Actions

KAmod Motor Driver: Difference between revisions

From Kamamilabs.com - Wiki

 
(14 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 1: Line 1:
__jzpdf__
__jzpdf__
===== Description =====
====== Description ======
The <b>KAmod Motor Driver </b> is an electric motor controller for DC voltages up to 30 V. It allows the selection of the motor's direction of rotation and the adjustment of its power in the range 0...100%, which in practice is used for speed control. The control signal can be a voltage signal falling within one of 3 ranges: 0...3.3 V, 0...5 V or 0...10 V, or a PWM signal with an amplitude of 3.3 V, 5 V or 10 V. Such signals can be easily obtained from Raspberry, Arduino, Nucleo boards or from a simple potentiometer. The power stage is built with MOSFET transistors connected in an H-bridge arrangement, which ensures high output power and high efficiency of the controller.
The <b>[https://kamami.pl/en/Motor-controllers/1189218-kamod-motor-driver-universal-electric-motor-controller-5906623432929.html KAmod Motor Driver] </b> is an electric motor controller for DC voltages up to 30 V. It allows the selection of the motor's direction of rotation and the adjustment of its power in the range 0...100%, which in practice is used for speed control. The control signal can be a voltage signal falling within one of 3 ranges: 0...3.3 V, 0...5 V or 0...10 V, or a PWM signal with an amplitude of 3.3 V, 5 V or 10 V. Such signals can be easily obtained from Raspberry, Arduino, Nucleo boards or from a simple potentiometer. The power stage is built with MOSFET transistors connected in an H-bridge arrangement, which ensures high output power and high efficiency of the controller.
<center>
<center>
[[File:KAmod_Motor_Driver_f1.jpg|none|900px|thumb|center]]
[[File:KAmod_Motor_Driver_f1.jpg|none|900px|thumb|center]]
Line 37: Line 37:
</center>
</center>


===== Schemat elektryczny =====
===== Electrical schematics =====
<center>
<center>
[[File:Sch_motor_uc.jpg|none|800px|thumb|center]]
[[File:Sch_motor_uc.jpg|none|800px|thumb|center]]
Line 50: Line 50:
</center>
</center>


===== Sterowanie mocą wyjściową =====
===== Output power control =====
<center>
<center>
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
|-
|-
! style="text-align: center;"|Złącze
! style="text-align: center;"|Connector
! style="text-align: center;"|Funkcja
! style="text-align: center;"|Function
|-
|-
| style="text-align: center;"|<b>ADJ IN</b>
| style="text-align: center;"|<b>ADJ IN</b>
Szpilki goldpin 3x1, 2,54 mm
Goldpin pins 3x1, 2,54 mm
| style="text-align: left;"|
| style="text-align: left;"|
* Wejście sygnału sterującego analogowego lub cyfrowego
* Analog or digital control signal input
* Sygnał analogowy to napięcie o odpowiednim zakresie zmian
* An analog signal is a voltage with an appropriate range of changes
* Sygnał cyfrowy to sygnał PWM o regulowanym wypełnieniu
* The digital signal is a PWM signal with adjustable duty cycle
* Na złączu wyprowadzone jest napięcie 3,3 V
* The connector has a voltage of 3.3 V
|}
|}
</center>
</center>
Szpilki złącza <b> ADJ IN </b> pełnią następujące funkcje:
The <b>ADJ IN</b> connector pins perform the following functions:
:* <b>V</b> (pin 1, po prawej) – wyjście napięcia 3,3 V, które można obciążyć prądem do 10 mA;
:* <b>V</b> (pin 1, right) – 3.3 V voltage output that can be loaded with a current of up to 10 mA;
:* <b>S</b> (pin 2, środkowy) – wejście sygnału analogowego lub cyfrowego, maksymalne doprowadzone napięcie nie może przekraczać 16 V;
:* <b>S</b> (pin 2, middle) – analog or digital signal input, the maximum input voltage cannot exceed 16V;
:* <b>G</b> (pin 3, po lewej) – masa układu, należy dołączyć masę sygnału sterującego.
:* <b>G</b> (pin 3, left) –ground of the system, the ground of the control signal should be connected.
Doprowadzony sygnał analogowy musi mieścić się w jednym z 3 zakresów sterujących: 0...3,3 V; 0...5 V lub 0...10 V. Moc wyjściowa sterownika silnika będzie proporcjonalna do napięcia przyłożonego do styku <b>S</b> i zależy od wybranego zakresu sterującego. Do styków V, S, G złącza można połączyć zwykły potencjometr i w ten sposób regulować moc wyjściową.
The supplied analog signal must be in one of the 3 control ranges: 0...3.3 V; 0...5 V or 0...10 V. The output power of the motor controller will be proportional to the voltage applied to the <b>S</b> contact and depends on the selected control range. You can connect an ordinary potentiometer to the V, S, G contacts of the connector and thus regulate the output power.
<br><br>
<br><br>
Sygnał cyfrowy - PWM może mieć częstotliwość w zakresie od 200 Hz do 50 kHz, wypełnienie w zakresie od 0 do 100% oraz amplitudę o napięciu 3,3 V, 5 V lub 10 V. Moc wyjściowa sterownika silnika będzie proporcjonalna do współczynnika wypełnienia sygnału PWM.
Digital signal - PWM can have a frequency ranging from 200 Hz to 50 kHz, a duty cycle ranging from 0 to 100% and an amplitude of 3.3 V, 5 V or 10 V. The output power of the motor controller will be proportional to the duty cycle of the PWM signal .
<br><br>
<br><br>
Zakres sterujący zarówno dla sygnału analogowego, jak i cyfrowego, jest wybierany za pomocą złącza <b>IN.RNG</b>.
The control range for both analog and digital signals is selected using the <b>IN.RNG</b> connector.
<br><br>
<br><br>


