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Carte interface moteur double driver de moteur 1A basé sur le CI tb6612fng

MATERIEL - Interfaces – Créé le 21/01/2010.

Acheté ici ( 6 Euros TTC seulement !) : http://www.watterott.com/index.php?page=product&info=1339
Dispo également chez Lextronic : http://www.lextronic.fr/P6656-platine-de-commande-2-moteurs-cc-1a.html
Une carte de chez Sparkfun : http://www.sparkfun.com/commerce/product_info.php?products_id=9457

Fiche technique (datasheet) : Datasheet du TB6612FNG Sur ma boutique virtuelle : Double driver 1A TB6612

1.  Présentation

Il s'agit d'un double driver de moteur CC 1A (3,2A en pic) sous une tension de 5V à 13.5V avec d'un côté les entrées numériques de commande et de l'autre les sorties de puissance pour le moteur. A priori la commande d'un moteur pas à pas doit être possible... Cette interface est en fait un CI CMS, le TB6612FNG de Toshiba monté sur un bout de CI permettant de disposer des broches en format DIL.

Cette interface peut également être utilisée pour la commande d'un moteur pas à pas bipolaire.

2.  Brochage

Le brochage du CI se base sur celui du CI TB6612FNG :

NB : est-ce que les 2 masses sont bien séparées sur la carte ? Non !

3.  Caractéristiques électriques

Technologie C-MOS (sensible aux décharges électro-statiques)

4.  Fonctionnement

L = LOW = niveau BAS – H = HIGH = niveau HAUT

4.1  Fonctionnement général du CI

Ce CI est un ensemble de 2 étages indépendants de commande de moteur à courant continu (CC), chaque étage étant contrôlé par des broches numériques.

Au niveau des broches entrées numériques de commande, on distingue :

  • la broche STANDBY est commune pour les 2 étages de commande
  • chaque étage de commande (désignés par A et B) reçoit 3 entrées numériques de commande :
    • la broche IN1 destinée à contrôler la sortie OUT1 du même étage (A ou B)
    • la broche IN2 destinée à contrôler la sortie OUT2 du même étage (A ou B)
    • la broche PWM destinée à moduler la réponse des broches OUT1 et OUT2 à l'état des entrées IN1 et IN2 du même étage (A ou B)

4.2  Signification fonctionnelles des broches

Au vu de la table de vérité de ce CI, on peut considérer les fonctions suivantes pour les différentes broches entrées numériques de commande :

  • Broche STANBY = mise hors service du CI :
    • un niveau BAS sur cette broche rend le CI indifférent à l'état des autres broches en entrées et les sorties sont inactives.
    • En mode non connecté : mettre cette broche au V+ logique = 5V.
    • En mode connecté, cette broche doit être utilisée pour mettre le circuit « hors service ».
  • Broche PWM = commande de la vitesse moteur (activation de l'état des broches de sortie moteur) :
    • Cette broche existe en double, 1 pour chaque moteur.
    • Un niveau HAUT sur cette broche rend les broches moteur de sortie (OUT1 et OUT2) « transparentes » à l'état des broches logiques de commandes des moteurs en entrées (IN1 et IN2), (sauf si les 2 broches entrées sont au niveau HAUT, auquel cas les sorties moteurs seront laissés au niveau BAS, donc moteur éteint).
    • Un niveau BAS sur cette broche met les broches moteurs de sortie (OUT 1 et OUT2) au niveau BAS, donc moteur éteint, quelque soit l'état des entrées IN1 et IN2.
    • En mode non connecté : mettre cette broche au V+ logique = +5V (les sorties seront le reflet des entrées)
    • En mode connecté, cette broche PWM doit être utilisée pour y appliquer une impulsion logique de commande de la vitesse par variation de la largeur d'impulsion...
  • Broches IN1 et IN2 = broches de sens de rotation du moteur CC
    • Dans le cas le plus simple (càd STANBY= HAUT et PWM = HAUT pour l'étage en question ), chaque broche IN contrôle la broche OUT correspondante de l'étage de commande :
      • si IN1 est à HAUT et IN2 est à BAS, OUT1 est à HAUT et OUT2 est à BAS => la tension V+ moteur est appliquée sur la broche OUT 1 et le 0V sur OUT 2 => le moteur tourne
      • si IN1 est à BAS et IN2 est à HAUT, OUT1 est à BAS et OUT2 est à HAUT => la tension 0V moteur est appliquée sur la broche OUT 1 et le +V sur OUT 2 => le moteur tourne dans l'autre sens
      • si IN2 et IN1 sont tous les 2 dans le même état (HAUT ou BAS), les broches de sorties sont au niveau BAS => le moteur ne tourne pas...
      • => Au final, tout se passe comme si chaque broche IN commandait un sens de rotation du moteur.
      • Ce fonctionnement de base est modulé en fonction de l'état des broches PWM et STANDBY.

