства.

Есть в сетевом оборудовании еще один режим под названием «репитер», и не стоит его путать с «мостом». Многие неопытные пользователи считают, что если подключить один роутер к другому, то второй становится «репитером». Это не так, ведь второй девайс создает независимую самостоятельную сеть со своим паролем. Репитеру подобный функционал недоступен.

Interface Function

Motor Supply Voltage: ——> External Power supply for the Motor Shield, Could be 6~22V depending on the motor you used Power Indicator: ——> LED indicator for the external power supply.H-Bridge Driver: ——> 8 High-power MOSFET to build H-Bridge.Motor_1&2 Connector: ——> Connect your motors here, the H-Bridge motor shield can drive 2 motors simultaneously, of course it can also drive a 4-wire stepper.Motor Control Pins: ——> Arduino pins used to control the motor direction&speed as belows:

Motor Pin Name Arduino pin Description
Motor_1 1A D4 D4=0,D5=1 -> clockwise;

D4=1,D5=0 -> anticlockwise;

1B D5
P_1 D9 Motor_1 speed control, duty can be 0%~99%
Motor_2 2A D7 D7=0,D8=1 -> clockwise;

D7=1,D8=0 -> anticlockwise;

2B D8
P_2 D10 Motor_2 speed control, duty can be 0%~99%
Motor_1 and Motor_2 EN D6 Motor Shield Output Enable, Should be set to «1» while working

Схема управления двигателем постоянного тока

Самым простым способом регулировки скорости двигательного вращения является применение модуляции (РWМ) широтно-импульсного типа, или ШИМ. Данный способ базируется на подаче питающего напряжения на движок в форме импульсов со стабильной частотой следования, но изменением длительности.

Вся ШИМ-сигнальная система имеет очень важный критерий, представленный коэффициентом стандартного заполнения (Duty сyсlе).

Такая величина соответствуют соотношению импульсной длительности к его периоду:

D = (t/Т) × 100 %

Для самой простой схемы реализации управления ДПТ характерно наличие полевой транзисторной части с подачей на затвор ШИМ-сигнальной системы. В подобной схеме транзистор представляет особый электронный ключ, которым один из двигательных выводов коммутируется на землю. В этом случае открытие полупроводникового триода осуществляется именно на момент импульсной длительности.

Конструкция двигателя постоянного тока

При низкой частоте и в условиях незначительного коэффициента ШИМ-сигнала преобразующее устройство срабатывает рывками. Высокая частота РWМ, составляющая несколько сотен Герц, способствует непрерывному вращению мотора, а скорость вращательного движения в этом случае изменяется строго пропорционально коэффициенту заполняемости.

Известно множество схематичных решений, генерирующих ШИМ-сигнал, но к числу наиболее простых относится «схема таймера 555», нуждающаяся в минимальном количестве компонентов и не требующая особой настройки.

Транзисторы и Н-мост

Но чтобы поочерёдно подавать ток на каждую из фаз и менять их полярность, необходимы транзисторы. Ещё нам нужна передача больших токов, высокая скорость переключения и чёткость открытия/закрытия затворов. В данном случае удобнее управлять затворами по напряжению, а не по току. Поэтому оптимальны полевые (MOSFET) транзисторы. Чаще всего их используют в контроллерах. Очень редко можно встретить комбинированный вариант транзисторов.

Для переключения фаз со сменой их полярностей используют классическую схему Н-моста (H-Bridge) из полевых транзисторов.

Он состоит из трёх пар транзисторов. Каждая из пар подключается к соответствующей фазе обмотки двигателя и обеспечивает подачу тока со значением (+ или –). Транзисторы, отвечающие за включение фазы с положительным значением, называют верхними ключами. С отрицательным — нижними. Для каждого шага открывается пара ключей: верхний одной фазы и нижний соседней фазы. В результате ток проходит от одной фазы к другой и приводит электродвигатель в движение.

