初学者
10 分钟

使用TB9053FTG和PIC32MZ2048EFH100实现流畅、精确的直流电机运动

平滑、可靠且响应迅速:有刷直流电机控制的秘诀

DC Motor 26 Click with Flip&Click PIC32MZ

已发布 6月 27, 2024

点击板

DC Motor 26 Click

开发板

Flip&Click PIC32MZ

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFH100

投资我们的有刷直流电机控制,提升系统的可靠性和寿命。我们致力于质量和性能,并有一支专家团队随时准备协助您实现目标。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DC Motor 26 Click基于东芝半导体的TB9053FTG,这是一款双通道H桥有刷直流电机驱动器。它采用增强封装,具有超高的热性能。TB9053FTG允许双电机配置,每通道电流额定值为5A,或在并行模式下单通道驱动10A电流。其工作电压范围为4.5V至28V,电机通过来自mikroBUS™插座的PWM信号(CLK)或SPI串行接口直接控制。低导通电阻的PWM控制实现了高效的电机驱动输出,确保在高度竞争的汽车应用中的可靠运行。除了SPI通信,几个连接到mikroBUS™插座引脚的GPIO引脚也用于控制与PCA9538A I2C可配置端口扩展器相关的TB9053FTG,例如连接到SLP和CM引脚(默认位置为RST和AN引脚)的睡眠模式引脚和直流电机通

道电流监视器。PCA9538A还允许通过将标记为ADDR SEL的SMD跳线置于适当位置0和1来选择其I2C地址的最低有效位(LSB),其中断功能路由到mikroBUS™插座的INT引脚。如前所述,这款Click板支持双直流电机或单直流电机配置。板上的SW1-SW4开关用于选择电机控制和操作模式。前两个开关用于选择电机控制方式,即通过PWM信号直接控制或通过SPI接口控制,而后两个开关用于选择电机操作模式。有四种可能的模式,即小模式(两个独立通道)、大模式(两个通道连接并支持一个直流电机)、半模式和禁止模式(完全禁用通道)。此外,控制和PWM信号还可以通过板载头J1外部引入。在这种情况下,PWM1和PWM2引脚指定电机1的前进、后退或刹车模式,PWM3和

PWM4引脚指定电机2的这些模式。使能EN引脚选择电机的驱动或停止模式。该驱动器的广泛配置选项、控制和模式选择可以在附带的数据手册中找到。这款Click板还具有异常指示的额外LED灯。如果检测到超温或过流/欠压等状态,则由标记为DIAG1和DIAG2的红色LED灯与中断引脚关联指示此类异常。DC Motor 26支持TB9053FTG的外部电源,可以连接到标记为VM的输入端子,电压范围应在4.5V至28V之间,而直流电机线圈可以连接到标记为OUT1到OUT4的端子。这款Click板可以通过VCC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压水平。因此,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线。此外,这款Click板配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可以作为进一步开发的参考。

DC Motor 26 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Flip&Click PIC32MZ 是一款紧凑型开发板,设计为一套完整的解决方案,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 PIC32MZ 微控制器,Microchip 的 PIC32MZ2048EFH100,四个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,两个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,调试器/程序员连接器,以及两个与 Arduino-UNO 引脚兼容的头部。得益于创

新的制造技术,它允许您快速构建具有独特功能和特性的小工具。Flip&Click PIC32MZ 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。此外,还可以选择 Flip&Click PIC32MZ 的编程方式,使用 chipKIT 引导程序(Arduino 风格的开发环境)或我们的 USB HID 引导程序,使用 mikroC、mikroBasic 和 mikroPascal for PIC32。该套件包括一个通过 USB 类型-C(USB-C)连接器的干净且调

节过的电源供应模块。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、用户可配置的按钮和 LED 指示灯。Flip&Click PIC32MZ 开发套件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。

Flip&Click PIC32MZ double image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

你完善了我!