Line 81: Line 81:
</center>
</center>


===== Wybór zakresu amplitudy sygnału sterującego =====
===== Selection of the control signal amplitude range =====
<center>
<center>
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
|-
|-
! style="text-align: center;"|Złącze
! style="text-align: center;"|Connector
! style="text-align: center;"|Funkcja
! style="text-align: center;"|Function
|-
|-
| style="text-align: center;"|<b>IN.RNG</b>
| style="text-align: center;"|<b>IN.RNG</b>
Szpilki goldpin 4x1, 2,54 mm
Goldpin pins 4x1, 2.54 mm
| style="text-align: left;"|
| style="text-align: left;"|
* Ustawienie zakresu napięcia dla sygnału sterującego analogowego i cyfrowego
* Setting the voltage range for analog and digital control signals
|}
|}
</center>
</center>
Sygnał sterujący doprowadzony do złącza <b>ADJ IN</b> może pochodzić z różnych układów, płytek uruchomieniowych i komputerków SBC. Dwa najbardziej popularne standardy poziomu napięcia układów cyfrowych to 3,3 V oraz 5 V. Natomiast sygnał analogowy stosowany w systemach automatyki domowej i przemysłowej to sygnał o zakresie 0...10 V. Aby sterownik silnika KAmod Motor Driver prawidłowo współpracował z różnymi systemami należy ustawić właściwy zakres napięcia dla sygnału sterującego. Służy do tego złącze <b>IN.RNG</b> (input range).
The control signal fed to the <b>ADJ IN</b> connector may come from various systems, development boards and SBC computers. The two most popular standards for the voltage level of digital systems are 3.3 V and 5 V. The analog signal used in home and industrial automation systems is a signal in the range of 0...10 V. In order for the KAmod Motor Driver to work properly with various systems, it must be set the correct voltage range for the control signal. The <b>IN.RNG</b> (input range) connector is used for this purpose.
<br><br>
<br><br>
Ustawienie zworki w jednej z 3 pozycji powala wybrać 1 z 3 zakresów:
Setting the jumper in one of 3 positions allows you to select 1 of 3 ranges:
:* zaworka na szpilkach 1-2: zakres napięcia dla sygnału sterującego wynosi 10 V;
:* valve on pins 1-2: voltage range for the control signal is 10 V;
:* zaworka na szpilkach 2-3: zakres napięcia dla sygnału sterującego wynosi 5 V;
:* valve on pins 2-3: voltage range for the control signal is 5 V;
:* zaworka na szpilkach 3-4: zakres napięcia dla sygnału sterującego wynosi 3,3 V.
:* valve on pins 3-4: voltage range for the control signal is 3.3 V.
Położenie zworki oraz odpowiadające mu zakresy napięcia zostały wyraźnie oznaczone na płytce sterownika silnika.
The jumper position and corresponding voltage ranges are clearly marked on the motor controller board.
<br><br>
<br><br>
<center>
<center>
Line 106: Line 106:
</center>
</center>


 
===== Output polarity control (direction of motor rotation) =====  
===== Sterowanie polaryzacją wyjścia (kierunkiem obrotów silnika) =====  
<center>
<center>
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
|-
|-
! style="text-align: center;"|Złącze
! style="text-align: center;"|Connector
! style="text-align: center;"|Funkcja
! style="text-align: center;"|Function
|-
|-
| style="text-align: center;"|<b>DIR</b>
| style="text-align: center;"|<b>DIR</b>
Szpilki goldpin 3x1, 2,54 mm
Goldpin pins 3x1, 2.54 mm
| style="text-align: left;"|
| style="text-align: left;"|
* Wybór polaryzacji napięcia wyjściowego, czyli kierunku obrotów silnika
* Selection of the polarization of the output voltage, i.e. the direction of motor rotation
|}
|}
</center>
</center>
Kierunek obrotów typowego silnika prądu stałego zależy od polaryzacji napięcia zasilającego silnik. Odwracając polaryzację napięcia można odwrócić kierunek obrotów silnika. Sterownik silnika KAmod Motor Driver pozwala wybrać kierunek obrotów silnika za pomocą stanu na złączu <b>DIR</b>.
The direction of rotation of a typical DC motor depends on the polarity of the voltage supplying the motor. By reversing the polarity of the voltage, you can reverse the direction of motor rotation. The KAmod Motor Driver allows you to select the direction of motor rotation using the state on the <b>DIR</b> connector.
<br><br>
<br><br>
Ustawienie zworki w jednej z 2 pozycji powala wybrać jeden z 2 kierunków - polaryzację napięcia na wyjściu:
Setting the jumper in one of two positions allows you to select one of two directions - the polarity of the output voltage:
:* zaworka na szpilkach 1-2 (po prawej stronie): na wyjściu OUT 1 będzie potencjał dodatni, a na wyjściu OUT 2 – masa zasilania;
:* valve on pins 1-2 (on the right side): there will be a positive potential at the OUT 1 output, and a power supply ground at the OUT 2 output;
:* zaworka na szpilkach 2-3 (po lewej stronie): na wyjściu OUT 1 będzie masa zasilania, a na wyjściu OUT 2 – potencjał dodatni.
:* valve on pins 2-3 (on the left): the OUT 1 output will have a power supply ground, and the OUT 2 output will have a positive potential.