Из схемы видно, что мы не можем включить одновременно верхний и нижний ключ у одной и той же фазы: произойдёт короткое замыкание

Поэтому очень важно быстрое переключение верхних и нижних ключей, чтобы в переходных процессах не появилось замыкание. И чем качественнее и быстрее мы обеспечим переключения, тем меньше у нас будет потерь и нагрева/перегрева транзисторов H-моста

Для запуска остаётся обеспечить управление затворами ключей H-моста. Для управления H-мостом нужно:

  1. Считать показания датчиков Холла.
  2. Определить, в каком положении какую пару ключей включать.
  3. Передать сигналы на соответствующие затворы транзисторов.

Общий

Структура Н-образного моста (выделена красным)

H-мосты доступны как интегральные схемы, или может быть построен из дискретные компоненты.

Период, термин Мост H выводится из типичного графического представления такой схемы. H-мост состоит из четырех переключателей (твердотельных или механических). Когда переключатели S1 и S4 (согласно первому рисунку) замкнуты (а S2 и S3 разомкнуты), на двигатель будет подаваться положительное напряжение. При размыкании переключателей S1 и S4 и замыкании переключателей S2 и S3 это напряжение меняется на противоположное, что позволяет двигателю работать в обратном направлении.

Используя приведенную выше номенклатуру, переключатели S1 и S2 никогда не должны замыкаться одновременно, так как это может вызвать короткое замыкание на источнике входного напряжения. То же самое касается переключателей S3 и S4. Это состояние известно как прострел.

Устройство двигателя

Для разработки контроллера необходимо разобраться с принципом работы самого электродвигателя.

Электродвигатель состоит из фазных обмоток, магнитов и датчиков Холла, отслеживающих положение вала двигателя.

Конструктивно электродвигатели делятся на два типа: инраннеры и аутраннеры.

У инраннеров магнитные пластины крепятся на вал, а обмотки располагаются на барабане (статоре), в этом случае в движение приводится вал. В случае аутраннера всё наоборот: на валу — фазные обмотки, а в барабане — магнитные пластины. Это приводит в движение барабан.

Так как у велосипеда колесо крепится валом на раму, то здесь применителен тип аутраннера.

На этой картинке условно представлены три фазы с обмотками, соединёнными между собой. В реальности обмоток намного больше, они располагаются равномерно с чередованием по фазам по окружности двигателя. Чем больше обмоток — тем плавнее, чётче, эластичнее работает двигатель.

В двигатель устанавливаются три датчика Холла. Датчики реагируют на магнитное поле, тем самым определяя положение ротора относительно статора двигателя. Устанавливаются с интервалами в 60 или 120 электрических градусов. Эти градусы относятся к электрическому фазному обороту двигателя. Необходимо учитывать, что чем больше в двигателе обмоток на каждую фазу, тем больше происходит электрических оборотов за один физический оборот мотор-колеса.

Обмотки трёх фаз в большинстве случаев соединяются между собой по двум схемам: звезда и треугольник. В первом случае ток проходит от одной из фаз к другой, во втором — по всем трём фазам в разной степени. Иногда эти две схемы подключения комбинируют в одном двигателе, например в электромобилях. При старте и наборе скорости идёт соединение фаз по звезде: она даёт больший момент при относительно низких оборотах; далее, после набора скорости, происходит переключение на треугольник, в результате количество оборотов увеличивается, когда уже не нужен большой крутящий момент. По сути, получается условно автоматическая коробка передач электродвигателя.

Индуктивные нагрузки

При выборе индуктивной нагрузки, представленной двигателем, решение проблемы режима плавного управления мощностными показателями мотора не всегда дается легко, что зависит от нескольких факторов, представленных:

  • мощностными показателями движка;
  • инерционностью нагрузочного уровня вала;
  • реактивными обмоточными показателями;
  • активными обмоточными показателями.

