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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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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。

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；

尺寸小；

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(rèn) I2C 地址為 0x24；

過流保護和過熱保護；

要復(fù)位默認(rèn)的 I2C 地址，請在上電時將 MCLR 焊盤連接到地上；

標(biāo)準(zhǔn) 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(rèn) 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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