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該電機驅(qū)動器能夠通過 I2C 接口使用 PID 算法控制電機，精確控制電機從未如此簡單。
項目描述
這是一款智能電機驅(qū)動器（又稱 SAMI），設(shè)計用于運行微型齒輪電機，該電路板的目標是通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)速反饋對該電機實施 PID 控制。板子上包含了所有必需的組件，因此可以自行工作運行。
供電和命令發(fā)送都是通過 I2C 接口。
主機控制器和電機驅(qū)動器之間通過 I2C 進行通信，發(fā)送包括電機速度、轉(zhuǎn)向在內(nèi)的命令。SAMI 自動實現(xiàn) PID 控制。SAMI 上的電路板執(zhí)行具體的電機控制算法，從而減輕了主機控制器的負荷。您還可以通過 I2C 讀取電機的狀態(tài)并對它進行配置。
SAMI 能夠驅(qū)動電機，使軸上負載走完所需的距離或達到一定的角度，然后在達到目標值時自動停止。這是機器人技術(shù)的理想選擇，簡化了執(zhí)行精確運動控制所需的許多艱苦工作。而且，可以把多個模塊連接到同一條 I2C 總線上，注意，這里的多個模塊是指很多電機！
對于任何人來說，制作先進的機器人從來沒有這么簡單過！現(xiàn)在，只需要把 SAMI 這個模塊和你的電機連接到一起即可。
項目細節(jié)
這是一款設(shè)計用來控制微型齒輪電機的智能電機驅(qū)動器（也稱為 SAMI），這塊電路板的目標是使用霍爾效應(yīng)傳感器檢測到的轉(zhuǎn)速反饋，輕松地在 SAMI 上實現(xiàn) PID 控制。SAMI 有自己的微控制器和 H 橋，能夠自己完成電機控制和驅(qū)動操作。
主機上的微控制器（或者任何支持 I2C 端口的系統(tǒng)）通過 I2C 和智能電機驅(qū)動器進行通信，發(fā)送包括電機速度、轉(zhuǎn)向在內(nèi)的命令。SAMI 自動實現(xiàn) PID 控制算法，保持速度，并在電機的動態(tài)運行中增加或減少功率以控制轉(zhuǎn)矩和速度。
此外，該控制器能夠驅(qū)動電機軸上負載走完所需的距離或角度，然后在達到目標值時自動停止。因此，如果用來驅(qū)動一個輪子，你必須同時制定輪子的直徑和變速比等參數(shù)。
為了感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)速，我使用了磁編碼器盤，它沿著磁盤表面極化。因此霍爾效應(yīng)傳感器可以檢測磁盤磁場的變化并將信號發(fā)送到微控制器上。微控制器使用定時器和中斷計算電機轉(zhuǎn)速，微控制器利用轉(zhuǎn)速作為反饋，運行 PID 控制算法，并處理和主機的通信。
這款智能電機驅(qū)動器的主要設(shè)計思想是用在機器人中，通過使用它來控制機器人的輪子，無論表面是否光滑，電池電量是否充足還是機器人負荷重量發(fā)生了變化，都可以進行精確的運動控制。
此外，它還可以防止因為突然加速或者制動造成齒輪脫載，并避免電流沖擊，這樣可以保證您寶貴的電機的安全。
提供了一個 Arduino 庫，幫助你方便地使用該智能電機驅(qū)動器。你可以快速、方便地把它插入到大量電機上使用。
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特征
安裝在微型直流電機的背面，安裝方便；
可以輕松控制電機的速度和轉(zhuǎn)向；
達到既定距離或角度時自動停止；
支持多種控制模式，包括帶有或者不帶自動停止功能的簡單 PWM 控制或 PID 控制；可添加安全的方向轉(zhuǎn)變功能；
通過 I2C 進行通信，可以通過軟件更改地址；
可同時控制很多電機，最多支持在同一條 I2C 總線上掛載 128 個模塊；
可以通過軟件啟動或禁用 I2C 的內(nèi)部上拉電阻；
可以把配置保存在 EEPROM 中；
讀取電機的實際轉(zhuǎn)速，并檢查是否發(fā)生了故障；
完全可配置；
易于使用的高精度電機控制；
尺寸?。?/p>
提供可用的 Arduino 庫。
技術(shù)規(guī)格
電機電壓可達 11v；
最大電機連續(xù)電流峰值高達 1.7A 和 1.8A；
邏輯電壓范圍為 3-5v；（稍后的版本經(jīng)測試后可支持到 1.8v 范圍）
默認 I2C 地址為 0x24；
過流保護和過熱保護；
要復(fù)位默認的 I2C 地址，請在上電時將 MCLR 焊盤連接到地上；
標準 1mm 5 針 JST 連接器。
優(yōu)點
獨立進行電機控制；
可實現(xiàn)更平穩(wěn)、更精確的動作控制；
具有電機保護功能；
解決方案方便易用；
內(nèi)置電機速度反饋；
高響應(yīng)速度的 PID 控制算法，保持電機速度恒定；
避免出現(xiàn)可能損壞電源或電池的瞬態(tài)電流峰值；
如果事先指定，可自動停在所需的距離或角度上；
與 IMU 等其他傳感器結(jié)合使用時，可實現(xiàn)性能強大的機器人導(dǎo)航解決方案；
開源設(shè)計。
安裝
要將 SAMI 安裝到電機上，只需要把它和電機的驅(qū)動線、反饋線焊接在一起，并如下視頻所示放置編碼器。
重要提示：您的電機軸上必須留出足夠的位置，以便放置編碼器！
管腳
通過 JST 連接器和 SAMI 進行通信；
ICSP 管腳用于更新固件；
MCLR 管腳用于復(fù)位模塊的默認 I2C 地址。
PCB 布局
PCB 厚 0.8mm，尺寸為 10 mm x 20 mm，雙層板。
這是一個還在開發(fā)階段的項目，也是一個開源項目，如果您有任何能夠改進它的想法，隨時歡迎修改。你還可以自行調(diào)整硬件和軟件設(shè)計，以支持更大功率的電機，你還可以增加第二個編碼器，甚至可以用它來運行步進電機。
本文源自 Hackaday.io，原文可打開鏈接查看：https://hackaday.io/project/158429-smart-motor-driver-for-robotics
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有人說硬件技術(shù)將很快達到極限，而在我們看來，硬件創(chuàng)新，尤其是中國硬件工程師的創(chuàng)新，還遠未走到盡頭，而只是剛剛開始。作為致力于為全球硬件開發(fā)者提供技術(shù)共享服務(wù)的平臺，與非網(wǎng)母公司 SupplyFrame 旗下最大的全球硬件開發(fā)者社區(qū) Hackaday.com 已連續(xù)五年舉辦全球硬件開發(fā)者大賽 Hackadayprize，有超過 3000 多個硬件團隊在這個賽事中互動交流、切磋技藝。
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