Szpilki złącza <b>DIR</b> pełnią następujące funkcje:
The <b>DIR</b> connector pins perform the following functions:
:* pin 1 (po prawej) – wyjście napięcia 3,3 V, które można obciążyć prądem do 10 mA;
:* pin 1 (right) – 3.3 V voltage output, which can be loaded with a current of up to 10 mA;
:* pin 2 (środkowy) – wejście sygnału cyfrowego określającego kierunek;
:* pin 2 (middle) – input of a digital signal determining the direction;
:* pin 3 (po lewej) – masa układu, należy dołączyć masę sygnału sterującego.
:* pin 3 (left) – ground of the system, connect the ground of the control signal.
Wejście <b>DIR</b> jest normalnie podciągnięte do 3,3 V ''(pull-up)''. Zmiana stanu nastąpi po podaniu masy na pin 2 lub zwarciu pinów 2-3. Na wejście można podać napięcie do 6 V.
The <b>DIR</b> input is normally pulled up to 3.3V ''(pull-up)''. The state will change after applying ground to pin 2 or shorting pins 2-3. Voltage up to 6 V can be supplied to the input.


<br><br>
<br><br>
Line 137: Line 136:
</center>
</center>


===== Wymuszenie zatrzymania pracy silnika =====  
===== Forcing the engine to stop =====  
<center>
<center>
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
|-
|-
! style="text-align: center;"|Złącze
! style="text-align: center;"|Connector
! style="text-align: center;"|Funkcja
! style="text-align: center;"|Function
|-
|-
| style="text-align: center;"|<b>LIMIT</b>
| style="text-align: center;"|<b>LIMIT</b>
Szpilki goldpin 3x1, 2,54 mm
Goldpin pins 3x1, 2.54 mm
| style="text-align: left;"|
| style="text-align: left;"|
* Natychmiastowe zatrzymanie pracy silnika
* Immediate engine stop
* Ustawienie mocy wyjściowej na 0%
* Setting the output power to 0%
|}
|}
</center>
</center>
Działanie silnika można w każdej chwili przerwać. Moc wyjściowa jest wtedy ustawiana na wartość 0% niezależnie od sygnału sterującego doprowadzonego na wejście <b>ADJ IN</b>. Po zatrzymaniu za pomocą złącza <b>LIMIT</b>, ponowne uruchomienie silnika jest możliwe po spełnieniu jednego z 2 warunków:
Engine operation can be interrupted at any time. The output power is then set to 0% regardless of the control signal supplied to the <b>ADJ IN</b> input. After stopping using the <b>LIMIT</b> connector, restarting the engine is possible when one of 2 conditions is met:
:* zostanie zmieniony kierunek obrotów, poprzez zmianę stanu na złączu <b>DIR</b>. Silnik rozpocznie pracę w przeciwnym kierunku, nawet jeśli sygnał na złączu <b>LIMIT</b> pozostaje w stanie aktywnym w momencie zmiany kierunku.
:* the direction of rotation will be changed by changing the state on the <b>DIR</b> connector. The motor will start running in the opposite direction even if the <b>LIMIT</b> signal remains active when the direction is reversed.
:* sygnał sterujący na złączu <b>ADJ IN</b> osiągnie wartość zerową oraz sygnał na złączu <b>LIMIT</b> przejdzie w stan nieaktywny. Po ponownym zwiększeniu sygnału na złączu <b>ADJ IN</b> silnik rozpocznie pracę w dowolnie ustawionym kierunku.
:* the control signal on the <b>ADJ IN</b> connector will reach zero and the signal on the <b>LIMIT</b> connector will become inactive. After increasing the signal at the <b>ADJ IN</b> connector again, the motor will start running in any direction you set.


Stan na złączu <b>LIMIT</b> jest:
The state on the <b>LIMIT</b> connector is:
:* <b>aktywny</b>, gdy zwarte są szpilki 2-3 (po lewej stronie);
:* <b>active</b> when pins 2-3 (left side) are shorted;
:* <b>nieaktywny</b>, gdy zwarte są szpilki 1-2 (po prawej stronie), lub nie są zwarte żadne szpilki.
:* <b>inactive</b> when pins 1-2 (right side) are shorted, or no pins are shorted.


