Carte moteur pour robot Romi

Une carte de contrôle moteur pour la plateforme Romi

Cette carte de contrôle moteur et de distribution d'alimentation est conçue spécifiquement pour la plateforme robotique Romi (de Pololu). Cette carte offre une solution confortable pour contrôler les moteurs du Romi et alimenter le reste de l'électronique de votre robot.

La carte est équipée:

• de deux contrôleurs moteurs DRV8838, un pilote pour chacun des moteurs présent sur le châssis.
• d'un puissant régulateur de tension Step-Down (hacheur). Le régulateur est capable de fournir 2.5A sous 5 V ou sous 3.3 V.

La carte prévoit des emplacements pour insérer les contacts de pile disponible sur le châssis Romi. Elle inclus également un circuit de coupure d'alimentation et des rails de distribution d'alimentation.
La partie alimentation de la carte offre les caractéristiques suivantes: protection contre l'alimentation inversée, plusieurs options d'alimentation (5v/3.3V), un bouton de coupure d'alimentation, un accès facile aux différents bus d'alimentation.

Le petit bouton poussoir présent sur la carte permet de couper l'alimentation de la carte (une fois pour éteindre, une autre fois pour allumer). Des points de contacts permettent de souder un bouton poussoir pouvant être déporté ailleurs sur votre robot (les boutons sont montés en parallèles).
Des connexions alternatives permettent de souder deux boutons distincts, un bouton pour la mise-sous-tension et un autre bouton pour la mise-hors-tension. Une dernière entrée du circuit d'alimentation permet au microcontrôleur de couper l'alimentation du robot (donc de se mettre hors tension tout seul).
Finalement, une dernière option permet reconfigurer le circuit d'alimentation pour désactiver le bouton poussoir pour contrôler l'alimentation avec le petit interrupteur on/off déjà soudé sur la carte.

Les broches de contrôle de la carte et des bus d'alimentation sont tous disponible sur des connecteurs à empattement 2.54mm où il est possible de souder des connecteurs mâles ou femelles standard.

Les bus d'alimentation sont également accessibles sur le bord de la cartes et l'espacement des trous permet d'y souder des borniers à empattement 3.5mm (il est possible de combiner un bornier à 2 positions et un bornier à 3 positions pour créer le bornier à 5 positions).

La carte est livrée avec la visserie permettant de fixer la carte sur le châssis Romi (2x vis 1/4″ #2-56 et 2x écrou #2-56). Un connecteur femelle bas profile est inclus pour connecter les moteurs sur la carte.

Contrôleur Moteur

La carte moteur est équipée de deux contrôleur Texas Instruments DRV8838 permettant de mouvoir le châssis Romi par l'intermédiaire de ses deux moteurs. Nous recommandons une lecture attentive de la fiche technique du DRV8838 pour plus d'information sur le pilote.

Par défaut, la tension d'alimentation moteur (VM) est fourni par l'alimentation -interruptible- de la carte, VSW. La tension logique du contrôleur moteur (VCCMD) est fournie par le régulateur de tension de la carte, VREG (5V par défaut).
Si vous désirez personnaliser ces tensions, il est possible de couper le cavalier VM = VSW et VCCMD = VREG et connecter les alimentations souhaitées sur VM et VCCMD.

Le DRV8838 propose une interface de contrôle basée sur deux broches PHASE/ENABLE qui, sur cette carte, est accessible via les broches DIR et PWM pour chacun des moteurs

• La broche DIR détermine la direction du moteur (bas pour avancer, haut pour reculer).
• La broche PWM peut être alimentée par un signal PWM pour contrôler la vitesse du moteur.

Les entrées DIR et PWM sont automatiquement rappelée à la masse par les résistances pull-up interne (~ 100 kΩ) présents sur la carte. Lorsque la broche PWM est au niveau bas, les deux sorties moteur sont connectées à la masse, ce qui correspond à un freinage actif du moteur.

Les deux broches SLEEP (libellées SLP) des contrôleurs sont connectés ensemble et peuvent être placées à la masse par le microcontrôleur pour désactiver les contrôleurs moteurs (mode d'économie d'énergie), ce qui désactivera les moteurs (en roue libre). Les broches SLEEP sont maintenues au niveau hait à l'aide d'une résistance pull-up de 10 kΩ. Par défaut les pilotes moteurs sont donc actif.
La broche SLEEP peut rester déconnectée dans la plupart des cas; si vous désirez contrôler la broche SLEEP alors vous pouvez couper le cavalier L = R. Les deux broches SLEEP ne devraient pas être contrôlées séparément sans couper ce cavalier.

