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30 分钟

使用IR2104S和MK64FN1M0VDC12开发高功率电机控制系统

电机控制的掌握

Driver 2 Click with Clicker 2 for Kinetis

已发布 6月 24, 2024

点击板

Driver 2 Click

开发板

Clicker 2 for Kinetis

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

MK64FN1M0VDC12

不要让限制束缚你。通过先进的有刷电机控制掌控你的电机。接受低功耗输入,现在获得高功率输出!

A

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硬件概览

它是如何工作的?

Driver 2 Click 基于 Infineon Technologies 的 IR2104S,这是一款高压、高速功率 MOSFET 和 IGBT 驱动器,具有典型的 0.21A 源电流和 0.36A 吸电流,并具有独立的高低侧参考输出通道。IR2104S 驱动器是一个功率放大器,接受来自控制器 IC 的低功耗输入,并为高功率晶体管(如功率 MOSFET)的栅极提供高电流驱动输入。本质上,它由电平转换器和放大器组合而成。其应用范围广泛,从高功率密度和效率的 DC-DC 电源到各种电机应用,如家用电器、工业驱动、直流有刷和无刷电机等。该 Click 板™ 具有兼容标准 CMOS 或 LSTTL 输出的逻辑输入,最低可达 3.3V 逻辑,并具有额外的关断功能。输出驱动器具有高脉冲电流

缓冲级,设计用于最小化驱动器交叉导通。它还具有一个精密电压比较器 LM393,具有低至 2.0 mV 的输入失调电压规范,允许单电源操作的共模范围到地平面,来自 STMicroelectronics。结合 INT 引脚,借助该比较器,当 LOAD 端子上的最大电流值被超过时,我们可以获得反馈(过流检测)。Driver 2 Click 使用驱动 IR2104S 输入 IN 引脚的 PWM 信号运行,并与 MCU 通信,通过 mikroBUS™ 插座上的 INT 和 CS 引脚(标记为 FB 和 SD)。该 Click 板™ 具有三个连接器,一个表示外部电源供应,标记为 VIN,范围为 12 至 45V。下一个是固定电压值为 12V 的栅极驱动器电源端子,最后一个标记为

LOAD 的端子是一个可以为负载提供最大电流达 10A 的端子。如前所述,额外功能是两个路由到 mikroBUS™ 插座的 CS 和 INT 引脚的引脚。标记为 SD 的 CS 引脚表示能够关闭 IR2104S 两个通道的关断功能,而另一个标记为 FB 的 INT 引脚表示,如果输出电流超过最大值,则会向 MCU 发出中断信号。该 Click 板™ 只能在 5V 逻辑电压水平下工作。使用不同逻辑电平的 MCU 之前,必须执行适当的逻辑电压电平转换。不过,该 Click 板™ 配备了包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Driver 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Clicker 2 for Kinetis 是一款紧凑型入门开发板,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 ARM Cortex-M4F 微控制器,NXP 半导体公司的 MK64FN1M0VDC12,两个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个 JTAG 程序员连接器以及两个 26 针头用于与外部电子设备的接口。其紧凑的设计和清晰、易识别的丝网标记让您能够迅速构建具有独特功能和特性

的小工具。Clicker 2 for Kinetis 开发套件的每个部分 都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了可以选择 Clicker 2 for Kinetis 的编程方式,使用 USB HID mikroBootloader 或外部 mikroProg 连接器进行 Kinetis 编程外,Clicker 2 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。它提供了两种供电方式;通过 USB Micro-B 电缆,其中板载电压调节器为板上每个组件提供适当的电压水平,或使用锂聚合物 电池通过板载电池连接器供电。所有 mikroBUS™ 本

身支持的通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、重置按钮和几个用户可配置的按钮及 LED 指示灯。Clicker 2 for Kinetis 是 Mikroe 生态系统的一个组成部分,允许您在几分钟内创建新的应用程序。它由 Mikroe 软件工具原生支持,得益于大量不同的 Click 板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作的许多方面。

Clicker 2 for Kinetis dimensions image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

NXP

引脚数

121

RAM (字节)

262144

你完善了我!

配件

DC 齿轮电机 - 430RPM (3-6V) 代表了一种电机和齿轮箱的集成组合,通过增加齿轮,降低电机速度,同时增加扭矩输出。此齿轮电机配有直齿齿轮箱,是低扭矩和低速需求应用的高可靠性解决方案。齿轮电机的最关键参数是速度、扭矩和效率。在此情况下,无负载速度为 520RPM,最大效率时为 430RPM,电流为 60mA,扭矩为 50g.cm。额定工作电压范围为 3-6V,支持顺时针/逆时针旋转方向。这款电机是最初用于机器人、医疗设备、电动门锁等众多功能的有刷直流电机的优秀解决方案。

Driver 2 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
Shutdown
PC4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Signal
PA10
PWM
Feedback
PB13
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Driver 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Clicker 2 for Kinetis作为您的开发板开始。

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product7 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 Driver 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • driver2_set_sd_pin - 设置 SD 引脚

  • driver2_set_pwm_pin - 设置 PWM 引脚

  • driver2_get_fb_pin - 获取 FB 引脚

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Driver2 Click example
 *
 * # Description
 * This is an example that demonstrates the use of the Driver 2 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes driver module and sets PWM.
 *
 * ## Application Task
 * Start motor example with change in motor speed using changes in PWM duty cycle.
 *
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "driver2.h"

static driver2_t driver2;
static log_t logger;

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    driver2_cfg_t driver2_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.

    driver2_cfg_setup( &driver2_cfg );
    DRIVER2_MAP_MIKROBUS( driver2_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = driver2_init( &driver2, &driver2_cfg );
    if ( PWM_ERROR == init_flag ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    driver2_default_cfg ( &driver2 );

    driver2_set_duty_cycle ( &driver2, 0.0 );
    driver2_pwm_start( &driver2 );

    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) {
    static int8_t duty_cnt = 1;
    static int8_t duty_inc = 1;
    float duty = duty_cnt / 10.0;
    
    driver2_set_duty_cycle ( &driver2, duty );
    log_printf( &logger, "> Duty: %d%%\r\n", ( uint16_t )( duty_cnt * 10 ) );
    
    Delay_ms( 500 );
    
    if ( 10 == duty_cnt ) {
        duty_inc = -1;
    } else if ( 0 == duty_cnt ) {
        duty_inc = 1;
    }
    duty_cnt += duty_inc;
}

void main ( void ) {
    application_init( );

    for ( ; ; ) {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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