Steuerung mehrerer DC-Motoren mit einem BTS7960-Modul und Arduino

Steuerung mehrerer DC-Motoren mit einem BTS7960-Modul und Arduino

In diesem Tutorial werden wir untersuchen, wie man mehrere DC-Motoren mit dem BTS7960-Modul und einem Arduino steuern kann. Der BTS7960 ist ein leistungsstarker Motorantrieb, der hohe Ströme verarbeiten kann und eine präzise Steuerung der Motordrehrichtung und -geschwindigkeit über PWM (Pulsweitenmodulation) ermöglicht. Am Ende dieses Projekts werden Sie eine funktionierende Einrichtung haben, die zwei DC-Motoren steuern kann, die sich sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn drehen. Dieses Tutorial führt Sie durch den Hardware-Aufbau, die Verdrahtungsanweisungen und den Code, der benötigt wird, um die Motoren zu betreiben. Für ein besseres Verständnis des gesamten Prozesses sollten Sie sich das begleitende Video (im Video bei 00:00) ansehen.

Hardware erklärt

Die Hauptkomponente dieses Projekts ist das BTS7960-Motortreiber-Modul. Dieses Modul umfasst zwei H-Brücken-Treiber, die die Richtung der Motoren steuern können, indem sie die Polarität der an den Motor angelegten Spannung umschalten. Jeder Treiber kann bis zu 43A Strom verarbeiten, was ihn für Hochleistungsanwendungen geeignet macht. Das Modul verfügt außerdem über einen integrierten Schutz vor Übertemperatur- und Überstromsituationen. Neben dem BTS7960 benötigen Sie ein Arduino-Board zur Steuerung der Motoren. Das Arduino sendet PWM-Signale an den Motortreiber, sodass Sie die Geschwindigkeit und Richtung der Motoren anpassen können. Die Verbindungen zwischen dem Arduino und dem BTS7960-Modul sind entscheidend, da sie bestimmen, wie die Motoren auf die Signale reagieren.

Datenblattdetails

Hersteller	Infineon Technologies
Teilenummer	BTS7960
Logik/IO-Spannung	3,3 V bis 5 V
Versorgungsspannung	5-40 V
Ausgangsstrom (pro Kanal)	43 A max
Spitzenstrom (pro Kanal)	60 A
PWM-Frequenzleitung	5-25 kHz
Eingangslogik-Schwellenwerte	0,8 V (hoch), 0,3 V (niedrig)
Spannungsabfall / R_DS(on)/ Sättigung	16 mΩ
Thermische Grenzen	150 °C max
Paket	TO-263
Hinweise / Varianten	Duale H-Brücken-Konfiguration

Stellen Sie eine ordnungsgemäße Wärmeableitung sicher, wenn Sie mit hohen Strömen arbeiten.
Verwenden Sie den passenden Drahtquerschnitt für die Stromanschlüsse.
Überprüfen Sie die Pinbelegungen zwischen dem Arduino und dem BTS7960.
Implementieren Sie eine Strombegrenzung, um Schäden am Modul zu verhindern.
Verwenden Sie Entkopplungskondensatoren in der Nähe der Stromversorgung für Stabilität.

Verdrahtungsanweisungen

Um das BTS7960-Modul mit dem Arduino zu verbinden, folgen Sie diesen Verbindungen sorgfältig: 1. **Stromanschlüsse**: Verbinden Sie den positiven Pol Ihrer Stromquelle mit dem B+-Anschluss des BTS7960-Moduls und den negativen Pol mit dem B--Anschluss. Stellen Sie sicher, dass die Stromquelle den Spannungsanforderungen Ihrer Motoren entspricht. 2. **Motoranschlüsse**: Verbinden Sie die Motorleitungen mit den M+- und M--Anschlüssen des Moduls. Dadurch kann das Modul den Motor steuern. 3. **Arduino-Pins**: Verbinden Sie die folgenden Pins am Arduino mit dem BTS7960-Modul: - Pin 3 (RPWM) mit dem RPWM-Pin am Modul. - Pin 4 (R_EN) mit dem R_EN-Pin am Modul. - Pin 5 (R_IS) mit dem R_IS-Pin am Modul. - Pin 6 (LPWM) mit dem LPWM-Pin am Modul. - Pin 7 (L_EN) mit dem L_EN-Pin am Modul. - Pin 8 (L_IS) mit dem L_IS-Pin am Modul. 4. **Masseanschlüsse**: Verbinden Sie den Massepin des Arduino mit dem Massepin am BTS7960-Modul, um einen gemeinsamen Bezug für die Signale zu gewährleisten. Stellen Sie sicher, dass alle Verbindungen sicher sind, um unerwartetes Verhalten während des Betriebs zu verhindern.

