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FreakStudio的博客
摘要
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摘要
设计了一个I2C电机驱动板通过I2C接口控制多个电机的转速和方向支持刹车和减速功能。可连接16个扩展板具有PWM输出、过流过热保护和可更换电机驱动芯片。支持按键控制使能电源指示灯显示供电状态。
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1.总体介绍 总线直流电机扩展板设计用于通过I2C接口控制最多四个直流电机具有以下主要特点
小尺寸设计可以与XIAO系列主控板直接连接也可以作为独立模块使用。I2C接口提供I2C总线接口进行堆叠式级联最多支持16个电机驱动扩展板且提供4个地址位可供选择。PWM输出引脚PWM扩展芯片的输出引脚连接有保护电阻同时使用的电机驱动芯片自带过流和过热保护功能。按键控制芯片使能/失能PWM扩展芯片的使能引脚通过按键引出使用时可通过按键失能芯片。电机驱动芯片可更换根据需要可将RZ7899芯片替换为TMI8260、AM2837或SS6285L芯片。电源指示灯板载电源指示灯显示电机供电状态和PWM扩展芯片供电状态。多种电源输入方式支持接线端子和Type-C接口供电具有防反接设计。支持6V至18V供电的电机整个扩展板最大电流为5A若只使用两个电机通道单通道峰值电流支持最大4A。高频低阻电解电容供电使用四颗220μF高频低阻电解电容或固态电解电容进行供电固态电解电容相比铝电解电容具有更低的ESR、较高的工作频率和更长的使用寿命。散热设计扩展板背面的VCC区域采用开窗设计通过焊锡增大散热效果。 该扩展板提供了优越的电机保护和电源管理功能适用于各种电机控制应用我们提供了MicroPython和Arduino例程。
2.接口说明
2.1 通信接口
我们提供了两个I2C通信接口当作为单独模块使用时通过PH2.0连接线连接主控模块和扩展板如下图所示
也可以使用主控板直接插入到扩展板的排母接口上
多个扩展板也可以堆叠连接此时使用扩展板下方靠近供电端子部分的I2C通信接口与扩展板上方靠近供电端子部分的I2C通信接口相互连接连接时需要注意线序这里需要使用PH2.0双头反向连接线我们这里使用M2塑料柱将两个扩展板进行固定
2.2 电机接口
连接电机时注意电机线M与A通道连接电机线M-与B通道连接若不确定电机的正负极可以在程序中驱动两个编号电机都向正方向运动若其中一个电机反向运动将该电机连线反接即可
2.3 供电接口
我们可以使用Type-C接口的电源适配器进行供电需要注意电源适配器最大电流建议使用15V 3A适配器也可以使用接线端子供电电源正极连接V电源负极连接G
3.硬件细节
3.1 提高散热和电流
我们的电路板对供电部分进行开窗处理必要时可通过向开窗部分焊锡和加装散热片提高散热
3.2 更换电机驱动芯片
我们可以根据电机需要的电压和电流对驱动芯片进行更换
3.3 电容选择
我们使用220uF固态电容作为稳压元件固态电容具有较低的等效串联电阻和快速的电荷释放能力对高频信号的阻抗更低能够更高效地滤除高频噪声相比传统电解电容在高温下具有更稳定的性能和更长的使用寿命你也可以选择高频低电阻铝电解电容
3.4 PWM输出芯片地址位选择
我们可以通过焊接扩展板背面短路点来设置PWM扩展芯片地址位注意四个地址位必须都焊接默认地址位浮空
3.5 沉金工艺
部分配置采用沉金工艺确保焊接质量和延长电路板的使用寿命。
4.提供代码和使用须知
在使用烧录完程序后的主控板通过扩展板控制电机前务必确保电机和通信接线正确供电无误
示例代码包括以下版本
MicroPython版本总线电机扩展板MicroPython示例程序Arduino版本总线电机扩展板Arduino示例程序
5.定制化选择
你的模块何必千篇一律我们已经厌恶了市面上开源硬件厂商提供的一模一样的电子模块类似如下
为什么我们买的的模块都是一模一样的而不能是像买手机或者电脑一样对其配色和配置可以选择 秋刀鱼会过期肉罐头会过期连保鲜纸都会过期但是我们持续满足玩家个性化需求的意愿永不过期
购买我们的模块无论是选择散件发货还是成品发货都可以对排母的高低、排针颜色、电容类型和电机驱动芯片类型进行选择
甚至于电路板的颜色和阻焊类型也可以进行选择
是的再出高价也可以把我们的logo换掉
6.获取链接
硬件开源链接硬件开源资料链接
7.设计思路
I2C总线电机扩展板类型可以分为I2C总线PWM电机控制类型和I2C总线外置主控电机控制类型两种
I2C总线PWM电机控制类型的基本原理为使用主控板通过I2C通信接口控制一个独立的PWM芯片来生成多路PWM信号并将其传输到电机驱动芯片控制电机的速度和方向
I2C总线外置主控电机控制类型的基本原理为主控板通过I2C接口与电机驱动板上芯片进行通信电机驱动板上内置芯片读取主控板的指令、数据或状态并根据这些信息控制电机驱动芯片的工作例如调整电机转速、改变电机方向等
两种方式各有侧重
I2C总线PWM电机控制类型适合简单、直接的电机控制结构简单控制方式易于实现。I2C总线外置主控电机控制类型可以实现更复杂的电机控制算法例如PID控制、电机状态监测等。
做这块板的核心设计想法
小尺寸可以和我的XIAO系列主控板搭配也可以作为外置模块直接使用电机驱动芯片烧坏时可轻易更换电机驱动芯片 8.参考资料
https://github.com/Seeed-Studio/grove.py/blob/master/grove/motor/i2c_motor_driver.pyhttps://github.com/Seeed-Studio/grove.py/blob/master/grove/grove_i2c_motor_driver.pyhttps://github.com/adafruit/micropython-adafruit-pca9685/blob/master/stepper.pyhttps://wiki.seeedstudio.com/Grove-I2C_Motor_Driver-TB6612FNG/https://wiki.seeedstudio.com/Grove-I2C_Motor_Driver_V1.2/https://wiki.seeedstudio.com/Grove-I2C-Motor-Driver-L298P/https://item.taobao.com/item.htm?id627007991368https://www.adafruit.com/product/3243
