通过使用TB67H400AFTG和STM32F446RE在每个有刷应用中实现卓越性能
释放电机的真正潜力
已发布 10月 08, 2024
点击板
DC MOTOR 7 Click
开发板
Nucleo 64 with STM32F446RE MCU
编译器
NECTO Studio
微控制器单元
STM32F446RE
抓住机会优化您的电动系统。使用此解决方案的替代模式并行使用H桥，获得双倍功率！
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硬件概览
它是如何工作的？
DC MOTOR 7 Click基于Toshiba Semiconductor的TB67H400AFTG，这是一种PWM斩波型有刷直流电机驱动器。该IC使用专有的BiCD制造工艺，允许该IC由广泛的电源电压供电，从10V到47V。由于MOSFET的导通电阻非常低，TB67H400AFTG可以向连接负载提供高达4A的电流。然而，许多外部参数影响最大电压和电流规格，特别是当连接负载复杂时，如直流电机。该IC提供一种替代模式，可以将其内部的H桥并联使用，为单个电机提供双倍功率。在尝试连接单个有刷直流电机之前，请参考TB67H400AFTG的数据表以获取精确的连接说明。DC MOTOR 7 Click需要外部电源才能运行。最佳电压为24V。虽然TB67H400AFTG驱动器具有热保护和过流保护，但这只是临时措施。输出端子上的短路可能会损坏Click板™。有两个输出端子用于连接直流电机和一个电源输入端子，可以连接外部电源，遵循Click板™本身（底部）的极性标记。有刷直流电机通常只有两个导体来为电机供电，因此即使控制方向在某些情况下也具有挑战
性。因此，需要专用的驱动电路。TB67H400AFTG利用两个感应电阻器（每个通道一个）和内部生成的PWM信号来调节电机的电流。这带来了更高的效率和更少的热量散发，并提供对电机扭矩、方向和速度的控制。每个电机由内部H桥驱动，H桥由TB67H400AFTG IC的控制逻辑部分控制。电机控制逻辑部分通过打开和关闭H桥的特定MOSFET来调节电流，使电流在一定点上升（充电），在线圈和驱动器之间循环直到达到指定时间点（慢衰减），然后将剩余能量返回电源（快衰减）。整个循环由内部振荡器产生的PWM信号的脉冲计时。TB67H400AFTG向微控制器（MCU）暴露了六个控制引脚：PWMA、PWMB、INA1、INA2、INB1和INB2。通过改变这些引脚上的逻辑状态，MCU可以独立控制两个连接的电机。除了操作模式的详细解释外，TB67H400AFTG数据表还提供了一个真值表，解释了这些引脚上的逻辑状态的效果。由于TB67H400AFTG IC有六个不同的控制引脚，需要一个额外的端口扩展器IC来访问所
有这些引脚。PWMA和PWMB引脚分别连接到mikroBUS™的RST和PWM引脚，而其余的控制引脚（INA1、INA2、INB1和INB2）通过NXP Semiconductors的8位I2C端口扩展器PCA9538A访问。此外，用于选择单一或双重操作模式（大模式或小模式）的HBMODE引脚和用于设置空白间隔的TBLKAB引脚也通过PCA9538A IC提供。PCA9538A引脚上的逻辑状态可以通过I2C接口轻松设置，允许通过I2C接口上的单个命令快速更改TB67H400AFTG IC所有控制引脚的状态。请注意，一旦Click板™通电并初始化，不应更改HBMODE引脚的状态。PCA9538A的从I2C地址可以更改。I2C地址的两个最低有效位可以通过切换Click板™上的SMD跳线设置为0或1。这允许选择从0x70到0x73的四个不同的7位I2C地址。此Click板™可以在3.3V或5V逻辑电压水平下工作，可以通过SMD跳线选择。这样，3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。然而，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。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32F446RE MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台，供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性，使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器，并包含了如用户 LED（同时作为 ARDUINO® 信号）、用户和复位按钮，以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性，它特有的 ARDUINO® Uno
V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头，提供了对 STM32 I/O 的完全访问，以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活，支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源，确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器，简化了编程和调试过程。此外，该板设计旨在简化高级开发，它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持，支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速，并内置加密功能，提升了项目的功效
和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器，提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些，加上与多种集成开发环境（IDE）的兼容性，包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE，确保了流畅且高效的开发体验，使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU
建筑
ARM Cortex-M4
MCU 内存 (KB)
512
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
131072
你完善了我！
配件
Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座，使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样，Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能，如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™，这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器，采用 32 位 MCU，配备 ARM Cortex M4 处理器，运行速度为 84MHz，具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM，分为两个区域，顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器，而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子，以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试，其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上，然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关，用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外，用户还可以通过现有的双向电平转换器，使用任何 Click board™，无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接，您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。
直流齿轮电机 - 430RPM（3-6V）是一种电机和齿轮箱的全合一组合，齿轮的加入减少了电机速度，同时增加了扭矩输出。该齿轮电机具有正齿轮箱，成为在较低扭矩和速度要求的应用中的高度可靠解决方案。齿轮电机最关键的参数是速度、扭矩和效率，在这种情况下，无负载速度为520RPM，最高效率下为430RPM，同时电流为60mA，扭矩为50g.cm。其工作电压范围为3-6V，支持顺时针/逆时针旋转方向，这种电机是许多最初由有刷直流电机执行的功能的优秀解决方案，如机器人、医疗设备、电动门锁等。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看！”
Click board™ 原理图
一步一步来
项目组装
从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F446RE MCU作为您的开发板开始。
实时跟踪您的结果
通过调试模式的应用程序输出
1. 一旦代码示例加载完成，按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程，并将其编程到创建的设置上，然后进入调试模式。
2. 编程完成后，IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。
软件支持
库描述
该库包含用于DC MOTOR 7 Click驱动程序的API。
关键功能:
dcmotor7_set_port- 设置端口的功能dcmotor7_go_to_stand_by_mode- 设置电机进入待机模式的功能dcmotor7_set_pwm_motor_b- 设置电机B的PWM值的功能
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
* \brief DcMotor7 Click example
*
* # Description
* This application is a dual brushed DC motor driving.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initialization driver init, enabled all output port, sets H-Bridge operation mode and Motor Digital tblk
*
* ## Application Task
* Set the motor A and the motor B to rotate clockwise and in the Counte clockwise direction,
* and between the change of direction, the motor stops the motor.
*
* *note:*
* VM input - 10 V (min) to 47 V (max)
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "dcmotor7.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static dcmotor7_t dcmotor7;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
dcmotor7_cfg_t cfg;
// Click initialization.
dcmotor7_cfg_setup( &cfg );
DCMOTOR7_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
dcmotor7_init( &dcmotor7, &cfg );
dcmotor7_default_cfg( &dcmotor7 );
}
void application_task ( void )
{
dcmotor7_set_motor( &dcmotor7, DCMOTOR7_MOTOR_A, 0, 1 );
dcmotor7_set_motor( &dcmotor7, DCMOTOR7_MOTOR_B, 0, 1 );
Delay_ms( 500 );
dcmotor7_motor_stop( &dcmotor7, DCMOTOR7_MOTOR_A );
dcmotor7_motor_stop( &dcmotor7, DCMOTOR7_MOTOR_B );
Delay_ms( 2000 );
dcmotor7_set_motor( &dcmotor7, DCMOTOR7_MOTOR_A, 1, 0 );
dcmotor7_set_motor( &dcmotor7, DCMOTOR7_MOTOR_B, 1, 0 );
Delay_ms( 500 );
dcmotor7_motor_stop( &dcmotor7, DCMOTOR7_MOTOR_A );
dcmotor7_motor_stop( &dcmotor7, DCMOTOR7_MOTOR_B );
Delay_ms( 2000 );
}
void main ( void )
{
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END
