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30 分钟

使用MIC4605和MK64FN1M0VDC12释放您的电机全部潜力

最佳PWM电机控制!

DC Motor 8 Click with Clicker 2 for Kinetis

已发布 6月 24, 2024

点击板

DC Motor 8 Click

开发板

Clicker 2 for Kinetis

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

MK64FN1M0VDC12

使用我们的PWM电机控制解决方案,您可以轻松调节直流电机的速度和方向,实现平稳高效的运行。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DC Motor 8 Click基于Microchip的MIC4605,是一款85V半桥MOSFET驱动器,具有自适应死区和防激射保护。该IC利用其PWM引脚上的输入来调节输出MOSFET的开关状态。它的85V容忍度提供了很大的余量,以抵御由电机旋转产生的反冲电压。在实践中,应将电机使用的电源的两倍视为安全余量。该IC具有足够的容量来容纳其输入的最大允许电压,即40V。DC Motor 8采用半桥拓扑结构,这意味着它只能以一个方向运行连接的电机。然而,连接的电机的极性可以翻转,这将改变电机的旋转方向。连接的输入电压不能反向,并且必须按照PCB上标记的方式连接。尽管最大输入电压评级为40V,但最好永远不要向电机提供最大允许电压,因为这可能会导致MOSFET和其他组件过热,具体取决于所使用的电机和所受到的机械负载。设备永远不应被推动到最大允许的额定值。当PWM输入处于高逻辑状态时,驱动高侧功率MOSFET的HO输出引脚是

活动的,电路通过高侧功率MOSFET、电机线圈和地关闭。当PWM输入信号变为低时,它会迫使HO输出在约35ns内变为低电平。HS引脚监控驱动器状态-当HS电压降至2.2V以下时,高侧MOSFET关闭,经过短暂延迟(约35ns的上升时间)后,LO输出被激活。HS电压进一步下降会导致一个锁存器,只能通过PWM信号高逻辑电平来复位。如果HS电平未能降至2.2V以下,则内部250ns延迟被激活,随后HS引脚锁存。这样可以防止HS ringing导致LO输出处于不确定状态。当PWM信号再次变为高时,它将迫使LO输出在另外35ns内变为低电平,之后HO引脚可以开始再次进入高电平。这种机制确保永远不会发生激射。激射发生在两个MOSFET都处于活动状态时,电流从电源通过它们到地,引起耗散、振铃,甚至在某些情况下造成损坏。除了被路由到mikroBUS™的PWM引脚之外,用于启用设备的EN引脚也被路由到mikroBUS™的CS引脚。

逻辑高将使设备以正常模式工作,而低逻辑电平将使设备进入节能模式。该引脚由板载电阻拉高。为了正确操作,VIN电源端子必须与驱动电路完全隔离的40V电源连接。然而,为了正确运行,驱动器必须提供足够的电压来激活MOSFET。为此,DC Motor 8 click采用了Microchip的2MHz升压稳压器MIC2606制成的升压转换器。升压转换器电路提供12V,从mikroBUS™的5V输出,这允许理想的MOSFET开关条件,保持MOSFET(RDSON)的电阻在最佳水平。VOUT端子用于连接负载。带有两个连接点并且最高可达40V的小型至中等功率的直流电机可以与此click board™一起使用。VIN端子上的电压用于开启电机,而click本身则由mikroBUS™电压轨供电。为了正确运行,mikroBUS™上必须存在3.3V和5V电压。

DC Motor 8 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 Gear Motor - 430RPM (3-6V) 是电机和齿轮箱的一体化组合,通过添加齿轮可以降低电机速度同时增加扭矩输出。这款齿轮电机采用斜齿轮箱,是低扭矩和速度要求应用的高度可靠解决方案。齿轮电机的最关键参数是速度、扭矩和效率,在这种情况下,无负载时为520RPM,在最大效率时为430RPM,电流为60mA,扭矩为50g.cm。额定工作电压范围为3-6V,支持顺时针和逆时针旋转方向,是机器人技术、医疗设备、电动门锁等许多应用中替代传统刷式直流电机的理想选择。

DC Motor 8 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
Enable
PC4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Signal
PA10
PWM
NC
NC
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

DC Motor 8 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
Micro B Connector Clicker 2 Access - upright/background 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

这个库包含了 DC Motor 8 Click 驱动器的 API。

关键函数:

  • dcmotor8_set_duty_cycle - 设置 PWM 占空比

  • dcmotor8_pwm_start - 启动 PWM 模块

  • dcmotor8_pwm_stop - 停止 PWM 模块

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 
 * @brief DcMotor8 Click example
 * 
 * # Description
 * This click can drive simple DC motors with brushes, providing them with a significant amount 
 * of current and voltage up to 40V. The click has one control input, that uses the PWM signal 
 * from the host MCU. It uses the half-bridge topology to regulate the speed of the motor 
 * rotation, employs advanced dead-time circuitry that monitors the output stage, providing 
 * maximum switching efficiency and features an advanced technique to avoid shoot-through 
 * currents.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and enables the click board.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is an example that demonstrates the use of DC Motor 8 click
 * board by increasing and decreasing the motor speed.
 * DC Motor 8 Click communicates with the register via the PWM interface.
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * 
 * @author Nikola Peric
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dcmotor8.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static dcmotor8_t dcmotor8;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    dcmotor8_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    dcmotor8_cfg_setup( &cfg );
    DCMOTOR8_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    dcmotor8_init( &dcmotor8, &cfg );

    dcmotor8_set_duty_cycle ( &dcmotor8, 0.0 );
    dcmotor8_enable ( &dcmotor8, DCMOTOR8_ENABLE );
    dcmotor8_pwm_start( &dcmotor8 );
    log_info( &logger, "---- Application Task ----" );
    Delay_ms( 500 );
}

void application_task ( void )
{
    static int8_t duty_cnt = 1;
    static int8_t duty_inc = 1;
    float duty = duty_cnt / 10.0;
    
    dcmotor8_set_duty_cycle ( &dcmotor8, 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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