Szpilki złącza <b>LIMIT</b> pełnią następujące funkcje:
The <b>LIMIT</b> connector pins perform the following functions:
:* pin 1 (po prawej) – wyjście napięcia 3,3 V, które można obciążyć prądem do 10 mA;
:* pin 1 (right) – 3.3 V voltage output, which can be loaded with a current of up to 10 mA;
:* pin 2 (środkowy) – wejście sygnału cyfrowego aktywującego funkcję zatrzymania;
:* pin 2 (middle) – digital signal input activating the stop function;
:* pin 3 (po lewej) – masa układu, należy dołączyć masę sygnału sterującego.
:* pin 3 (left) – ground of the system, connect the ground of the control signal.
Wejście <b>LIMIT</b> jest normalnie podciągnięte do 3,3 V ''(pull-up)''. Aktywny stan nastąpi po podaniu masy na pin 2 lub zwarciu pinów 2-3. Na wejście można podać napięcie do 6 V.
The <b>LIMIT</b> input is normally pulled up to 3.3V ''(pull-up)''. The active state will occur after applying ground to pin 2 or shorting pins 2-3. Voltage up to 6 V can be supplied to the input.


<br><br>
<br><br>
Line 170: Line 169:
</center>
</center>


===== BRK/FRE – Wybór sposobu zatrzymania =====  
===== BRK/FRE – Select the stop method =====  
<center>
<center>
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
|-
|-
! style="text-align: center;"|Złącze
! style="text-align: center;"|Connector
! style="text-align: center;"|Funkcja
! style="text-align: center;"|Function
|-
|-
| style="text-align: center;"|<b>BRK/FRE</b>
| style="text-align: center;"|<b>BRK/FRE</b>
Szpilki goldpin 3x1, 2,54 mm
Goldpin pins 3x1, 2.54 mm
| style="text-align: left;"|
| style="text-align: left;"|
* Wybór sposobu zatrzymania z hamowaniem, lub bez
* Choice of stopping method with or without braking
|}
|}
</center>
</center>
Zatrzymanie pracy silnika za pomocą złącza <b>LIMIT</b> może być wykonane na 2 sposoby:
Stopping the engine using the <b>LIMIT</b> connector can be done in two ways:
:* w sposób swobodny,
:* freely,
:* z hamowaniem.
:* with braking.


Stan złącza <b>BRK/FRE</b> pozwala wybrać jedną z tych opcji:
The <b>BRK/FRE</b> connector status allows you to select one of these options:
:* <b>zatrzymanie swobodne</b> - zwarte szpilki 1-2 (po prawej stronie). Zasilanie silnika jest odłączane i silnik wytraca prędkość, aż do zatrzymania;
:* <b>free stop</b> - shorted pins 1-2 (right side). Power to the motor is disconnected and the motor decelerates to a stop;
:* <b>zatrzymanie z hamowaniem</b> - zwarte szpilki 2-3 (po lewej stronie). Zasilanie silnika jest odłączane, a jego zaciski zasilające są zwierane do masy, co powoduje gwałtowne wyhamowanie silnika.
:* <b>stop with braking</b> - pins 2-3 shorted (on the left). The motor's power is disconnected and its power terminals are shorted to ground, causing the motor to suddenly decelerate.




Włączona funkcja zatrzymania z hamowaniem powoduje, że przy zerowym sygnale sterującym na złączu <b>ADJ IN</b>, silnik również jest blokowany - jego zaciski zasilające są zwierane do masy, co znacznie utrudnia jego obracanie za pomocą zewnętrznej siły.
The activated stop function with braking means that when there is a zero control signal on the <b>ADJ IN</b> connector, the motor is also blocked - its power terminals are shorted to ground, which makes it much more difficult to rotate it using an external force.


<br><br>
<br><br>
Line 199: Line 198:
</center>
</center>


===== Przyciski szybkiego testowania =====  
===== Quick test buttons =====  
<center>
<center>
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
|-
|-
! style="text-align: center;"|Typ
! style="text-align: center;"|Type
! style="text-align: center;"|Funkcja
! style="text-align: center;"|Function
|-
|-
| style="text-align: center;"|<b>TEST</b>
| style="text-align: center;"|<b>TEST</b>
Przyciski microswitch
Microswitch buttons
| style="text-align: left;"|
| style="text-align: left;"|
* Ustawienie mocy wyjściowej 100%, niezależnie od poziomu sygnału na złączu <b>ADJ IN</b>
* Setting the output power to 100%, regardless of the signal level on the <b>ADJ IN</b> connector
* Zmiana kierunku obrotów, przy niewysterowanym złączu <b>DIR</b>
* Changing the direction of rotation when the <b>DIR</b> connector is not driven
|}
|}
</center>
</center>
Sterownik silnika KAmod Motor Driver można łatwo przetestować bez doprowadzania sygnałów sterujących, za pomocą dwóch miniaturowych przycisków umieszczonych na płytce:
The KAmod Motor Driver can be easily tested without applying control signals, using two miniature buttons located on the board:
:* <b>TEST RUN</b> – wciśnięcie przycisku powoduje ustawienie mocy wyjściowej 100%, niezależnie od poziomu sygnału na złączu ADJ IN;
:* <b>TEST RUN</b> – pressing the button sets the output power to 100%, regardless of the signal level on the ADJ IN connector;
:* <b>TEST DIR</b> – wciśnięcie przycisku powoduje zmianę kierunku obrotów, jeśli złącze DIR nie jest wysterowane zewnętrznym sygnałem.
:* <b>TEST DIR</b> – pressing the button changes the direction of rotation if the DIR connector is not controlled by an external signal.
 