Управление двигателями постоянного тока

Оптимальным вариантом для решения практически всех перечисленных выше проблем является использование частотных инверторов.

Индуктивный тип схемы для управления двигателем ПТ не отличается особой сложностью по сравнению с частотным управлением, а также способен обеспечивать вполне приемлемую результативность.

H-Bridge Introduction

What is H-Bridge?

H Bridge configuration is commonly used in electrical applications where the load needs to be driven in either direction. Sometimes it is called a «full bridge», the H-bridge is so named because it has four switching elements at the «corners» of the H and the motor forms the cross bar. The basic bridge is shown in the figure to the right. A typical H-Bridge structure is shown below:
The current flows through the load M – Motor in one direction when S1 and S4 switches are closed and current flows in the other direction when S2 and S3 switches are closed. Controller these switches on/off would be surly control the current directly, thus to control the motor rotation. As you see, 4 switches would be needed for a H-bridge, that is way you can see 8 Mosfet on the elecrow dual channel h-bridge motor shield.

Why H-Bridge Shield But Not Driver IC Solution Such As L298?

Actually, there are many Integrated motor driver IC such L298 that maybe easy to use and cheaper, but if your application need larger drive current, for example, 5A current to drive quad-rotor, using discrete device to build H-bridge would be a better solution, they support larger current with lower heat dissipation and higher switching speed. The popular used motor driver IC L298P or L298N can only support a max current of 2A, with terrible heat dissipation that may burn you, but this Elecrow Dual Channel h-bridge Motor Shield would support a minimum of current 8A, with a little heat dissipation, the peak current can be even to 15A.

Protection diodes and PWM mode

A side-effect of how a motor works is that the motor will also generate electrical energy. When you disable the transistors to stop running the motor, this energy needs to be released on some way.

If you add diodes in the reverse direction for the transistors, you give a path for the current to take to release this energy. Without them, you risk that the voltage rises and damages your transistors.

You can read more about this – and what to keep in mind if you want to use a PWM signal to control the speed of the motor, this article.

The resistors going into each base is there to reduce the current to each transistor. Not sure how to calculate it? If you’re using a microcontroller to control them, start with 1k and adjust if that doesn’t work.

Логика управления H-мостом

Логический элемент «И» состоит из интегрированных электронных компонентов и, не зная, что у него внутри, мы можем рассматривать его как своего рода «черный ящик», который имеет два входа и один выход. Таблица истинности показывает нам 4 возможные комбинации сигналов на входах и соответствующий им сигнал на выходе.

Мы видим, что только тогда, когда на обоих входах положительный сигнал (логическая единица), на выходе появляется логическая единица. Во всех остальных случаях на выходе будет логический ноль (0В).

В дополнение к данному логическому «И» элементу для нашего H-моста понадобиться другой тип логического элемента «И», у которого мы можем видеть небольшой круг на одном из его входов. Это все тот же логический элемент «И», но с одним инвертирующим (перевернутым) входом. В этом случае таблица истинности будет немного иная.

Если мы объединим эти два типа «И» элемента, с двумя электронными переключателями, как показано на следующем рисунке, то состояние выхода «Х» может быть в трех вариантах: разомкнутое, положительное или отрицательное. Это будет зависеть от логического состояния двух входов. Этот тип выхода известен как «выход с тремя состояниями» (Three-State Output) который широко используется в цифровой электронике.

Теперь посмотрим, как будет работать наш пример. Когда вход «ENA» (разрешение) равен 0В, независимо от состояния входа «А», выход «Х» будет разомкнут, поскольку выходы обоих «И» элементов будут равны 0В, и, следовательно, два переключателя также будут разомкнуты.

Когда мы подаем напряжение на вход ENA, один из двух переключателей будет замкнут в зависимости от сигнала на входе «A»: высокий уровень на входе «A» подключит выход «X» к плюсу, низкий уровень на входе «A» подключит выход «X» к минусу питания.

