Svet Črnil

Opis

Modul H most DRV8871 – majhna elektronika, velik nadzor nad motorjem

En sam napačno izbran krmilnik lahko podraži celoten projekt. Pregrevanje, izgube energije, nestabilno delovanje in nepotrebni popravki hitro izničijo prihranek pri nakupu elektronike. Prav zato je izbira ustreznega gonilnika motorja pomembnejša, kot se zdi na prvi pogled.

Modul H most za koračne motorje DRV8871 ponuja kompaktno, učinkovito in ugodno rešitev za krmiljenje enosmernih DC motorjev, posameznih navitij koračnih motorjev ter drugih ustreznih električnih bremen. Deluje pri napetostih od 6,5 do 45 V, podpira PWM regulacijo in omogoča konični tok do 3,6 A.

Pri Svetu črnil prisegamo na uporabno elektroniko, ki olajša razvoj in servisiranje. DRV8871 je odlična izbira za manjše avtomatizacije, robotske mehanizme, tiskalnike in različne razvojne projekte, kjer štejejo zanesljivost, prostor in stroški.

DRV8871 za Arduino, ESP32 in robotiko

Največ koristi od modula DRV8871 bodo imeli razvijalci, elektroniki, študenti tehničnih smeri in ljubitelji robotike. Z njim lahko izdelamo ali posodobimo številne naprave, ne da bi morali sami načrtovati celotno močnostno vezje.

Modul je uporaben za:

• Arduino in ESP32 projekte z enosmernimi DC motorji.
• Robotske roke, mobilne robote in manjše mehanizme.
• Avtomatizirano odpiranje in zapiranje loput.
• Manjše transportne trakove in podajalne sisteme.
• Servisne in razvojne projekte tiskalnikov.
• Mehatronične naprave in industrijsko opremo.
• Posamezna navitja koračnih motorjev.
• Razvoj prototipov in testiranje električnih pogonov.
• Krmiljenje drugih ustreznih induktivnih ali uporovnih bremen.

Logična krmilna signala sta združljiva z nivoji 3,3 V in 5 V. Zato lahko modul uporabimo z različnimi mikrokrmilniki. Za pravilno delovanje moramo zagotoviti skupno referenčno maso, ustrezno napajanje in pravilno povezavo vhodov.

PWM krmiljenje motorjev – natančnejša hitrost in smer

Pri regulaciji motorja ni pomembno samo, ali se vrti. Pomembno je tudi, kako hitro se zažene, v katero smer se premika in kako se odziva na spremembe obremenitve.

DRV8871 uporablja PWM oziroma pulznoširinsko modulacijo. Krmilnik z zaporedjem električnih impulzov uravnava povprečno moč, ki jo dovajamo motorju. Spreminjanje razmerja med vklopljenim in izklopljenim časom omogoča prilagajanje hitrosti in moči pogona.

H-most omogoča tudi spremembo polaritete na motorju in s tem spremembo smeri vrtenja. To je uporabno pri podajalnikih, pomičnih mehanizmih, robotih in avtomatiziranih napravah.

Za natančno vzdrževanje hitrosti ne glede na obremenitev priporočamo dodatno povratno informacijo, na primer enkoder. PWM sam po sebi namreč še ne zagotavlja zaprtozančne regulacije hitrosti.

H most 6,5–45 V in 3,6 A – tehnične specifikacije

DRV8871 združuje široko območje napajanja, integrirane tranzistorje MOSFET, tokovno regulacijo in zaščitne funkcije. Zaradi majhnih dimenzij je posebej uporaben v napravah z omejenim prostorom.

Pomembno: Tok 3,6 A je konična vrednost, ne zagotovljen neprekinjen tok. Dejanska dovoljena obremenitev je odvisna od hlajenja, napetosti, temperature okolice in izvedbe tiskanega vezja. Privzeti prag 2 A je podatek za ponujeno izvedbo modula in ni enak absolutni tokovni zmogljivosti čipa.

