Z- Motor + Servo Shield своими руками (DIY).

Опубликовано 15.12.2014 21:20:00


Z- Motor Servo Shield DIY - это плата расширения для Arduino UNO и совместимых. Позволит управлять двумя коллекторными двигателями либо одним биполярным шаговым с потреблением до 600мА, а также подключить до четырех сервоприводов с суммарным потреблением до 3 Ампер. 

Является обновлением Motor Shield L293D и имеет ряд улучшений. Стабилизатор серво части L7805 (5В, 1А) заменен на LM338T с выходным током до 3 Ампер и регулируемым выходным напряжением, которое задается перестановкой джампера (всего 3 варианта: 5, 6 или 7 Вольт). На Шилд добавлен разъем для подключения блютуз модуля, оставлены такие плюшки как: дублирующие гребенки на разъемах подключения моторов, индикаторный светодиод 13pin с возможностью включения/отключения. Мотор часть осталась без изменения. 

Встречайте Z-Motor Servo Shield.

DIY Z- Motor Servo Shield с подключенными моторами и сервоприводами

Внешний вид  Внешний вид

Принципиальная схема: diy-z-motor-servo-shield-schematics

 

 

Основные технические характеристики:

• Напряжение питания силовой части: 4.5 - 12В

• Количество каналов драйвера L293D: 2

• Максимальный ток на канал драйвера: 600мА

• Ток стабилизатора серво части: 3A


 

Задействуемые пины Arduino:

Выводы отвечающие за направление вращения двигателей:

(I1) Цифровой вывод 7 - DC Мотор №1
(I2) Цифровой вывод 4 - DC Мотор №2

Выводы отвечающие за скорость вращения двигателей:

(E1) Цифровой вывод с поддержкой ШИМ 5 - DC Мотор №1
(E2) Цифровой вывод с поддержкой ШИМ 3 - DC Мотор №2

Выводы вынесенные на гребенку для подключения сервоприводов

Цифровые выводы 6, 9, 10, 11.

В случае, если вы не подключаете сервоприводы, данные выводы можно использовать как обычные цифровые пины, а гребенку для подключения как трехпиновые разъемы G V S для подключения датчиков, модулей и т.п. В таком случае необходимо установить джампер выбора питания в положение +5V


 

Подготовка к работе, источники питания

На плате шилда имеется джампер, соединяющий вывод M+ клеммника внешнего питания силовой части и вывод VIN платы Arduino.

Замыкая и размыкая данный джампер можно переводить платы на режимы питания от одного источника или раздельного от разных источников.

 

Питание от одного  источника

При сборке автономных моторизированных платформ питающихся от аккумуляторов либо батареек, Ардуинщику не всегда легко найти аккумулятор для самой платформы, не говоря уже об еще одном аккумуляторе для питания Arduino. К тому же не совсем удобно работать сразу с двумя аккумуляторами т.к. разряжаться будут по разному. В связи с этим в большинстве проектов практикуется питание силовой части и платы Arduino от одного источника питания.

Рекомендуемое напряжение для стабилизатора на плате Arduino лежит в пределах 6 ... 12 В. Ниже 6 В - стабилизатор может не выдавать необходимые 5 В для работы Arduino, а выше 12 В - может перегреться и сгореть.

Отталкиваясь от этих характеристик, напряжение для обобщенного питания будет лежать в пределах 6 ... 12В.

Для питания от одного источника необходимо замкнуть джампер как показано на рисунке.

Объединенное питание Мотор шилда и Arduino

 

Питание от отдельных источников

Для питания от отдельных источников необходимо снять джампер.


 

Полезная информация

Не всегда аккумуляторная батарея либо батарейки справляется с задачей объединенного питания. При включении моторов возможна просадка напряжения, которая в свою очередь приведет к перезагрузке контроллера. Для уменьшения просадки напряжения на линии питания моторов установлен конденсатор большой емкости. В случае если ваша батарея не сможет справиться с питанием и моторов и Arduino, то воспользуйтесь раздельной схемой питания.



 

Подключение к Arduino

 

1 Моторы постоянного тока

1.1 Для самодельных плат на базе ATmega 8

Итак, моторами M1 и M2 управляют два отдельных канала микросхемы L293D. Для управления M1 служат выводы I1 и E1, для M2 выводы I2 и E2.

"I" отвечают за направление вращения, а выводы "E" отвечают за вкл/выкл и скорость вращения моторов. Однако у контроллеров ATmega8 (самый дешевый камень для DIY поделок) цифровые выводы 5 и 3 не имеют поддержи ШИМ. В связи с этим на них получится вращать моторы только на максимальной скорости. 

На примере одного канала (для второго будет идентично), для начала, рассмотрим самый простой пример 

 

 
Пример программного кода

 

1.2 Для всех остальных плат выше ATmega 8

Платы на базе ATmega 168, 328, 2560 т.е. все платы Arduino выпускаемые на данный момент в серийном производстве имеют ШИМ на выводах 3 и 5. Изменяя скважность ШИМ сигнала подаваемого на выводы E1 и E2 мы сможем регулировать скорость моторов. 

В программном коде он будет задаваться функцией

analogWrite (E1, число от 0 до 255);

 

 
Пример программного кода

 

2 Шаговые моторы

 

 
Пример программного кода

 

3 Сервоприводы

Сервоприводы бывают с различными размерами, характеристиками, а главное с разными рабочими напряжениями. Чаще всего они лежат в диапазоне от 5 до 7 вольт. На плате Z-MSShield для питания сервоприводов можно выбрать 3 варианта выходного напряжения (5, 6 либо 7 Вольт),  Для корректной работы стабилизатора, входное напряжение должно быть на 2 вольта выше выходного.

Не переставляйте джампер выбора выходного напряжения стабилизатора при включенном питании. В случае, когда ни один джампер не замкнут, выходное напряжение = входному.

Для работы с сервоприводами размера "mini", к примеру 9G рекомендуемое напряжение 5 вольт, а для мощных сервоприводов размера "standart" и "big", к примеру MG995, установите джампер в положение "6 или 7 Вольт" в зависимости от параметров сервопривода.

Джамперный блок выбора выходного напряжения стабилизатора

 

 
Пример программного кода

 

Итоговый тест-драйв

 

 
Пример программного кода



 

Не переставляйте джампер выбора выходного напряжения стабилизатора при включенном питании. В случае, когда ни один джампер не замкнут, выходное напряжение = входному.

При подключении питания соблюдайте полярность. Неправильное подключение может вывести из строя платы или источник питания.

Не прикасайтесь руками к драйверу двигателей и стабилизатору напряжения в процессе работы двигателей и сервоприводов,  они могут сильно нагреваться. Прикосновение может привести к ожогу.


 

Скачать Архив

В архиве лежит шаблон под ЛУТ, Eagle файлы  и список деталей

Открываем изображение => Печать => Во всю страницу


 

Для облегчения распайки smd компонентов с обратной стороны платы, где нет маркировки, приведу картинку. Хочется отметить, что на smd конденсаторах нет маркировки номиналов, но на картинке они нанесены. 104 - 0,1 мкФ.

Иллюстрация монтажа SMD компонентов с обратной стороны платы

 

Монтаж стабилизатора на плату

    Стабилизатор, крена, 7805


А как же комментарии?