Таки образом, мы построили одну из двух ветвей «H» моста. Теперь перейдем к рассмотрению работы полного моста.

Элементы платы

Драйвер двигателей TB6612FNG

Сердце и мускулы платы — микросхема двухканального H-моста TB6612FNG, которая позволяет управлять двумя коллекторными моторами или одним биполярным шаговым двигателем с помощью внешнего микроконтроллера.

Термин «H-мост» появился благодаря графическому изображению схемы, напоминающему букву «H». Рассмотрим подробнее принцип работы H-моста.

В зависимости от текущего состояние переключателей возможно разное состояние мотора.

S1 S2 S3 S4 Результат
1 1 Мотор крутится вправо
1 1 Мотор крутится влево
Свободное вращение мотора
1 1 Мотор тормозит
1 1 Мотор тормозит
1 1 Короткое замыкание источника питания
1 1 Короткое замыкание источника питания

Ключи меняем на MOSFET-транзисторы, а для плавной регулировки скорости вращения вала мотора используем ШИМ-сигнал.

Питание

На плате драйвера моторов присутствует два контура питания: силовое и логическое.

  • Силовой контур (VM) — напряжение для питания моторов от силовой части микросхемы и светодиодов индикации. Силовое питание подключается через клеммник c входным диапазоном напряжения от 5 до 12 вольт.
  • Логический контур (Vcc) — питание вспомогательной цифровой логики управления микросхемы . Логическое питание поступает на плату модуля через контакт . Диапазон входного напряжения от 3,3 до 5 вольт.

Если отсутствует хотя бы один из контуров питания — драйвер H-мост работать не будет.

При подключении питания соблюдайте полярность. Неправильное подключение может привести к непредсказуемому поведению или выходу из строя платы или источника питания.

Нагрузка

Нагрузка разделена на два независимых канала. Первый канал на плате обозначен шёлком , а второй канал — . К каждому каналу можно подключить по одному коллекторному мотору или объединить каналы для подключения биполярного шагового двигателя.

Обозначения «+» и «−» показывают воображаемые начало и конец обмотки. Если подключить два коллекторных двигателя, чтобы их одноимённые контакты щёточного узла соответствовали одному и тому же обозначению на плате, то при подаче на H-Bridge одинаковых управляющих импульсов, моторы будут вращаться в одну и ту же сторону.

Светодиодная индикация

Имя светодиода Назначение
DIR1/EN1 Индикация состояния направления и скорости первого канала . При высоком логическом уровне светится зелёным светом, при низком — красным. Яркость светодиода пропорциональна скорости вращения двигателя.
DIR2/EN2 Индикация состояния направления и скорости первого канала . При высоком логическом уровне светится зелёным светом, при низком — красным. Яркость светодиода пропорциональна скорости вращения двигателя.

Управление маломощным коллекторным двигателем постоянного тока mosfet транзистором

Желание привнесённое в жизнь с детства всётаки одолело меня и я таки решил попробывать вращать двигателем. Да не просто так как в детстве — при помощи батарейки и самого двигателя, а по взрослому — при помощи силовых ключей и ШИМ.

Думаю в наше время уже не стоит говорить о достоинствах ШИМ. Каждому известно, что он в разы увеличивает наше КПД, прост и удобен в использовании.

Знакомый ехал на радиорынок, поэтому в течении 30 секунд выбирал транзистор. Выбрал STP16NF06. Да вот беда… промазал я и не увидел, что тремя вольтами его не открыть.

Пришлось выковырять из старой магнитолы транзистор биполярный npn типа и соорудить усилительный каскад с общим эмитором. В силу этого как вы понимаете придётся использовать инверсный ШИМ. Чтобы тот пройдя через усилитель на pnp транзисторе стал прямым.

Рисунок 1 — Усилительный каскад ОЭ.

С номиналами я сильно не заморачивался. Задача была зафиксировать рабочую точку в нуле при неактивном состоянии сигнала и в 3В при активном.

