Драйвер колекторного двигуна BTS7960

Перехід на сайт компаніи

Драйвер BTS7960 — дає змогу керувати одним колекторним двигуном, розрахованим на напругу від 5,5 до 27,5 В постійного струму до 43 А. Але оскільки клемник встановлений на платі, не розрахований на такі струми, то для довготривалої роботи рекомендується використовувати двигуни з струмом споживання до 10 А. За допомогою цього драйвера можна керувати швидкістю двигуна, напрямом його руху, гальмувати й контролювати навантаження, яке відчуває двигун.

Характеристики

• Напруга живлення двигуна: від 5,5 до 27,5 В постійного струму (поза цим діапазоном драйвер перейде в режим захисту).
• Напруга живлення логіки: 5 В постійного струму.
• Максимально допустимі струм мотора: 43 А (краткочасно).
• Максимально допустимі струм мотора: 10 А (довгочасно).
• Максимальна частота ШІМ на управильних виводах: 25 кГц
• Напруга логічних рівнів на управильних виводах: 3,3 або 5 В

Призначення виводів

«M+» и «M» - Виходи для під'єднання двигуна.
«M» Вихід лівого плеча H-моста (чип U3).
«M+» Вихід правого плеча H-моста (чип U2).
«S+» и «S-» - Живлення мотора.
«Vcc» и «GND» - Живлення логіки.
«L_IS» - Вихід стану лівого плеча H-моста (чип U3).
Виведення є прапором помилки (якщо вона є), інакше з цього виходу можна знімати рівень напруги пропорційний струму, що протікає через мотор, а отже, контролювати силу навантаження, що додається до двигуна.
«R_IS» - Вихід стану правого плеча H-моста (чип U2).
Виведення є прапором помилки (якщо вона є), інакше з цього виходу можна знімати рівень напруги пропорційний струму, що протікає через мотор, а отже, контролювати силу навантаження, що додається до двигуна.
«L_EN» - Вхід роздільної здатності роботи лівого плеча H-моста (чип U3).
Скидання в 0 — вимикає вихід мотора «M-» (переводить його в стан високого імпедансу).
Встановлення в 1 — дає змогу працювати над виходом мотора «M-».
«R_EN» - Вхід роздільної здатності роботи правого плеча H-моста (чип U2).
Скидання в 0 — вимикає вихід мотора «M+» (переводить його в стан високого імпедансу).
Встановлення в 1 — дає змогу працювати над виходом мотора «M+».
«L_PWM» - Вхід встановлення потенціалу на виході лівого плеча H-моста (чип U3).
Скидання в 0 — встановлює на виході «M-» потенціал виведення «S-».
Встановлення в 1 — встановлює на виході «M-» потенціал виведення «S+».
Встановлення потенціалів «S+» або «S-» на виході «M-» можливе тільки якщо встановлене 1 на вході «L_EN».
«R_PWM» - Вхід встановлення потенціалу на виході правого плеча H-моста (чип U2).
Скидання в 0 — встановлює на виході «M+» потенціал виведення «S-».
Встановлення в 1 — встановлює на виході «M+» потенціал виведення «S+».
Встановлення потенціалів «S+» або «S-» на виході «M+» можливе тільки якщо встановлена 1 на вході «R_EN»

Під'єднання драйвера

Двигун під'єднується до виведення «M+» і «M-» клемника.
Напруга живлення двигуна (5,5 — 27,5 В постійного струму) подається на висновки «S+» і «S-» клемника.
Напруга живлення критичної частини (5 В постійного струму) подається на висновки «Vcc» і «GND».
Драйвером можна керувати по 2, 3, або 4 дроти:

Під'єднання драйвера мотора до Arduino через 2 дроти:
Виведення «L_EN» і «R_EN» драйвера з'єднуються один з одним і під'єднуються до «Vcc» (не беруть участь у керуванні).
Виведення «L_PWM» під'єднується до будь-якого виведення Arduino підтримувального ШІМ.
Виведення «R_PWM» під'єднується до будь-якого виведення Arduino підтримувального ШІМ.
Керування драйвером мотора за 2 дротами:
Рух уперед із регулюванням швидкості: «L_PWM» = 0, «R_PWM» = ШІМ (чим вище ШІМ тим вища швидкість).
Рух уперед із регулюванням швидкості: «L_PWM» = ШІМ, «R_PWM» = 1 (чим вище за ШІМ тим нижча швидкість).
Рух назад із регулюванням швидкості: «L_PWM» = ШІМ, «R_PWM» = 0 (чим вище ШІМ тим вища швидкість).
Рух назад із регулюванням швидкості: «L_PWM» = 1, «R_PWM» = ШІМ (чим вище ШІМ тим нижча швидкість).
Гальмування: «L_PWM» = «R_PWM» = 0 або 1 (максимальне гальмування).
Переваги та вади схеми керування за 2 дротами:
Явна перевага схеми — мінімальна кількість залучених виведень Arduino.
Оскільки на входах «L_EN» і «R_EN» постійно встановлена 1 (вони під'єднані до «Vcc»), отже, виходи мотора «M+» і «M» не переходять у стан високого імпедансу (не вимикаються), отже, можна гальмувати швидкістю (зменшення швидкості призводить до гальмування). Це факт можна віднести й до вад схеми, позаяк у ній не можна звільнити мотор, на його виведеннях «M+» і «M» завжди встановлені потенціали «S+» і/або «S-».

