Project 8 モーター駆動と速度制御

1.説明

モーターを駆動する方法は多くあります。私たちの車は最も一般的に使用されているDRV8833モータードライバーチップを使用しており、これはおもちゃ、プリンターなどの統合モーターアプリケーション向けに2チャネルのブリッジ電気駆動ソリューションを提供します。

4.0開発ボードにShieldを重ねてBATに電源を入れ、DIPスイッチをON端に設定すると、外部電源が2つのボードに同時に電力を供給します。配線接続を容易にするために、Shieldには逆接続防止ポート（PH2.0-2P-3P-4P-5P）が付いています。モーター、電源、センサーモジュールを直接Shieldに接続できます。

ShieldのBluetoothインターフェースはDX-BT24 5.1 Bluetoothモジュールと完全互換です。Bluetoothモジュールを接続する際は、対応するインターフェースに差し込むだけで済みます。同時に、2.54ピッチのピン列を使ってShield上の未使用のデジタルおよびアナログポートを引き出しており、他のセンサーの追加や拡張実験が可能です。

拡張ボードは4つのDCモーターに接続できます。ジャンパーキャップがデフォルトで接続されている場合、ポートAとA1、BとB1のモーターは並列接続され、同じ動作をします。8つのジャンパーキャップで4つのモーターインターフェースの回転方向を制御できます。

例えば、M1モーターのB1前の2つのジャンパーキャップを横方向接続から縦方向接続に変更すると、M1モーターの回転方向は元の回転方向と逆になります。

2.仕様

• ロジック入力電圧：DC 5V

• 駆動入力電圧：DC 6-9 V

• ロジック動作電流：<36mA

• 駆動動作電流：<2A

• 最大消費電力：25W（T=75℃）

• 制御信号入力レベル：高レベルは2.3V<Vin<5V、低レベルは-0.3V<Vin<1.5V

• 動作温度：-25＋130℃

Keyestudio 8833 モータードライバー拡張ボード

3.動作原理

4つのモーターは同じ側の並列接続モードを使用し、2つのモーターグループと見なせます。配線図のように、BとB1が1グループ、AとA1がもう1グループです。

同じグループのモーターは同じ方向に回転する必要があります。異なる場合は、端子横の対応するジャンパーキャップを調整して方向を変更してください。

下図のように、AとA1の方向が異なる場合は、ジャンパーキャップの方向を調整して同じグループのモーターの動作方向を一致させます。

上図から、Aモーターの方向ピンはD4、速度ピンはD6であることがわかります。D2はBモーターの方向ピン、D6は速度ピンです。

PWMはロボットカーを駆動します。PWM値は0-255の範囲です。方向をHIGHに設定すると、PWMの数値が小さいほどモーターの回転が速くなります。

	D2	D5（PWM）	Bモーター（左）	D4	D6（PWM）	Aモーター（右）
前進	HIGH	255-200	時計回り回転	HIGH	255-200	時計回り回転
後退	LOW	200	反時計回り回転	LOW	200	反時計回り回転
左折	HIGH	255-200	時計回り回転	LOW	200	反時計回り回転
右折	LOW	200	反時計回り回転	HIGH	255-200	時計回り回転

4.コンポーネント

Development Board *1	8833 Motor Driver *1	USB Cable*1
18650 Battery Holder*1	Motor*4	18650 Battery *2（self-provided）

5.配線図

電源をBATポートに接続します。

6.テストコード

//****************************************************************************
/*
 keyestudio 4wd BT Car
 lesson 8.1
 Motor driver shield
 http://www.keyestudio.com
*/ 
#define ML_Ctrl 2     //グループBモーターの回転方向制御ピンを定義
#define ML_PWM 5   //グループBモーターのPWM制御ピンを定義
#define MR_Ctrl 4    //グループAモーターの回転方向制御ピンを定義
#define MR_PWM 6   //グループAモーターのPWM制御ピンを定義

void setup()
{
  pinMode(ML_Ctrl, OUTPUT);//グループBモーターの回転方向制御ピンを出力に設定
  pinMode(ML_PWM, OUTPUT);//グループBモーターのPWM制御ピンを出力に設定
  pinMode(MR_Ctrl, OUTPUT);//グループAモーターの回転方向制御ピンを出力に設定
  pinMode(MR_PWM, OUTPUT);//グループAモーターのPWM制御ピンを出力に設定
}
void loop()
{ 
  //前進
  digitalWrite(ML_Ctrl,HIGH);//グループBモーターの回転方向制御ピンをHIGHに設定
  analogWrite(ML_PWM,55);//グループBモーターのPWM制御速度を55に設定
  digitalWrite(MR_Ctrl,HIGH);//グループAモーターの回転方向制御ピンをHIGHに設定
  analogWrite(MR_PWM,55);//グループAモーターのPWM制御速度を55に設定
  delay(2000);//2000ms待機
  //後退
  digitalWrite(ML_Ctrl,LOW);//グループBモーターの回転方向制御ピンをLOWに設定
  analogWrite(ML_PWM,200);//グループBモーターのPWM制御速度を200に設定
  digitalWrite(MR_Ctrl,LOW);//グループAモーターの回転方向制御ピンをLOWに設定
  analogWrite(MR_PWM,200);//グループAモーターのPWM制御速度を200に設定
  delay(2000);//2000ms待機
  //左折
  digitalWrite(ML_Ctrl,LOW);//グループBモーターの回転方向制御ピンをLOWに設定
  analogWrite(ML_PWM,200);//グループBモーターのPWM制御速度を200に設定
  digitalWrite(MR_Ctrl,HIGH);//グループAモーターの回転方向制御ピンをHIGHに設定
  analogWrite(MR_PWM,55);//グループAモーターのPWM制御速度を55に設定
  delay(2000);//2000ms待機
  //右折
  digitalWrite(ML_Ctrl,HIGH);//グループBモーターの回転方向制御ピンをHIGHに設定
  analogWrite(ML_PWM,55);//グループBモーターのPWM制御速度を55に設定
  digitalWrite(MR_Ctrl,LOW);//グループAモーターの回転方向制御ピンをLOWに設定
  analogWrite(MR_PWM,200);//グループAモーターのPWM制御速度を200に設定
  delay(2000);//2000ms待機
  //停止
  digitalWrite(ML_Ctrl, LOW);//グループBモーターの回転方向制御ピンをLOWに設定
  analogWrite(ML_PWM,0);//グループBモーターのPWM制御速度を0に設定
  digitalWrite(MR_Ctrl, LOW);//グループAモーターの回転方向制御ピンをLOWに設定
  analogWrite(MR_PWM,0);//グループAモーターのPWM制御速度を0に設定
  delay(2000);//2000ms待機
}
//****************************************************************************

