Robotics Proto-Invention
ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล
mini
-TB6612
มินิบอรดขับมอเตอร ไฟตรง 2 ชอง แผงวงจรขับมอเตอรไฟตรงขนาดเล็กพรอมใชงาน ลดขัน้ ตอนการออกแบบทีซ่ บั ซอน ขับมอเตอรไฟตรง ขนาดสูงสุด 12V 1A ได 2 ชอง ควบคุมไดทั้ง ทิศทางและความเร็ว ตอใชงานงาย ใชไดกับไมโคร คอนโทรลเลอรยอดนิยมไดทุกตระกูล ส�าหรับนักเล่นนักทดลองที่สนใจท�าโครงงานเกี่ยวกับการขับมอเตอร์ ไฟตรงในสมัยนี้ค่อนข้างโชคดีที่มีการผลิตแผงวงจรขับมอเตอร์ไฟตรงออก มาให้ใช้งานกันหลากหลาย ประกอบกับผู้ผลิตอุปกรณ์สารกึ่งตัวน�าก็ได้ พัฒนาไอซีขับมอเตอร์ไฟตรงออกมาให้ออกแบบวงจรและใช้งานกันอย่าง มากมาย หลายเบอร์ แถมมีเทคโนโลยีการระบายความร้อนที่ยอดเยี่ยม มากๆ ในไอซีขับมอเตอร์ขนาดเกือบ 10A บางตัวใช้งานได้โดยไม่ต้องติดตั้ง แผ่นระบายความร้อน ส�าหรับที่จะแนะน�านักเล่นนักทดลองคนอ่าน TPE ได้ลองไปใช้งานกันเป็นแผงวงจรขนาดเล็กที่ขับมอเตอร์ไฟตรงได้ 2 ช่อง กระแสไฟฟาประมาณ 1A มีค่าความต้านทานไฟฟาต�่า จึงท�าให้การขับ มอเตอร์มีประสิทธิภาพสูง
มินบิ อร์ดดังกล่าวคือ mini-TB6612 ซึง่ ผลิตโดย Pololu (www.pololu. com หรือ www.inex.co.th - ตัวแทนจ�าหน่ายในไทย สนใจสัง่ ซือ้ ดูในหน้า TPE shop) มีคณ ุ สมบัตทิ างเทคนิคโดยสรุปและหน้าตาแสดงในรูปที ่ 1
ËÑÇ㨤×Í TB6612FNG อุปกรณ์ที่เป็นหัวใจหลักของมินิบบอร์ดขับมอเตอร์ไฟตรงตัวนี้คือ ไอ ซีขับมอเตอร์เบอร์ TB6612FNG ของ Toshiba (www. semicon.toshiba. co.jp) ดังมีไดอะแกรมการท�างานและการจัดขาแสดงในรูปที่ 2
รูปที่ 2 ไดอะแกรมการท�างานภายในและการขัดขาของไอซี TB6612FNG
รูปที่ 1 คุณสมบัติทางเทคนิคโดยสรุปของ mini-TB6612 มินิบอร์ด ขับมอเตอร์ไฟตรง 2 ช่อง 16
The Prototype Electronics
ไอซี TB6612FNG มภี าคขับมอเตอร์เป็นแบบ H-บริดจ์ทใี่ ช้มอสเฟตเป็น อุปกรณ์ขับก�าลัง ท�าให้มีค่าความต้านทานต�่ามาก ส่งผลให้การขับมอเตอร์ มีประสิทธิภาพ ทั้งในการขับให้มอเตอร์หมุนและการเบรคเพื่อบังคับแกน หมุนของมอเตอร์ให้หยุดนิ่ง
สั ญ ญำณควบคุ ม ทิ ศ ทำงกำรหมุ น ของมอเตอร์ ใ ช้ ไ ด้ ใ นย่ ำ นกว้ ำ ง ตั้งแต่ 0 ถึง +5V (ต้องมีค่ำไม่เกินแรงดันไฟเลี้ยงลอจิกที่ต่อกับขำ +Vcc) โดยปอนเข้ำที่ขำ AIN1 กับ AIN2 ส�ำหรับวงจรขับมอเตอร์ช่อง A และ BIN1 กับ BIN2 ส�ำหรับวงจรขับมอเตอร์ช่อง B ส่วนควำมเร็วในกำรขับมอเตอร์มำ จำกสัญญำณ PWM ที่ต้องปอนเข้ำที่ขำอินพุต PWMA (ช่อง A) และ PWMB (ช่อง B) ควำมถี่สูงสุดของสัญญำณ PWM ที่รับได้คือ 100kHz ด้ำนไฟเลี้ยงวงจรขับมอเตอร์ภำยในไอซี TB6612FNG รับได้ตั้งแต่ 4.5 ถึง 13.5V เพื่อลดโอกำสเสียหำยเนื่องจำกไฟเลี้ยงสูงเกินไปควรใช้ไฟ เลี้ยงไม่เกิน +11.1V (หำกใช้แบตเตอรี่ Li-PO 3 เซล) หรือ +12V (กรณีของ แบตเตอรี่แบบตะกั่วกรด)