Під'єднання драйвера мотора до Arduino через 3 дроти:
Виведення «L_EN» і «R_EN» драйвера з'єднуються один з одним і під'єднуються до будь-якого виведення Arduinoтримувального ШІМ.
Виведення «L_PWM» під'єднується до будь-якого виведення Arduino.
Виведення «R_PWM» під'єднується до будь-якого виведення Arduino.
Керування драйвером мотора через 3 дроти:
Рух уперед із регулюванням швидкості: «L_PWM» = 0, «R_PWM» = 1, «EN» = ШІМ (чим вище ШІМ тим вища швидкість).
Рух назад із регулюванням швидкості: «L_PWM» = 1, «R_PWM» = 0, «EN» = ШІМ (чим вище ШІМ тим вища швидкість).
Вільне обертання: «L_PWM» і «R_PWM» не мають значення, «EN» = 0 (мотор електричний вимкнений).
Гальмування: «L_PWM» = «R_PWM» = 0 або 1, «EN» = ШІМ (чим вище ШІМ тим сильніше гальмування).
Переваги та вади схеми керування через 3 дроти:
Попри більшу кількість дротів, схема керування має простіший вигляд: «L_PWM» і «R_PWM» керують напрямком, а «EN» швидкістю. Якщо на входах «L_PWM» і «R_PWM» однаковий логічний рівень, то «EN» керує гальмуванням.
Є можливість регулювати рівень гальмування за допомогою ШІМ без подавання напруги (різності потенціалів) на двигун.
Під час подавання логічного 0 на вхід «EN» мотор електрично вимикається від схеми. Наприклад, якщо керований мотором пристрій стоїть на гірці та на всіх входах «L_PWM», «R_PWM» і «EN» встановлена 1, то він нікуди не поїде, але варто скинути в 0 рівень на вході «EN», як мотор звільниться і пристрій скотиться з гірки. Ще одним прикладом може бути економія електроенергії: після досягнення необхідної швидкості, збираємо рівень на вході «EN» у стан логічного 0 і пристрій буде продовжувати рух за інерцією, далі встановлюємо на вході «EN» логічну 1, набираємо швидкість і знову скидаємо в 0.
До вад схеми під'єднання через 3 дроти можна віднести те, що в схемі не передбачено гальмування швидкістю.
Під'єднання драйвера мотора до Arduino через 4 дроти:
Виведення «L_EN», «R_EN», «L_PWM» і «R_PWM» під'єднуються до виведення Arduino підтримувального ШІМ (наче доцільне використовувати схему з 2 або 3 дротами).

Керування драйвером мотора за 4 дротами:
У такій схемі можна здійснювати керування будь-яким із розглянутих раніше варіантів керування, перемикаючись з однієї схеми на іншу за потреби.
Переваги та вади схеми керування за 4 дротами:
Перевага схеми полягає в її універсальності, можна використовувати переваги двох попередніх схем і позбутися їхніх вад.
Явний брак схеми — максимальна кількість залучених виводів Arduino.

Живлення:
Напруга живлення двигуна (5,5 — 27,5 В постійного струму) подається на висновки «S+» і «S-» клемника.
Напруга живлення критичної частини (5 В постійного струму) подається на висновки «Vcc» і «GND».

Драйвер побудований на базі H-мосту, зібраного з двох півмосток на чирах BTS7960. Чипи BTS7960 підтримують ШІМ до 25 кГц (наприклад, Arduino UNO частота ШІМ лише 0,5 кГц) і забезпечені схемами захисту від короткого замикання, перегрівання, перенапруги (на виведеннях клемника S+ і S-) і падіння напруги нижче 5,5 В (на виведеннях клемника S+ и S-). Чипи BTS7960 мають виведення стану «IS» напругу, на якій змінюється пропорційно струму, що протікає через двигун (що дає змогу визначити, яке навантаження відчуває двигун), а в разі виявлення помилок, виведення «IS» працює як прапор виявлення помилки встановлюючись у логічну «1». На платі виведення чипів «IS» притиснутий до GND через опір 10 кОм і під'єднані до виходів плати «L_IS» і «R_IS». На платі драйвера встановлений шинний формувач на базі чипа 74HC244, який забезпечує розв'язування логічних рівнів сигналів між входами «L_EN», «R_EN», «L_PWM», «R_PWM» і входами чипів BTS7960. Завдяки наявності шинного формувальника керувати драйвером можна логічними рівнями як 3,3 В, так і 5 В логіки.