<br><br>
<br><br>
<center>
<center>
Line 222: Line 220:
</center>
</center>


===== Potencjometry do regulacji parametrów pracy =====  
===== Potentiometers for adjusting operating parameters =====  
<center>
<center>
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
|-
|-
! style="text-align: center;"|Typ
! style="text-align: center;"|Type
! style="text-align: center;"|Funkcja
! style="text-align: center;"|Function
|-
|-
| style="text-align: center;"|<b>SOFT START <br>CURR LIMIT</b>
| style="text-align: center;"|<b>SOFT START <br>CURR LIMIT</b>
Potencjometry miniaturowe
Miniature potentiometers
| style="text-align: left;"|
| style="text-align: left;"|
* Ustawianie szybkości działania funkcji łagodnego rozruchu oraz łagodnego zmniejszania prędkości
* Set the speed of the soft start and soft deceleration functions
* Ustawienie progu zadziałania zabezpieczenia przed przeciążeniem
* Setting the threshold for overload protection
|}
|}
</center>
</center>
Sterownik silnika KAmod Motor Driver realizuje funkcję <b>SOFT START</b>, która obejmuje:
The KAmod Motor Driver implements the <b>SOFT START</b> function, which includes:
:* łagodny rozruch,
:* soft start,
:* łagodne zwiększanie prędkości,
:* gentle speed increase,
:* łagodne zmniejszanie prędkości,
:* gentle reduction of speed,
:* płynną zmianę kierunku obrotów (z etapami łagodnego hamowania, zatrzymania i łagodnego rozruchu).
:* smooth change of the direction of rotation (with stages of gentle braking, stopping and gentle starting).
Działanie tych rozwiązań pozwala zmniejszyć obciążenie źródła zasilania oraz ograniczyć przeciążenia mechaniczne silnika i elementów mechanicznych połączonych z silnikiem. Intensywność działania powyższych funkcji określa położenie potencjometru oznaczonego <b>SOFT START</b>. W zakresie od pozycji <b>MIN</b> do <b>MAX</b> czas rozruchu z poziomu 0% do 100% jest regulowany w zakresie od 1 do 4 sekund.
The operation of these solutions allows to reduce the load on the power source and limit the mechanical overload of the engine and mechanical elements connected to the engine. The intensity of the above functions is determined by the position of the potentiometer marked <b>SOFT START</b>. In the range from <b>MIN</b> to <b>MAX</b>, the startup time from 0% to 100% is adjustable from 1 to 4 seconds.


Sterownik silnika KAmod Motor Driver realizuje funkcję zabezpieczenia przed przeciążeniem <b>CURRENT LIMIT</b>, która zabezpiecza sterownik oraz silnik przed przepływem zbyt dużego prądu (funkcja nie gwarantuje zabezpieczenia przed zwarciem na wyjściu sterownika). Poziom ograniczenia pądu określa położenie potencjometru oznaczonego <b>CURR LIMIT</b>. W zakresie od pozycji <b>MIN</b> do <b>MAX</b> wartość prądu jest regulowana od ok. 2 A do ok. 15 A. Działanie ograniczenia jest sygnalizowane miganiem czerwonej diody sygnalizacyjnej <b>FLT</b>.  
The KAmod Motor Driver implements the <b>CURRENT LIMIT</b> overload protection function, which protects the controller and the motor against too high current flow (the function does not guarantee protection against short circuit at the controller output). The current limit level is determined by the position of the potentiometer marked <b>CURR LIMIT</b>. In the range from <b>MIN</b> to <b>MAX</b>, the current value is adjusted from approx. 2 A to approx. 15 A. The limitation operation is indicated by the flashing of the red <b>FLT</b> LED.
<br><br>
<br><br>
<center>
<center>
Line 249: Line 247:
</center>
</center>