Tokovna zaščita DRV8871 – manj tveganja pri obremenitvah

Motorji ob zagonu, mehanski blokadi ali nenadni spremembi obremenitve lahko zahtevajo bistveno večji tok kot med normalnim delovanjem. Brez primerne regulacije to pomeni več toplote, več obremenitev za napajalnik in večje tveganje za okvaro.

DRV8871 vključuje napredno zaznavanje in regulacijo toka brez zunanjega merilnega upora. Tokovni prag se določa s pomočjo nastavitvenega upora, zato za osnovno delovanje ne potrebujemo dodatnega analognega tokovnega senzorja.

Vgrajene zaščitne funkcije vključujejo:

• Pretokovno zaščito: odziv na prekomerno električno obremenitev.
• Zaščito pred kratkim stikom: zmanjšanje tveganja poškodb ob električni napaki.
• Zaščito pred prenizko napetostjo: preprečevanje nepravilnega delovanja pri neustreznem napajanju.
• Termično zaščito: izklop ob previsoki temperaturi integriranega vezja.
• Samodejno obnovitev: vrnitev v delovanje po odpravi določenih napak.

Prednost? Manj dodatnih komponent, enostavnejša zasnova in potencialno nižji stroški celotnega pogonskega sklopa. Vgrajene zaščite pa ne nadomeščajo ustrezno dimenzioniranega napajalnika, varovalke in varnega načrtovanja naprave.

DRV8871 ali L298N – kateri krmilnik je boljša izbira?

L298N je dobro poznan predvsem uporabnikom Arduina. Toda starejša bipolarna izhodna tehnologija pomeni drugačne izgube energije kot sodobni gonilniki z integriranimi tranzistorji MOSFET.

DRV8871 ima prednosti pri kompaktnih enokanalnih pogonih, medtem ko L298N ponuja dva H-mostova na enem modulu. Zato ni vedno smiselno izbrati cenejšega izdelka zgolj na podlagi njegove nakupne cene.

Če potrebujemo en DC motor, je DRV8871 pogosto tehnološko privlačnejša rešitev. Če pa potrebujemo dva neodvisna kanala, moramo pri primerjavi stroškov upoštevati, da potrebujemo dva modula DRV8871 oziroma drug ustrezen dvokanalni gonilnik.

DRV8871 za koračne motorje – pravilna izbira brez dragih napak

Ime modula lahko ustvari napačen vtis, da gre za popoln gonilnik vseh vrst koračnih motorjev. V resnici DRV8871 vsebuje samo en polni H-most.

To pomeni, da lahko neposredno poganja eno navitje koračnega motorja. Za običajen dvofazni bipolarni koračni motor potrebujemo dva H-mostova ter ustrezno programsko krmiljenje faznih tokov.

Za klasično krmiljenje s signaloma STEP in DIR ter za mikrokoračenje sta lahko bolj praktična namenska gonilnika A4988 ali DRV8825. DRV8871 namreč nima vgrajenega standardnega krmilnika mikrokorakov.

Za enostaven DC pogon pa dobimo natanko tisto, kar pogosto potrebujemo: spremembo smeri, PWM regulacijo in integrirane zaščite v enem majhnem modulu.

Ugodno krmiljenje motorjev – prihranek pri razvoju in servisu

Benjamin Franklin je poudarjal, da je čas denar. Pri razvoju elektronike ta misel še posebej velja. Vsaka ura, porabljena za popravljanje neustreznega gonilnika, ima svojo ceno.

Z uporabo že izdelanega modula DRV8871 lahko razvoj opravimo hitreje in pogosto ceneje kot z izdelavo lastnega močnostnega vezja za enkraten prototip.

Prihranek lahko dosežemo na več področjih:

• Manj časa za načrtovanje in sestavljanje elektronike.
• Manj dodatnih komponent zaradi integriranega zaznavanja toka.
• Kompaktnejša izvedba naprav.
• Manjše električne izgube v primerjavi z nekaterimi starejšimi gonilniki.
• Hitrejša zamenjava modula med servisiranjem.
• Uporaba istega tipa krmilnika v različnih razvojnih projektih.