Таким образом выбрал R1=63K , R2=20 Ом. Резистор R3 ограничивает ток при открытии транзистора и особого значения его номинал не играет для нас. Я взял 1.5К просто потому что был под рукой.

С этой частью готово. Теперь при подаче 3В на вход, на выходе будет — 0В. При подаче 0В — на выходе напряжение питания. В нашем случае 9В.

Теперь двигаемся в сторону mosfet`ов.

Mosfet — это такая технология изготовления транзисторов. По русски это будет МОП (Метал — Окисел — Полупроводник). Это полевые транзисторы.

При подаче энергии на затвор в канале транзистора возникает поле, которое позволяет электрическому току течь черь сток-исток.

Бывает два типа таких транзисторов — с P и N каналом. Различие очень похоже на биполярные транзисторы.

Если транзистор n-канальный:

  • он открывается положительным напряжением на затворе по отношению к истоку.
  • паразитный диод в структуре канала катодом подсоединен к стоку, анодом — к истоку.
  • канал обычно подсоединяют так, что на стоке более положительное напряжение, чем на истоке.

Если транзистор p-канальный:

  • он открывается отрицательным напряжением на затворе по отношению к истоку.
  • паразитный диод в структуре канала анодом подсоединен к стоку, катодом — к истоку.
  • канал обычно подсоединяют так, что на стоке более отрицательное напряжение, чем на истоке.

У нас N-канальный транзистор.

Рисунок 2 — Управление двигателем при помощи MOSFET транзистора

На вход подаётся сигнал с усилителя npn.

Из-за индуктивных свойств обмоток двигателя необходимо включить в схему диод, который будет разряжать обмотку при выключении питания.

В итоге получилось вот такая фиговина:

Питаю всё от блока питания от приставки SEGA, которое подаю на вот такую плату:

Вот и вся наука)))

Мостовые драйверы

Далее предстояла работа над напряжением 20 вольт на управление затворами. Для этого существуют мостовые драйверы транзисторов, они обеспечивают стабильные импульсы в 20 вольт на затвор и высокую скорость отклика. Сначала у меня были популярные драйверы для маломощных моторов L293D.

Для управления затворами его достаточно, к тому же их очень просто использовать. Один такой драйвер может обеспечить питанием две пары ключей. Поэтому я взял две штуки L293D. Собрал контроллер с этими драйверами, и колесо начало крутиться существенно плавнее, посторонних звуков стало меньше, нагрев транзисторов уменьшился. Но при увеличении оборотов синхронизация с контроллером пропадала, появлялся посторонний звук, колесо дёргалось, вибрировало и полностью останавливалось.

В это же время я наткнулся на два варианта мостовых драйверов:

  • HIP4086
  • IR2101

Что касается HIP4086, то это полноценный мостовой драйвер, предназначенный для трёхфазного электродвигателя. Мне он показался несколько замороченным, и мои попытки использовать его в контроллере не увенчались успехом: он у меня так и не заработал. Углублённо разбираться в причинах не стал.

А взял я IR2101 — полумостовой драйвер, обеспечивающий работу нижнего и верхнего ключей для одной фазы. Несложно догадаться, что таких драйверов нужно три. К слову, драйвер очень прост в использовании, его подключение происходит безболезненно и легко. Получилась такая схема:

Печатная плата

И готовый результат

Собрал контроллер с этим драйвером и запустил двигатель. Ситуация с работой электродвигателя кардинально не поменялась, симптомы остались те же, как и в случае с драйвером L293D.

Аспекты проблем при управлении двигателем ПТ

Качественное управление нагрузкой не требует в некоторых случаях потенциометра, а может быть задействовано на использовании микроконтроллера.