===== Sygnalizacja stanu pracy =====  
===== Operating status indication =====  
<center>
<center>
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
|-
|-
! style="text-align: center;"|Typ
! style="text-align: center;"|Type
! style="text-align: center;"|Funkcja
! style="text-align: center;"|Function
|-
|-
| style="text-align: center;"|<b>OUT<br>FLT <br> STA</b>
| style="text-align: center;"|<b>OUT<br>FLT <br> STA</b>
Diody LED
LEDs
| style="text-align: left;"|
| style="text-align: left;"|
* OUT – sygnalizacja obecności napięcia na wyjściu
* OUT – signaling the presence of voltage at the output
* STA – sygnalizacja normalnej pracy lub aktywnej funkcji LIMIT
* STA – signaling of normal operation or active LIMIT function
* FLT – sygnalizacja przeciążenia lub przegrzania
* FLT – overload or overheating signaling
|}
|}
</center>
</center>
<b>OUT</b> (Output) - Sygnalizacja napięcia wyjściowego jest realizowana przy pomocy dwóch diod LED oznaczonych na płytce sterownika jako OUT. Każda z diod odpowiada jednemu kierunkowi obrotów, jednak w przypadku silników o dużej mocy, energia indukowana w silniku w trakcie sterowania PWM będzie powodowała efekt świecenia obu diod jednocześnie. Diody będą świeciły tym jaśniej, im większy będzie stopień wysterowania wyjścia.
<b>OUT</b> (Output) - The output voltage is signaled using two LEDs marked as OUT on the controller board. Each diode corresponds to one direction of rotation, but in the case of high-power motors, the energy induced in the motor during PWM control will cause both diodes to light up simultaneously. The diodes will glow brighter, the greater the output drive level.
<br><br>
<br><br>
<b>STA</b> (Status) - W czasie normalnej pracy sterownika zielona dioda STA świeci światłem ciągłym. Gdy zostanie wymuszone zatrzymanie silnika sygnałem na złączu LIMIT, wówczas dioda STA będzie świeciła krótkimi impulsami, sygnalizując w ten sposób, że należy spełnić jeden z warunków zakończenia stanu zatrzymania, aby uruchomić silnik.
<b>STA</b> (Status) - During normal controller operation, the green STA LED lights continuously. When the engine is forced to stop by a signal on the LIMIT connector, the STA LED will glow with short pulses, thus signaling that one of the stop state termination conditions must be met in order to start the engine.
<br><br>
<br><br>
<b>FLT</b> (Fault) - W czasie normalnej pracy czerwona dioda FLT jest wygaszona. Świecenie diody krótkimi impulsami oznacza działanie zabezpieczenia przed przeciążeniem <b>CURRENT LIMIT</b>, czyli ograniczenie prądu zasilającego silnik. Świecenie ciągłe diody  FLT oznacza wyłączenie sterownika z powodu przeciążenia i/lub przegrzania.
<b>FLT</b> (Fault) - During normal operation, the red FLT LED is off. Lighting of the diode with short pulses means that the <b>CURRENT LIMIT</b> overload protection is working, i.e. limiting the current supplying the motor. When the FLT LED is lit continuously, the controller is turned off due to overload and/or overheating.
<br><br>
<br><br>
<center>
<center>
Line 274: Line 272:
</center>
</center>


===== Zasilanie i obciążenie =====  
===== Power and load =====  
<center>
<center>
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
{| class="wikitable"  style="width: 1000px;"
|-
|-
! style="text-align: center;"|Złącze
! style="text-align: center;"|Connector
! style="text-align: center;"|Funkcja
! style="text-align: center;"|Function
|-
|-
| style="text-align: center;"|<b>POW<br>OUT<br></b>
| style="text-align: center;"|<b>POW<br>OUT<br></b>
Złącze śrubowe DG35, M3 22...12AWG
DG35 screw connector, M3 22...12AWG
| style="text-align: left;"|
| style="text-align: left;"|
* POW – złącze umożliwiające dołączenie zasilania
* POW – connector for connecting power supply
* OUT – złącze umożliwiające dołączenie obciążenia
* OUT – connector for connecting a load
|}
|}
</center>
</center>
<b>POW</b> - Napięcie zasilania dołączone do złącza POW musi zawierać się w zakresie 6...30 V. Służy ono do zasilania sterownika silnika oraz dołączonego do jego wyjścia obciążenia, np silnika. W przypadku obciążeń o dużej mocy należy zapewnić źródło zasilania o odpowiedniej wydajności. Złącze wyposażone jest w śruby rozmiaru M3.
<b>POW</b> - The supply voltage connected to the POW connector must be in the range of 6...30 V. It is used to power the engine controller and the load connected to its output, e.g. a motor. For high-power loads, a power source with adequate capacity must be provided. The connector is equipped with M3 screws.
<br><br>
<br><br>
<b>OUT</b> - Złącze umożliwiające dołączenie obciążenia, np. silnika elektrycznego na napięcie stałe, itp. Napięcie znamionowe silnika musi odpowiadać wartości napięcia zasilającego sterownik. Prąd znamionowy silnika nie powinien przekraczać 15 A. Złącze wyposażone jest w śruby rozmiaru M3.
<b>OUT</b> - Connector enabling connection of a load, e.g. a DC electric motor, etc. The rated voltage of the motor must correspond to the voltage supplying the controller. The rated current of the motor should not exceed 15 A. The connector is equipped with M3 screws.
<br><br>
<br><br>
W przypadku obciążeń o dużej mocy należy zadbać o odpowiednio dużą średnicę oraz jak najmniejszą długość przewodów połączeniowych.
In the case of high-power loads, ensure that the diameter of the connection cables is large enough and the length of the connection cables is as short as possible.
<br><br>
<br><br>
<center>
<center>
Line 298: Line 296:
</center>
</center>


===== Wymiary =====  
===== Dimensions =====
Płytka sterownika silnika KAmod Motor Driver ma wymiary 65x56 mm i wysokość ok. 21 mm. Umiejscowienie otworów mocujących pokazano na rysunku.
The KAmod Motor Driver board has dimensions of 65x56 mm and a height of approx. 21 mm. The location of the mounting holes is shown in the drawing.
<br><br>
<br><br>
<center>
<center>
[[File:WYMIARY.jpg|none|500px|thumb|center]]
[[File:WYMIARY.jpg|none|500px|thumb|center]]
</center>
</center>
===== Linki zewnętrzne =====
 
*[https://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv8701.pdf Karta katalogowa układu DRV8701]
===== External links =====
*[https://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv8701.pdf DRV8701 data sheet]

Latest revision as of 09:34, 2 November 2024

Description

The KAmod Motor Driver is an electric motor controller for DC voltages up to 30 V. It allows the selection of the motor's direction of rotation and the adjustment of its power in the range 0...100%, which in practice is used for speed control. The control signal can be a voltage signal falling within one of 3 ranges: 0...3.3 V, 0...5 V or 0...10 V, or a PWM signal with an amplitude of 3.3 V, 5 V or 10 V. Such signals can be easily obtained from Raspberry, Arduino, Nucleo boards or from a simple potentiometer. The power stage is built with MOSFET transistors connected in an H-bridge arrangement, which ensures high output power and high efficiency of the controller.