La table de vérité simplifiée ci-dessous indique les différents modes de fonctionnement du contrôleur:

Connexion des encodeurs

La carte permet d'utiliser des moteurs avec encodeurs. Il est possible de connecter ces encodeurs sur la carte pour faciliter les divers connexions nécessaires avec le projet.

Ce point est abordé en détails dans la fiche produit du fabricant (en anglais).

Bouton d'alimentation

Le bouton poussoir présent sur la carte peut être utilisé pour activer/désactiver l'alimentation de la carte. Presser une fois pour activer, presser une seconde fois pour désactiver. Un second bouton peut être connecté sur les broches BTNA et BTNB. Plusieurs boutons poussoirs peuvent être connectés en parallèle pour contrôler l'alimentation depuis plusieurs endroits. Le circuit d'alimentation effectue un déparasitage du bouton (plusieurs ms) pour éviter des activations/désactivations successifs.

Pour que la carte fonctionne correctement il est nécessaire de laisser le bouton à glissière (slide switch) sur la position "OFF" (placer le bouton à glissière sur "ON" activera le circuit d'alimentation de la carte mais celui-ci devra être ramené sur position OFF avant de pouvoir désactiver l'alimentation en pressant sur le bouton on/off).

Il est possible de modifier ce mode de fonctionnement en sectionnant le cavalier "Btn Jmp", ce qui transfert le contrôle du circuit d'alimentation sur l'interrupteur à glissière "ON/OFF". un interrupteur à glissière (ou à bascule) externe peut être connecté sur la broche GATE.

Des options de contrôle avancés sont disponible par l'intermédiaire des broches suivantes:

Circuit de distribution

La carte reprend différents points d'alimentation:

• VBAT est connecté sur le contact pile noté libellé BAT1+ et offre une connexion directe sur l'alimentation pile. Par défaut, VBAT correspond au côté positif des 6 piles AA sous le châssis (en série). La configuration des piles peut être modifié à l'aide de cavalier (voir ci-dessous).
• VRP offre un accès à l'alimentation après la diode de protection contre la polarisation inversée.
• VSW est la tension de l'alimentation après la diode de protection et le circuit de coupure d'alimentation (SW signifiant Switch pour intérrupteur). Par défaut, ce rail d'alimentation est utilsé pour fournir la puissance nécessaire aux moteurs (VM) par l'intermédiaire du contrôleur moteur.
• VREG est la sortie du régulateur de tension (step-down) présent sur la carte (voir la section "Régulateur de tension" ci-dessous. Par défaut, ce régulateur produit une tension de 5V et la tension logique des contrôleurs moteurs (VCCMD) ainsi que la tension d'alimentation des encodeurs (VCCENC et VPU).
• BAT2+ offre un accès au pôle positif de deux piles AA en série. Cela peut être utile si vous désirez utiliser deux sources de tensions différentes.

Régulateur de tension

Un régulateur de tension MP4423H (hacheur DC-DC) permettant d'abaisser la tension des piles (VSW) vers la tension de sortie VREG. Par défaut, la tension de sortie est de 5V mais peut être modifiée vers  3.3V en coupant la piste du cavalier VREG Select.
Ce régulateur est capable de débiter un courant de sortie jusqu'à 2A, courant disponible sur le rail d'alimentation VREG

Configuration de l'alimentation pile

La carte de contrôle moteur et de distribution d'alimentation est configuré par défaut pour fournir l'alimentation VBAT depuis les 6 piles AA du châssis montées en série (tension nominale d'environ 7.2V avec des piles rechargeables ou 9V avec des piles Alcalines).

Il est cependant possible de modifier le cavalier libellé Bat Jmp pour reconfigurer les connexions afin d'offrir deux alimentations indépendantes:

• BAT1 avec 4 piles en série (tension nominale de 4.8V rechargeable ou 6V alcaline)
• BAT2 avec 2 piles en série (tension nominale de 2.4 V rechargeable ou 3V alcaline).

Couper la connexion entre BAT1− et BAT2+ sépare les deux ensembles de piles, et utiliser de la soudure pour ponter BAT1− et GND permet de créer une masse commune entre les deux alimentation.

Si ce point vous intéresse nous recommandons la lecture de la section "battery supply configuration" sur la fiche produit fournisseur. Elle reprend quelques détails important à connaître.