4.3  Les modes de fonctionnement possibles

Mode simplifié avec moteur CC

C'est le mode de fonctionnement le plus simple qui correspond au fonctionnement d'un double pont en H classique :

  • STANDBY est connecté au niveau HAUT logique (+5V) : le CI est actif.
  • PWM de chaque étage est connecté au niveau HAUT logique (+5V) : l'état des broches IN est répercuté sur les broches OUT de façon transparente.

Dès lors, on a le fonctionnement suivant pour chacun des étages :

  • si IN1 est à HAUT et IN2 est à BAS, OUT1 est à HAUT et OUT2 est à BAS => la tension V+ moteur est appliquée sur la broche OUT 1 et le 0V sur OUT 2 => le moteur tourne
  • si IN1 est à BAS et IN2 est à HAUT, OUT1 est à BAS et OUT2 est à HAUT => la tension 0V moteur est appliquée sur la broche OUT 1 et le +V sur OUT 2 => le moteur tourne dans l'autre sens
  • si IN2 et IN1 sont tous les 2 dans le même état (HAUT ou BAS), les broches de sorties sont au niveau BAS => le moteur ne tourne pas...
  • => Au final, tout se passe comme si chaque broche IN commandait un sens de rotation du moteur.

Mode à vitesse variable avec moteur CC

C'est le mode de fonctionnement le plus intéressant car il permet de réguler la vitesse d'un moteur CC :

  • STANDBY est connecté au niveau HAUT logique (+5V) : le CI est actif.
  • Cette fois, la broche PWM de chaque étage est connecté à une broche logique en entrée sur laquelle sera envoyée une impulsion de PWM :

les moteurs ne seront actifs que sur un niveau HAUT de PWM, et les moteurs seront à l'arrêt sur un niveau BAS de PWM... il suffira de jouer sur la largeur de l'impulsion pour réduire la vitesse des moteurs...

  • Les broches IN1 et IN2 seront actives comme indiqué ci-dessus sur les niveau HAUT de PWM, et inactives sinon.

Mode avec moteur pas à pas

Il est à priori possible de commander un moteur pas à pas bipolaire avec cette carte. Pour ce faire :

  • STANDBY est connecté au niveau HAUT logique (+5V) : le CI est actif.
  • PWM de chaque étage est connecté au niveau HAUT logique (0V) : l'état des broches IN est répercuté sur les broches OUT de façon transparente.
  • On connectera la première phase du moteur sur l'étage A et la 2ème phase du moteur sur l'étage B. Dès lors, on aura la correspondance suivante :
    • IN1-A = pas 1
    • IN1-B = pas 2
    • IN2–A = pas 3
    • IN2-B = pas 4

En appliquant les impulsions voulues, on fera tourner le moteur...

5.  Mise en oeuvre pratique

Pour une utilisation pratique, il es intéressant d'utiliser des connecteurs droits pour CI :

  • 1 de 3 broches pour les entrées numériques de chaque étage
  • 1 de 3 broches pour l'alimentation V+ moteur, V+ logique et Masse Moteur
  • 1 de 2 broches pour la sortie de chaque étage moteur
  • 1 connecteur sur fil 2 broches pour la broche Standby et la masse logique.

Pour chacun des connecteurs droit, on utilisera les connecteurs sur fils correspondants

  • 3 brins pour la commande numérique de chaque étage moteur
  • 2 brins pour la commande de chaque moteur CC

Fixation : coincé entre 2 entretoises sur une vis longue 3 mm...

6.  Avis

6.1  Les + :

  • Coût très abordable
  • Taille réduite
  • Utilisation très simple avec une carte Arduino
  • Polyvalence d'utilisation (2 moteurs CC ou 1 moteur pas à pas bipolaire)
  • Possibilité tension différente moteur et carte Arduino
  • Utilisation directe avec un circuit numérique sans isolation des masses
  • Intensité fournie (1A en continu et jusqu'à 3.2A en pic) est suffisante le plus souvent

Les - :

  • fixation ?

7.  Exemples d'utilisation de cette interface