ǧ¨Ã¢Í§ mini-TB6612 ในรูปที่ 3 แสดงวงจรของมินิบอร์ด mini-TB6612 มี Q1 ท�ำหน้ำที่ ปองกันกำรจ่ำยไฟเลี้ยงกลับขั้ว ส่วนขำใช้งำนของ IC1 จะถูกต่อออกไปยัง จุดบัดกรี รวมทั้งจุดต่อไฟเลี้ยงและกรำวด์ รวม 16 จุด
กำรควบคุมให้ IC1 ท�ำงำนเพื่อขับมอเตอร์นั้นจะต้องต่อสัญญำณ ตำมแนวทำงในรูปที่ 4 นั่นคือที่ขำ STBY ควรต่อตัวต้ำนทำนพูลอัปไว้ เพื่อท�ำให้ IC1 พร้อมท�ำงำนตลอดเวลำ หรือจะต่อกับขำพอร์ตของไมโคร คอนโทรลเลอร์เพื่อควบคุมให้เริ่มท�ำงำนได้ในเวลำใดๆ ที่ต้องกำร ส่วนขำ xIN1 และ xIN2 (x คือ A หรือ B) ใช้ก�ำหนดทิศทำงในกำรหมุนของมอเตอร์ ที่ขำเอำต์พุต AO1 กับ AO2 ใช้ต่อกับมอเตอร์ไฟตรงช่อง A และ BO1 กับ BO2 ต่อกับมอเตอร์ไฟตรงช่อง B หำกต้องกำรเห็นสถำนะกำร ท�ำงำน ผู้ใช้งำนสำมำรถต่อ LED และตัวต้ำนทำนเพื่อให้แสดงสถำนะของ แรงดันที่ขับไปยังมอเตอร์ได้ ดังวงจรในรูปที่ 5 โดย LED1 และ LED2 เป็น LED 2 สี 2 ขำ ท�ำให้มองเห็นสถำนะกำรท�ำงำนได้อย่ำงชัดเจนทั้งในภำวะ แรงดันที่เอำต์พุตมอเตอร์เป็นแบบตรงขั้วและกลับขั้ว ไฟเลี้ยงวงจรขับมอเตอร์ +Vm ใช้ได้ตั้งแต่ +4.5 ถึง 13.5V ขอเน้นว่ำ ถ้ำจะให้ปลอดภัยควรใช้ไม่เกิน 11.1V
รูปที่ 5 แสดงวงจรเพิ่มเติมเพื่อแสดงสถานะการทํางานของ mini-TB6612
รูปที่ 3 วงจรของ mini-TB6612
รูปที่ 4 แนวทางการควบคุมเพี่อใชงาน mini-TB6612 The Prototype Electronics
17
¡ÒÃ㪌§Ò¹ กำรติดตั้งเพื่อใช้งำน มี 2 วิธีคือ บัดกรีขำต่อเพื่อเสียบ ลงในซ็อกเก็ต หรือบัดกรีติดตั้งลงบนแผงวงจรที่ใช้งำนร่วม ด้วย ไม่ว่ำจะใช้วิธีใด สิ่งที่ขอแนะน�ำให้ท�ำคือ ควรบัดกรีขำ ต่อก่อน เมื่อได้ mini-TB6612 มำในครั้งแรก ในชุดจะมีคอน เน็กเตอร์ IDC 16 ขำ ตัวผู้ขำตรงแถวเดี่ยวมำด้วย 1 ตัว ดังรูป ที่ 6 ให้ท�ำกำรตัดแบ่งเป็น 8 ขำ 2 ตัว แล้วบัดกรีเข้ำกับตัวมิ นิบอร์ด ดังรูปที่ 7 จำกนั้นจะน�ำไปเสียบเพื่อบัดกรีโดยตรงกับ แผงวงจรที่น�ำไปใช้งำนด้วย หรือเสียบลงบนคอนเน็กเตอร์ IDC ตัวเมียในแบบเดียวกับที่ใช้ในบอร์ด IOIO Robotic รูปที่ 6 อุปกรณทั้งหมดในชุด mini-TB6612 Activity ดังรูปที่ 8 ก็ได้
รูปที่ 7 mini-TB6612 ที่บัดกรีคอนเน็กเตอร แลว พรอมใชงาน