7.テスト結果

コードをV4.0ボードに正常にアップロードした後、配線図に従って配線を接続し、外部電源をオンにしてDIPスイッチをONにすると、車は2秒間前進し、2秒間後退し、2秒間左折し、2秒間右折し、2秒間停止します。

8.コード説明

digitalWrite(ML_Ctrl,LOW): モーターの回転方向はHIGH/LOWレベルによって決まり、回転方向を決定するピンはデジタルピンです。

analogWrite(ML_PWM,200): モーターの速度はPWMで調整され、速度を決定するピンはPWMピンでなければなりません。

9.コード説明

PWMでモーターの速度を調整します。配線は同じ方法で接続してください。

//************************************************************************
/*
 keyestudio 4wd BT Car
 lesson 8.2
 Motor driver
 http://www.keyestudio.com
*/ 
#define ML_Ctrl 2     //グループBモーターの方向制御ピンを定義
#define ML_PWM 5   //グループBモーターのPWM制御ピンを定義
#define MR_Ctrl 4    //グループAモーターの方向制御ピンを定義
#define MR_PWM 6   //グループAモーターのPWM制御ピンを定義

void setup()
{
  pinMode(ML_Ctrl, OUTPUT);//グループBモーターの方向制御ピンを出力に設定
  pinMode(ML_PWM, OUTPUT);//グループBモーターのPWM制御ピンを出力に設定
  pinMode(MR_Ctrl, OUTPUT);//グループAモーターの方向制御ピンを出力に設定
  pinMode(MR_PWM, OUTPUT);//グループAモーターのPWM制御ピンを出力に設定
}
void loop()
{ 
  //前進
  digitalWrite(ML_Ctrl,HIGH);//グループBモーターの方向制御ピンをHIGHに設定
  analogWrite(ML_PWM,105);//グループBモーターのPWM制御速度を105に設定
  digitalWrite(MR_Ctrl,HIGH);//グループAモーターの方向制御ピンをHIGHに設定
  analogWrite(MR_PWM,105);//グループAモーターのPWM制御速度を105に設定
  delay(2000);//2000ms待機
  //後退
  digitalWrite(ML_Ctrl,LOW);//グループBモーターの方向制御ピンをLOWに設定
  analogWrite(ML_PWM,150);//グループBモーターのPWM制御速度を150に設定
  digitalWrite(MR_Ctrl,LOW);//グループAモーターの方向制御ピンをLOWに設定
  analogWrite(MR_PWM,150);//グループAモーターのPWM制御速度を150に設定
  delay(2000);//2000ms待機
  //左折
  digitalWrite(ML_Ctrl,LOW);//グループBモーターの方向制御ピンをLOWに設定
  analogWrite(ML_PWM,150);//グループBモーターのPWM制御速度を150に設定
  digitalWrite(MR_Ctrl,HIGH);//グループAモーターの方向制御ピンをHIGHに設定
  analogWrite(MR_PWM,105);//グループAモーターのPWM制御速度を105に設定
  delay(2000);//2000ms待機
  //右折
  digitalWrite(ML_Ctrl,HIGH);//グループBモーターの方向制御ピンをHIGHに設定
  analogWrite(ML_PWM,105);//グループBモーターのPWM制御速度を105に設定
  digitalWrite(MR_Ctrl,LOW);//グループAモーターの方向制御ピンをLOWに設定
  analogWrite(MR_PWM,150);//グループAモーターのPWM制御速度を150に設定
  delay(2000);//2000ms待機
  //停止
  digitalWrite(ML_Ctrl, LOW);//グループBモーターの方向制御ピンをLOWに設定
  analogWrite(ML_PWM,0);//グループBモーターのPWM制御速度を0に設定
  digitalWrite(MR_Ctrl, LOW);//グループAモーターの方向制御ピンをLOWに設定
  analogWrite(MR_PWM,0);//グループAモーターのPWM制御速度を0に設定
  delay(2000);//2000ms待機
}
//************************************************************************

コードをV4.0ボードに正常にアップロードした後、配線図に従って配線を接続し、外部電源の電源を入れ、DIPスイッチをONにすると、モーターの速度がかなり遅くなっていることがわかります。

注意: バッテリー残量が低いとモーターの速度が遅くなります。