Pri razvoju prototipov je ugodna nakupna cena pomembna, toda dolgoročno največ šteje zanesljiva in pravilno izbrana rešitev.

Priklop DRV8871 – pomembna opozorila pred uporabo

Pravilen priklop je bistven za varno delovanje. Preden modul spajkamo v končno napravo, priporočamo preizkus z ustreznim laboratorijskim napajalnikom in tokovno omejitvijo.

1. Preverimo polariteto napajanja. Napačna priključitev pozitivnega in negativnega pola lahko uniči integrirano vezje.
2. Preverimo, da napajalna napetost ostaja v območju DC 6,5–45 V.
3. Priključimo ustrezen motor oziroma električno breme.
4. Logična vhoda povežemo z mikrokrmilnikom 3,3 V ali 5 V.
5. Poskrbimo za skupno maso krmilnega in močnostnega dela.
6. Preverimo dejansko porabo in zagonski tok motorja.
7. Modul najprej preizkusimo, šele nato ga trajno prispajkamo.
8. Pri daljšem delovanju spremljamo temperaturo modula.

Opozorilo: Napajanja nikoli ne priključimo z obrnjeno polariteto, saj obstaja nevarnost pregoretja čipa. Po prejemu izdelka obvezno preverimo njegovo delovanje pred spajkanjem.

DRV8871 ni namenjen neposrednemu priklopu na omrežno napetost 230 V. Uporabiti moramo ustrezen enosmerni napajalnik.

Vsebina paketa DRV8871 – pripravljeno za vaš projekt

Komplet vključuje komponente za osnovno mehansko in električno priključitev modula:

• 1 × modul DRV8871.
• 1 × komplet priključnih pinov.
• 2 × priključna terminala.

Modul uporablja spajkalne odprtine z razmikom 2,54 mm. Majhne dimenzije 25,2 × 21,7 × 10 mm olajšajo vgradnjo v ohišja, prototipe in kompaktne naprave.

Izkušnje uporabnikov in praktični primeri

Na portalu Arduino Project Hub so predstavljeni projekti, kjer uporabniki s PWM signali in H-mostovi nadzorujejo hitrost ter smer vrtenja DC motorjev. Takšni praktični prikazi potrjujejo uporabnost te tehnologije pri robotiki, izobraževanju in razvoju avtomatiziranih naprav.

Primer predstavitve izkušnje stranke – besedilo je treba pred objavo nadomestiti z dejanskim preverjenim mnenjem kupca:

Pri izdelavi avtomatiziranega podajalnika smo potrebovali majhen in cenovno dostopen modul za krmiljenje motorja. DRV8871 nam je omogočil enostavno regulacijo hitrosti in spremembo smeri. Najbolj nam je bilo všeč, da nismo potrebovali velikega dodatnega vezja, zato je bila tudi vgradnja precej enostavnejša.

DRV8871 Ljubljana – lokalno, ugodno in z mislijo na uporabnika

Pri izbiri elektronike šteje več kot samo cena. Pomembno je, da razumemo, kaj posamezen modul dejansko omogoča, kako ga priključimo in ali je primeren za naš motor.

V podjetju Svet črnil v Ljubljani se ukvarjamo tudi z elektroniko, tehničnimi rešitvami in avtomatizacijo. Zato razumemo, kako pomembno je pravilno izbrati komponente, še preden jih vgradimo v končno napravo.

Če iščete ugodno rešitev za PWM krmiljenje DC motorja, popravljate tiskalnik, razvijate robotski sistem ali sestavljate nov prototip, preverite modul DRV8871. Primerjajte zahtevano napetost, zagonski tok in način krmiljenja ter izberite ustrezen pogon.

Zakaj bi še vedno zapravljali denar za večje, bolj potratne in tehnološko zastarele gonilnike, če lahko enak problem pri ustrezno izbranem enokanalnem pogonu rešite z manjšim in učinkovitejšim modulom DRV8871?