Наиболее важные проблемы управления представлены:

  • обязательным присутствием гальванической развязки;
  • плавным управлением мощностными показателями;
  • отсутствием старт-стопного типа управления;
  • контролированием перехода Zеrо — Сrоss;
  • некоторыми особенностями подбора RC-фильтра snubbеr сглаживающего типа.

Важно помнить, что данная схемотехника отличается незначительной сложностью, при которой инициализация микроконтроллера требует достаточного количества времени, что обусловлено конкретно решаемыми задачами при нахождении выходных сигналов в третьем состоянии

Управление при помощи MOSFET транзистора

МОSFЕТ (mеtаl-охidе-sеmiсоnduсtоr fiеld еffесt trаnsistоr) — полевые полупроводниковые триоды или метал-окисел-полупроводники p-канального типа открываются на затворе отрицательным напряжением по отношению к источнику. Диод паразитного типа в канальной структуре анода подсоединяется к части стока, а катод соединяется с истоком.

Классическая схема включения MOSFET в ключевом режиме

Такой тип канала, как правило, подсоединяется таким образом, чтобы на сток приходились наиболее отрицательные показатели напряжения по сравнению с истоком.

MOSFET-транзисторы высокой степени мощности достаточно популярны, что обусловлено исключительно высокой переключательной скоростью в условиях низкого уровня мощности управления, прикладываемой к затвору.

Управление при помощи реле

Процесс управления достаточно мощным двигателем ПТ осуществляется посредством реле-модуля спаренного типа. Процесс подключения мотора к реле предполагает обязательный учет наличия трех выходных отверстий:

  • NО (Nоrmаlly ореn) — нормально-разомкнутого типа;
  • СОМ (Соmmоn) — общего типа;
  • NС (Nоrmаlly сlоsеd) — нормально-замкнутого типа.

Управление направлением вращения двигателя постоянного тока

Контактная группа устройства, преобразующего любой вид энергии в работу механического типа, подсоединяется к общим релейным контактам (СОМ). «Плюс» элемента питания подключается к контактам нормально-разомкнутого реле (NО), а «минус» фиксируется на контактной группе реле нормально-замкнутого типа (NС).

Реализация полного мостоуправления двигателя осуществляется при включении и выключении реле соответствующим образом.

При помощи H-моста

Управление двигателем посредством H-моста с управляющими логическими сигналами на входах и вращением в две стороны осуществляется несколькими вариантами Н-мостов:

  • транзисторным H-мостом, простым в изготовлении и достаточно мощным. К недостаткам можно отнести риск короткого замыкания при подаче на два входа;
  • двойным H-мостом, собранным на маломощной микросхеме. Минусы данного варианта представлены слишком малой мощностью и необходимостью подключения вывода Е на питании к «плюсу»;
  • одиночным Н-мостом, собранным на микросхеме, что обеспечивает подачу единички на два входа и может стать причиной торможения работы двигателя.

Транзисторный Н-мост

Самым простым вариантом станет сборка Н-моста на МОSFЕT-транзисторах. Именно этот способ сочетает в себе легкость выполнения и достаточные показатели мощности, но не предполагает одновременную подачу на две единицы.

Известно множество вариантов микросхем, используемых для управления двигателем, включая ТLЕ4205 и L298D, а также стандартные электромагнитные реле, но перечисленные выше способы относятся к категории самых доступных.

Подключение силового контура

H-мост может управлять двумя отдельными коллекторными моторами или одним биполярным шаговым двигателем.

Подключение коллекторных моторов

  1. Подключите два коллекторных мотора к клеммникам и соответственно.

Подключите силовое питание для моторов через клеммник .

В качестве стационарного источника напряжения рекомендуем использовать внешний регулируемый блок питания Robiton

В качестве автономного источника обратите внимание на батарейный отсек с элементами питания.. Значение входного силового напряжения зависит от номинального напряжения подключаемых моторов и ограничено диапазоном от 3,3 до 12 вольт.

Значение входного силового напряжения зависит от номинального напряжения подключаемых моторов и ограничено диапазоном от 3,3 до 12 вольт.