Basic features and parameters
  • Regulates motor power using PWM method
  • Allows motor operation in both directions
  • Motor power can be controlled by analogue or digital signal.
  • Analogue control signal can be in one of 3 ranges: 0...3.3 V, 0...5 V or 0...10 V
  • A digital control signal in the form of a PWM waveform should have a frequency in the range of 200 Hz... 50 kHz and an amplitude of 3.3 V, 5 V or 10 V.
  • Separate digital input to control the direction of motor rotation.
  • Soft start and soft stop function.
  • Stop function with limit sensor signal
  • Stop function with or without blocking of the motor shaft
  • Output frequency of PW signal
  • PWM output signal frequency: 750 Hz.
  • Overload protection (output current limitation).
  • Protection against overheating
  • DC voltage supply in the range 6...30 V
  • Maximum continuous motor current: 15 A
  • Buttons for quick testing
  • LEDs to indicate the operating status of the unit
Standard equipment
Code Description
KAmod Motor Driver Assembled and launched module
Electrical schematics
Output power control
Connector Function
ADJ IN

Goldpin pins 3x1, 2,54 mm

  • Analog or digital control signal input
  • An analog signal is a voltage with an appropriate range of changes
  • The digital signal is a PWM signal with adjustable duty cycle
  • The connector has a voltage of 3.3 V

The ADJ IN connector pins perform the following functions:

  • V (pin 1, right) – 3.3 V voltage output that can be loaded with a current of up to 10 mA;
  • S (pin 2, middle) – analog or digital signal input, the maximum input voltage cannot exceed 16V;
  • G (pin 3, left) –ground of the system, the ground of the control signal should be connected.

The supplied analog signal must be in one of the 3 control ranges: 0...3.3 V; 0...5 V or 0...10 V. The output power of the motor controller will be proportional to the voltage applied to the S contact and depends on the selected control range. You can connect an ordinary potentiometer to the V, S, G contacts of the connector and thus regulate the output power.

Digital signal - PWM can have a frequency ranging from 200 Hz to 50 kHz, a duty cycle ranging from 0 to 100% and an amplitude of 3.3 V, 5 V or 10 V. The output power of the motor controller will be proportional to the duty cycle of the PWM signal .

The control range for both analog and digital signals is selected using the IN.RNG connector.

Selection of the control signal amplitude range
Connector Function
IN.RNG

Goldpin pins 4x1, 2.54 mm

  • Setting the voltage range for analog and digital control signals

The control signal fed to the ADJ IN connector may come from various systems, development boards and SBC computers. The two most popular standards for the voltage level of digital systems are 3.3 V and 5 V. The analog signal used in home and industrial automation systems is a signal in the range of 0...10 V. In order for the KAmod Motor Driver to work properly with various systems, it must be set the correct voltage range for the control signal. The IN.RNG (input range) connector is used for this purpose.

Setting the jumper in one of 3 positions allows you to select 1 of 3 ranges:

  • valve on pins 1-2: voltage range for the control signal is 10 V;
  • valve on pins 2-3: voltage range for the control signal is 5 V;
  • valve on pins 3-4: voltage range for the control signal is 3.3 V.

The jumper position and corresponding voltage ranges are clearly marked on the motor controller board.

Output polarity control (direction of motor rotation)
Connector Function
DIR

Goldpin pins 3x1, 2.54 mm

  • Selection of the polarization of the output voltage, i.e. the direction of motor rotation

The direction of rotation of a typical DC motor depends on the polarity of the voltage supplying the motor. By reversing the polarity of the voltage, you can reverse the direction of motor rotation. The KAmod Motor Driver allows you to select the direction of motor rotation using the state on the DIR connector.

Setting the jumper in one of two positions allows you to select one of two directions - the polarity of the output voltage:

  • valve on pins 1-2 (on the right side): there will be a positive potential at the OUT 1 output, and a power supply ground at the OUT 2 output;
  • valve on pins 2-3 (on the left): the OUT 1 output will have a power supply ground, and the OUT 2 output will have a positive potential.

The DIR connector pins perform the following functions:

  • pin 1 (right) – 3.3 V voltage output, which can be loaded with a current of up to 10 mA;
  • pin 2 (middle) – input of a digital signal determining the direction;
  • pin 3 (left) – ground of the system, connect the ground of the control signal.

The DIR input is normally pulled up to 3.3V (pull-up). The state will change after applying ground to pin 2 or shorting pins 2-3. Voltage up to 6 V can be supplied to the input.



Forcing the engine to stop
Connector Function
LIMIT

Goldpin pins 3x1, 2.54 mm

  • Immediate engine stop
  • Setting the output power to 0%

Engine operation can be interrupted at any time. The output power is then set to 0% regardless of the control signal supplied to the ADJ IN input. After stopping using the LIMIT connector, restarting the engine is possible when one of 2 conditions is met:

  • the direction of rotation will be changed by changing the state on the DIR connector. The motor will start running in the opposite direction even if the LIMIT signal remains active when the direction is reversed.
  • the control signal on the ADJ IN connector will reach zero and the signal on the LIMIT connector will become inactive. After increasing the signal at the ADJ IN connector again, the motor will start running in any direction you set.

