micro:bitでモータードライバを動かしてみた

「DC Motor + Stepper FeatherWing Add-on For All Feather Boards」(以下、FeatherWing モータードライバ)を入手したので、動作確認も兼ねてmicro:bitで動かした記録です。

目次 (クリックで展開)

結果
材料
仕様と制御方法
接続方法
プログラム MakeCode用プログラム(python)
- 必要な拡張機能
- プログラム
途中で遭遇した問題
リンク

結果

画像じゃ伝わらないけど、micro:bitから2つのモーターを自由に制御できた。

このFeatherWingモータードライバは、とても小さくていいけど、小さ過ぎてモーターが動かないときには途方にくれた。各ICの出力を確認するにも、こんなに小さいICだとどうやって確認すればいいのやら。。。結局、地道に見直して無事動作。まー経験も積んだし、今後はすんなり動かせそう(？)。

材料

FeatherWing モータードライバ
micro:bit
micro:bit用ブレークアウトボード
モーターを動かすのに十分なスペックの5V電源
モーター(geek servo)

仕様と制御方法

FeatherWing モータードライバ

名称：DC Motor + Stepper FeatherWing Add-on For All Feather Boards
4つのDCモーターを扱えるモータードライバ
使用チップ： PCA9685、TB6612 * 2
制御方式：I2C
I2Cアドレス： 0x60 0x70 いずれもPCA9685に接続されている。I2Cアドレスは変更可能

PCA9685

16-channel PWM controller
PCA9685のPWM出力ピンはTB6612に接続されている。そのため、PCA9685を制御すればモーターの挙動も変えられる。
PCA9685のPWM出力ピンとTB6612の関係は次のとおり

メーカーページより

TB6612

2チャネルモータドライバ

絶対最大定格：
出力電流(IOUT, 1ch当たり)：1.2A(平均)、2A(ピーク)
許容範囲：
モーター側電源電圧(VM)：2.5V〜13.5V 標準5V
IC側電源電圧(Vcc)：2.7V〜5.5V 標準3V

TB6612の制御方法は次のとおり

データシートより

CWは出力軸側から見て時計方向。Clock Wiseの略。
CCWは出力軸側から見て反時計方向。Counter Clock Wiseの略。

モーター(geek servo)

モーターの仕様 (クリックで展開)

仕様：
-タイプ：ギアモーター
-色：赤
-動作電圧：3.3V〜6V
-定格電圧：4.8V
-定格電流：200ma
-ストール電流：700ma
-スライド電流：450ma
-最大トルク：500g.cm
-最大速度：70rpm（3V）

amazon.co.jpより

4個のプログラマブルオタクサーボモーター micro:bit Robotbit スマートカーレゴ適用 (4個赤い)

メディア:

接続方法

micro:bitの3V,GND,SCL,SDAを使う。モータードライバの接続方法は画像のとおり。

まずは、I2Cの接続を確認。
96(=0x60)と112(=0x70)が認識できればOK。
確認方法はこちら参照。

プログラム MakeCode用プログラム(python)

必要な拡張機能

拡張機能 pca9685を追加する必要がある。

拡張機能はMakeCode上で検索すれば見つかる。

PWMの制御のみ行えればいいので、resetとset pin pulse rangeというブロックのみを使用する。

set pin pulse rangeのパラメータは次のとおり。

setPinPulseRange(pinNum, onStep, offStep, chipAddress)
NOTE: Direct Pin control is done using index's 0-15 NOT 1-16 like the LED and Servo helpers above.

Options:
chipAddress - Address of the PCA9685 in decimal
pinNum - Pin number to change the duty cycle of, accepts 0-15
onStep - When during the frame to turn on the pin, accepts 0-4095
offStep - When during the frame to turn off the pin, accepts 0-4095

拡張機能 pca9685のソースコードより

プログラム

プログラム (クリックで展開)

i2c_address = 96

m1_in1_pin = 10
m1_in2_pin = 9
m1_pwm_pin = 8

m2_in1_pin = 11
m2_in2_pin = 12
m2_pwm_pin = 13

low = 0
high = 4095
PCA9685.reset(i2c_address)

def on_forever():
    set_speed(4095)
    cw()
    basic.pause(1000)

    stop()
    basic.pause(1000)

    set_speed(1000)
    ccw()
    basic.pause(1000)

    short_brake()
    basic.pause(1000)
basic.forever(on_forever)

def set_speed(speed : number):
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m1_pwm_pin, 0, speed, i2c_address)
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m2_pwm_pin, 0, speed, i2c_address)

def cw():
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m1_in1_pin, 0, high, i2c_address)
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m1_in2_pin, 0, low, i2c_address)
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m2_in1_pin, 0, high, i2c_address)
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m2_in2_pin, 0, low, i2c_address)

def ccw():
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m1_in1_pin, 0, low, i2c_address)
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m1_in2_pin, 0, high, i2c_address)
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m2_in1_pin, 0, low, i2c_address)
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m2_in2_pin, 0, high, i2c_address)

def stop():
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m1_in1_pin, 0, low, i2c_address)
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m1_in2_pin, 0, low, i2c_address)
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m2_in1_pin, 0, low, i2c_address)
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m2_in2_pin, 0, low, i2c_address)

def short_brake():
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m1_in1_pin, 0, high, i2c_address)
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m1_in2_pin, 0, high, i2c_address)
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m2_in1_pin, 0, high, i2c_address)
    PCA9685.set_pin_pulse_range(m2_in2_pin, 0, high, i2c_address)