Подключение шагового двигателя

  1. Подключите шаговый двигатель к клеммникам и .

  1. Подключите силовое питание для мотора через клеммник .
    1. В качестве стационарного источника напряжения рекомендуем использовать внешний регулируемый блок питания Robiton.
    2. В качестве автономного источника обратите внимания на батарейный отсек с элементами питания.

Значение входного силового напряжения зависит от номинального напряжения шагового двигателя и ограничено диапазоном от 3,3 до 12 вольт.

Примеры работы для Arduino и XOD

В качестве мозга для управления моторами рассмотрим платформу из серии Arduino, например Arduino Uno.

  • Как начать работу с Arduino?

  • Как начать работу с XOD?

Подключение к Arduino

Выберите один из вариантов коммуникации драйвера с внешним микроконтроллером:

  • Подключите H-мост к платформе Arduino. Для коммуникации понадобятся соединительные провода «мама-папа».
  • Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения Troyka Shield, которая одевается сверху на Arduino Uno методом бутерброда. Для коммуникации используйте трёхпроводные шлейфы «мама-мама», который идут в комплекте с модулем.

Управление коллекторными моторами

Код для Arduino

Для начала покрутим каждый мотор в одну, а затем другую сторону.
Прошейте платформу Arduino скетчем, приведённым ниже.

troyka-h-bridge-dual-example-arduino-dc-motors.ino
// Пины управления скоростью и направлением мотора
constexpr auto pinM1Speed = 9;
constexpr auto pinM1Direction = A1;
constexpr auto pinM2Speed = 10;
constexpr auto pinM2Direction = A0;
 
int pins = {pinM1Speed, pinM1Direction, pinM2Speed, pinM2Direction};
 
void setup() {
  // Настраиваем все пины управление моторами в режим выхода
  for (int i = ; i < 4; i++) {     
    pinMode(pinsi, OUTPUT);
  }
} 
 
void loop() {
  // Крутим мотор M1 в одну сторону в течении 1 секунды
  motorsDrive(255, );
  delay(1000);
 
  // Крутим мотор M1 в другую сторону в течении 1 секунды
  motorsDrive(-255, );
  delay(1000);
 
  // Крутим мотор M2 в одну сторону в течении 1 секунды
  motorsDrive(, 255);
  delay(1000);
 
  // Крутим мотор M2 в другую сторону в течении 1 секунды
  motorsDrive(, -255);
  delay(1000);
 
  // Стоим на месте
  motorsDrive(, );
  delay(1000);
 
}
 
// Функция управления моторами
void motorsDrive(int M1Speed, int M2Speed) {
  if (M1Speed > ) {
    digitalWrite(pinM1Direction, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(pinM1Direction, LOW);
  }
 
  if (M2Speed > ) {
    digitalWrite(pinM2Direction, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(pinM2Direction, LOW);
  }
  analogWrite(pinM1Speed, abs(M1Speed));
  analogWrite(pinM2Speed, abs(M2Speed));
}

Усовершенствуем эксперимент: заставим каждый мотор по очереди плавно разгоняться и останавливаться в разных направлениях.

troyka-h-bridge-dual-example-arduino-dc-motors-pwm.ino
// Пины управления скоростью и направлением мотора
constexpr auto pinM1Speed = 9;
constexpr auto pinM1Direction = A1;
constexpr auto pinM2Speed = 10;
constexpr auto pinM2Direction = A0;
 
int pins = {pinM1Speed, pinM1Direction, pinM2Speed, pinM2Direction};
 
void setup() {
  // Настраиваем все пины управление моторами в режим выхода
  for (int i = ; i < 4; i++) {     
    pinMode(pinsi, OUTPUT);
  }
} 
 
void loop() {
  // Медленно разгоняем M1 в одну сторону
  for (int i = ; i <= 255; i++) {
    motorsDrive(i, );
    delay(10);
  }
  // Медленно тормозим мотор
  for (int i = 255; i >= ; i--) {
    motorsDrive(i, );
    delay(10);
  }
  // Медленно разгоняем M1 в другую сторону
  for (int i = ; i <= 255; i++) {
    motorsDrive(-i, );
    delay(10);
  }
  // Медленно тормозим мотор
  for (int i = 255; i >= ; i--) {
    motorsDrive(-i, );
    delay(10);
  }
 