The state on the LIMIT connector is:

  • active when pins 2-3 (left side) are shorted;
  • inactive when pins 1-2 (right side) are shorted, or no pins are shorted.

The LIMIT connector pins perform the following functions:

  • pin 1 (right) – 3.3 V voltage output, which can be loaded with a current of up to 10 mA;
  • pin 2 (middle) – digital signal input activating the stop function;
  • pin 3 (left) – ground of the system, connect the ground of the control signal.

The LIMIT input is normally pulled up to 3.3V (pull-up). The active state will occur after applying ground to pin 2 or shorting pins 2-3. Voltage up to 6 V can be supplied to the input.



BRK/FRE – Select the stop method
Connector Function
BRK/FRE

Goldpin pins 3x1, 2.54 mm

  • Choice of stopping method – with or without braking

Stopping the engine using the LIMIT connector can be done in two ways:

  • freely,
  • with braking.

The BRK/FRE connector status allows you to select one of these options:

  • free stop - shorted pins 1-2 (right side). Power to the motor is disconnected and the motor decelerates to a stop;
  • stop with braking - pins 2-3 shorted (on the left). The motor's power is disconnected and its power terminals are shorted to ground, causing the motor to suddenly decelerate.


The activated stop function with braking means that when there is a zero control signal on the ADJ IN connector, the motor is also blocked - its power terminals are shorted to ground, which makes it much more difficult to rotate it using an external force.



Quick test buttons
Type Function
TEST

Microswitch buttons

  • Setting the output power to 100%, regardless of the signal level on the ADJ IN connector
  • Changing the direction of rotation when the DIR connector is not driven

The KAmod Motor Driver can be easily tested without applying control signals, using two miniature buttons located on the board:

  • TEST RUN – pressing the button sets the output power to 100%, regardless of the signal level on the ADJ IN connector;
  • TEST DIR – pressing the button changes the direction of rotation if the DIR connector is not controlled by an external signal.



Potentiometers for adjusting operating parameters
Type Function
SOFT START
CURR LIMIT

Miniature potentiometers

  • Set the speed of the soft start and soft deceleration functions
  • Setting the threshold for overload protection

The KAmod Motor Driver implements the SOFT START function, which includes:

  • soft start,
  • gentle speed increase,
  • gentle reduction of speed,
  • smooth change of the direction of rotation (with stages of gentle braking, stopping and gentle starting).

The operation of these solutions allows to reduce the load on the power source and limit the mechanical overload of the engine and mechanical elements connected to the engine. The intensity of the above functions is determined by the position of the potentiometer marked SOFT START. In the range from MIN to MAX, the startup time from 0% to 100% is adjustable from 1 to 4 seconds.

The KAmod Motor Driver implements the CURRENT LIMIT overload protection function, which protects the controller and the motor against too high current flow (the function does not guarantee protection against short circuit at the controller output). The current limit level is determined by the position of the potentiometer marked CURR LIMIT. In the range from MIN to MAX, the current value is adjusted from approx. 2 A to approx. 15 A. The limitation operation is indicated by the flashing of the red FLT LED.

Operating status indication
Type Function
OUT
FLT
STA

LEDs

  • OUT – signaling the presence of voltage at the output
  • STA – signaling of normal operation or active LIMIT function
  • FLT – overload or overheating signaling

OUT (Output) - The output voltage is signaled using two LEDs marked as OUT on the controller board. Each diode corresponds to one direction of rotation, but in the case of high-power motors, the energy induced in the motor during PWM control will cause both diodes to light up simultaneously. The diodes will glow brighter, the greater the output drive level.

STA (Status) - During normal controller operation, the green STA LED lights continuously. When the engine is forced to stop by a signal on the LIMIT connector, the STA LED will glow with short pulses, thus signaling that one of the stop state termination conditions must be met in order to start the engine.

FLT (Fault) - During normal operation, the red FLT LED is off. Lighting of the diode with short pulses means that the CURRENT LIMIT overload protection is working, i.e. limiting the current supplying the motor. When the FLT LED is lit continuously, the controller is turned off due to overload and/or overheating.

Power and load
Connector Function
POW
OUT

DG35 screw connector, M3 22...12AWG

  • POW – connector for connecting power supply
  • OUT – connector for connecting a load

POW - The supply voltage connected to the POW connector must be in the range of 6...30 V. It is used to power the engine controller and the load connected to its output, e.g. a motor. For high-power loads, a power source with adequate capacity must be provided. The connector is equipped with M3 screws.

OUT - Connector enabling connection of a load, e.g. a DC electric motor, etc. The rated voltage of the motor must correspond to the voltage supplying the controller. The rated current of the motor should not exceed 15 A. The connector is equipped with M3 screws.

In the case of high-power loads, ensure that the diameter of the connection cables is large enough and the length of the connection cables is as short as possible.

Dimensions

The KAmod Motor Driver board has dimensions of 65x56 mm and a height of approx. 21 mm. The location of the mounting holes is shown in the drawing.

External links