ส�ำหรับตัวอย่ำงกำรน�ำไปใช้งำน ติดตำมดูในโครงงำนบอร์ด IOIO Robotic Activity และหุ่นยนต์ IOIO-bot ใน TPE ฉบับเดียวกันนี้ อย่ำงไรก็ตำม mini-TB6612 ยังใช้งำนได้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ร่วม สมัยได้ทุกตระกูล โดยเฉพำะกับ Arduino ฮำร์ดแวร์ไมโครคอนโทรลเลอร์ ยอดนิยม ดังตัวอย่ำงเทียบเคียงในเว็บไซต์ http://bildr.org/2012/04/ tb6612fng-arduino/ มินิบอรดขับมอเตอรไฟตรงคุณภาพสูงราคาประหยัดตัวนี้ชวยใหงาน ขับมอเตอรทอี่ าจยุง ยากงายลงได สะดวกทัง้ การตอวงจรและการใชงานจริง
รูปที่ 8 ตัวอยางการติดตัง้ mini-TB612 เพือ่ ใชในบอรด IOIO Robotic Activity
IOIO-Robotic Activity Board แผงวงจรอเนกประสงคที่ออกแบบสําหรับการประยุกต ใชงาน IOIO และ IOIO-Q ในงานหุนยนตกึ่งอัตโนมัติที่ติดตอกับอุปกรณแอนดรอยด
#8000432 บอร์ บอร์ด IOIO-RAB และ mini-TB6612 (3 ชุด) @ 1,391บำท (ไม่รวม IOIO-Q) #9096612 มิ มินิบอร์ด mini-TB6612 @ 250 บำท (ไม่รวม IOIO-Q) #7200505 บอร์ บอร์ด IOIO-Q @ 1,391 บำท #9000248 IOIO Bluetooth Dongle ส� IOIO Bluetooth Dongle ส�ำหรับ IOIO-Q @ 214 บำท 18
The Prototype Electronics
www.tpemagazine.com
แผงวงจรควบคุมหุนยนตสําหรับ IOIO และ IOIO-Q
INNOVATIVE EXPERIMENT
¤Ø³ÊÁºÑµÔ·Ò§à·¤¹Ô¤·ÕèÊíÒ¤ÑÞ • มีซอ็ กเก็ตส�ำหรับรองรับ IOIO และ IOIO-Q (แนะน�ำ IOIO-Q) • มีจดุ ต่ออินพุตอะนำลอกส�ำหรับเชือ่ มต่อกับตัวตรวจจับอะนำลอก 8 ช่อง • มีจดุ ต่อพอร์ตแบบ IDC ตัวเมียและตัวผู ้ 18 ช่อง (พอร์ต 31 ถึง 48) เพือ่ เชือ่ มต่ออุปกรณ์ภำยนอก และต่อวงจรกับเบรดบอร์ดได้ • มีจดุ ต่อพอร์ตบัส I2C ส�ำหรับเชือ่ มต่ออุปกรณ์ระบบบัส I2C (จุดต่อมีไฟเลีย้ ง +3.3V พร้อมใช้งำน) • มีจดุ ต่อไฟเลีย้ ง +5V ส�ำหรับวงจรภำยนอก ส่วนไฟเลีย้ ง +3.3V ให้ใช้จำกจุดต่อบนบอร์ด IOIO-Q • มีลำ� โพงเปยโซในตัว • มีจดุ ต่อขับเซอร์โวมอเตอร์ 4 ช่อง • ขับมอเตอร์ไฟตรง 6 ช่อง โดยใช้มนิ บิ อร์ด mini-TB6612 จ�ำนวน 3 บอร์ด พร้อมไฟแสดงผล • มีวงจรแจ้งเตือนแบตเตอรีห่ รือไฟเลีย้ งต�ำ่ ด้วย LED • รับแรงดันไฟเลีย้ งจำกภำยนอกได้ตงั้ แต่ +6.5 ถึง +12V • มีจดุ ต่อแบตเตอรี ่ 2 แบบคือ แบบเทอร์มนิ อลบล็อก 2 ขำส�ำหรับต่อเข้ำกับสำยไฟเลีย้ งจำกกะบะ ถ่ำนมำตรฐำน และจุดต่อแบบ DIN ส�ำหรับต่อกับแบตเตอรีช่ นิดลิเธียมโพลีเมอร์ (Li-PO) แนะน�ำให้ ใช้ขนำด 2 เซล (+7.4V) กระแสไฟฟำ 1000mA ขึน้ ไป • มีวงจรควบคุมไฟเลีย้ งคงที ่ +6V จ�ำนวน 2 ชุดส�ำหรับเซอร์โวมอเตอร์และบอร์ด IOIO-Q • ขนำด 3 x 4 นิว้ โดยประมำณ
ºÃÔÉÑ· ÍÔ¹â¹àǵտ àÍ็¡à¾ÍÃÔàÁ¹µ ¨ํÒ¡Ñ´
108 ซ.สุขุมวิท 102/2 ถ.สุขุมวิท แขวงบำงนำ เขตบำงนำ กรุงเทพฯ 10260 | โทรศัพท์ : 0-2747-7001 - 4 | Url : www.inex.co.th