  // медленно разгоняем M2 в одну сторону
  for (int i = ; i <= 255; i++) {
    motorsDrive(, i);
    delay(10);
  }
  // медленно тормозим мотор
  for (int i = 255; i >= ; i--) {
    motorsDrive(, i);
    delay(10);
  }
  // медленно разгоняем M2 в другую сторону
  for (int i = ; i <= 255; i++) {
    motorsDrive(, -i);
    delay(10);
  }
  // медленно тормозим мотор
  for (int i = 255; i >= ; i--) {
    motorsDrive(, -i);
    delay(10);
  }
 
}
 
// Функция управления моторами
void motorsDrive(int M1Speed, int M2Speed) {
  if (M1Speed > ) {
    digitalWrite(pinM1Direction, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(pinM1Direction, LOW);
  }
 
  if (M2Speed > ) {
    digitalWrite(pinM2Direction, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(pinM2Direction, LOW);
  }
  analogWrite(pinM1Speed, abs(M1Speed));
  analogWrite(pinM2Speed, abs(M2Speed));
}

Код для Arduino

troyka-h-bridge-dual-example-arduino-stepper.ino
// Библиотека для работы с шаговым двигателем
#include <AmperkaStepper.h>
 
// Создаём объект для работы с шаговым двигателем
// и передаём фиксированное количество шагов за полный оборот.
// Подробности в характеристиках двигателя
AmperkaStepper motor(200, A0, A1, 9, 10);
 
void setup() {
  // Устанавливаем скорость вращения 30 оборотов в минуту.
  motor.setSpeed(30);
}
 
void loop() {
  // 180° по часовой стрелке в двухфазном режиме
  motor.step(100, FULL_STEP);
  delay(1000);
 
  // 180° против часовой стрелки в однофазном режиме
  motor.step(-100, WAVE_DRIVE);
  delay(1000);
 
  // 180° по часовой стрелке в полушаговом режиме
  motor.step(200, HALF_STEP);
  delay(1000);
 
  // 180° против часовой стрелки в двухфазном режиме
  // этот режим используется по умолчанию, если не передан
  // второй аргумент
  motor.step(-100);
  delay(1000);
}

Настройка на маршрутизаторе Ubiquiti NanoStation M5

Особенность этого девайса — возможность передачи радиосигнала на расстояние до 7 км со скоростью 100 мбит/с. Порядок действий настройки будет таким:

  1. Подключите оборудование к модему.
  2. Затем в браузере напишите «192.168.1.20».
  3. Введите реквизиты для входа в панель инструментов.
  4. Откройте вкладку «Wireless».
  5. В строке «Wireless Mode» поставьте «Access Point». Напротив «SSID» впишите название сети. В поле «Channel Width» выставьте любое значение до 20 MHz. Остальные параметры можно не трогать.
  6. Зайдите во вкладку «Network».
  7. Напротив «Network Mode» выберите «Bridge». Сохраните параметры.
  8. Теперь настройте 2-й девайс, который будет приемником сигнала. Перейдите во вкладку «Wireless».
  9. Выставьте следующие параметры: «Wireless Mode»  — «Station», «SSID» — название сети, «Channel Width» — то же значение, что на первом роутере.
  10. Во вкладке «Network» напротив «Network Mode» поставьте «Bridge». В поле «IP Address» смените последнюю цифру на 1. Сохраните изменения.
  11. Перезагрузите устройство — все готово.