配件

直流齿轮电机 - 430RPM(3-6V)代表了一种电机和齿轮箱的全合一组合,齿轮的添加降低了电机速度,同时增加了扭矩输出。该齿轮电机具有一体齿轮箱,是适用于低扭矩和速度要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,在本例中,空载速度为520RPM,最大效率下为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,这种电机是替代传统有刷直流电机在机器人、医疗设备、电动门锁等多种功能中的优秀解决方案。

DC Motor 26 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Current Monitor
RB11
AN
Sleep Mode
RE2
RST
SPI Chip Select
RA0
CS
SPI Clock
RG6
SCK
SPI Data OUT
RC4
MISO
SPI Data IN
RB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Signal
RC14
PWM
Interrupt
RD9
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RA2
SCL
I2C Data
RA3
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

DC Motor 26 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Flip&Click PIC32MZ作为您的开发板开始。

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MB1 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

该库包含 DC Motor 26 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • dcmotor26_get_motor_current - 直流电机26获取电机电流功能。

  • dcmotor26_set_ch1_operation_mode - 直流电机26设置ch1操作模式功能。

  • dcmotor26_set_cm_sel_pin - 直流电机26设置cm选择引脚功能。

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 DC Motor 26 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of DC Motor 26 click board by controlling the speed
 * of DC motor over PWM duty cycle as well as displaying the motor current consumption.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Changes the operation mode and motor speed by setting the PWM duty cycle and then calculates
 * the motor current consumption for that speed. All data is being logged on the USB UART
 * where you can track changes.
 *
 * @note
 * The click board swiches should be set as follows: SW 1-2-3-4 : H-H-L-L
 * This sets the click board as a SPI controlled single-channel device so 
 * the motor should be connected to OUT1/2 and OUT3/4.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "dcmotor26.h"

static dcmotor26_t dcmotor26;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    dcmotor26_cfg_t dcmotor26_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.
    dcmotor26_cfg_setup( &dcmotor26_cfg );
    DCMOTOR26_MAP_MIKROBUS( dcmotor26_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( DCMOTOR26_OK != dcmotor26_init( &dcmotor26, &dcmotor26_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( DCMOTOR26_OK != dcmotor26_default_cfg ( &dcmotor26 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    if ( DCMOTOR26_OK == dcmotor26_set_ch1_operation_mode ( &dcmotor26, DCMOTOR26_MODE_OUTPUT_OFF ) )
    {
        log_printf ( &logger, " MODE: OFF\r\n" );
        Delay_ms ( 3000 );
    }
    if ( DCMOTOR26_OK == dcmotor26_set_ch1_operation_mode ( &dcmotor26, DCMOTOR26_MODE_FORWARD ) )
    {
        dcmotor26_set_cm_sel_pin ( &dcmotor26, DCMOTOR26_PIN_LOW_LEVEL );
        for ( uint16_t duty = 0; duty <= DCMOTOR26_CONFIG56_DUTY_PERIOD_MAX; duty += 100 )
        {
            float current;
            log_printf ( &logger, " MODE: FORWARD\r\n" );
            if ( DCMOTOR26_OK == dcmotor26_set_ch1_duty_period ( &dcmotor26, duty ) )
            {
                log_printf ( &logger, " Duty: %u\r\n", duty );
            }
            if ( DCMOTOR26_OK == dcmotor26_get_motor_current ( &dcmotor26, &current ) )
            {
                log_printf ( &logger, " Current: %.3f A\r\n\n", current );
            }
            Delay_ms ( 500 );
        }
    }
    if ( DCMOTOR26_OK == dcmotor26_set_ch1_operation_mode ( &dcmotor26, DCMOTOR26_MODE_BRAKE ) )
    {
        log_printf ( &logger, " MODE: BRAKE\r\n" );
        Delay_ms ( 3000 );
    }
    if ( DCMOTOR26_OK == dcmotor26_set_ch1_operation_mode ( &dcmotor26, DCMOTOR26_MODE_REVERSE ) )
    {
        dcmotor26_set_cm_sel_pin ( &dcmotor26, DCMOTOR26_PIN_HIGH_LEVEL );
        for ( uint16_t duty = 0; duty <= DCMOTOR26_CONFIG56_DUTY_PERIOD_MAX; duty += 100 )
        {
            float current;
            log_printf ( &logger, " MODE: REVERSE\r\n" );
            if ( DCMOTOR26_OK == dcmotor26_set_ch1_duty_period ( &dcmotor26, duty ) )
            {
                log_printf ( &logger, " Duty: %u\r\n", duty );
            }
            if ( DCMOTOR26_OK == dcmotor26_get_motor_current ( &dcmotor26, &current ) )
            {
                log_printf ( &logger, " Current: %.3f A\r\n\n", current );
            }
            Delay_ms ( 500 );
        }
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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