Installiere die erforderliche Bibliothek

Um dierobojax_BTS7960_motor_driver_libraryIm Arduino IDE laden Sie zuerst die ZIP-Datei der Bibliothek von dem bereitgestellten Link herunter. Nachdem Sie die Datei gespeichert haben, öffnen Sie Ihr Arduino IDE und navigieren zuSkizze > Bibliothek einfügen > ZIP-Bibliothek hinzufügen...Im Datei-Auswahl-Dialog navigieren Sie zu der heruntergeladenen ZIP-Datei, wählen Sie diese aus und klicken Sie auf "Öffnen". Die IDE wird dann die Bibliothek installieren. Sie können eine erfolgreiche Installation bestätigen, indem Sie dieDatei > BeispieleMenü, wo eine neue Kategorie mit dem Namen "Robojax BTS7960 Motor Driver Library" erscheinen sollte. Sie können nun die Bibliotheksüberschrift in Ihren Code einfügen mit#include <RobojaxBTS7960.h>.

Codebeispiele und Schritt-für-Schritt-Anleitungen

Die folgenden Code-Snippets zeigen, wie man die Motoren mit dem BTS7960-Modul einrichtet und steuert. Die erste Einrichtung definiert die mit den Motoren verbundenen Pins und initialisiert die Motorobjekte:


// pins for motor 1
#define RPWM_1 3
#define R_EN_1 4
#define R_IS_1 5
#define LPWM_1 6
#define L_EN_1 7
#define L_IS_1 8

// pins for motor 2
#define RPWM_2 9
#define R_EN_2 10
#define R_IS_2 12
#define LPWM_2 11
#define L_EN_2 A0
#define L_IS_2 A1

#include 
RobojaxBTS7960 motor1(R_EN_1, RPWM_1, R_IS_1, L_EN_1, LPWM_1, L_IS_1, debug);
RobojaxBTS7960 motor2(R_EN_2, RPWM_2, R_IS_2, L_EN_2, LPWM_2, L_IS_2, debug);

Dieser Abschnitt des Codes legt die Pin-Definitionen fest und erstellt Instanzen der Klasse `RobojaxBTS7960` für beide Motoren. Die Funktion `setup()` initialisiert die Motoren und den seriellen Monitor:


void setup() {
  Serial.begin(9600); // setup Serial Monitor
  motor1.begin();
  motor2.begin();
}

Hier bereitet die Methode `motor.begin()` jeden Motor für den Betrieb vor, sodass du sie in der Funktion `loop()` steuern kannst. In der Funktion `loop()` kannst du die Motoren mit Befehlen wie diesen steuern:


void loop() {
   motor1.rotate(100, CW); // run motor 1 at 100% speed CW
   delay(5000); // run for 5 seconds
   motor1.stop(); // stop motor 1
   delay(3000); // stop for 3 seconds
   motor2.rotate(100, CCW); // run motor 2 at 100% speed CCW
   delay(5000); // run for 5 seconds
   motor2.stop(); // stop motor 2
   delay(3000); // stop for 3 seconds
}

Dieser Abschnitt zeigt, wie man die Motoren in beide Richtungen drehen und ihre Geschwindigkeit steuern kann. Der vollständige Code ist unter dem Artikel zu Ihrer Referenz geladen.

Demonstration / Was zu erwarten ist

Nach Abschluss der Verkabelung und dem Hochladen des Codes sollten Sie beobachten, wie sich die Motoren sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn drehen. Der Code lässt jeden Motor fünf Sekunden lang mit voller Geschwindigkeit laufen, stoppt dann für drei Sekunden und wiederholt den Vorgang. Achten Sie auf mögliche Probleme wie vertauschte Verbindungen oder eine unzureichende Stromversorgung. Wenn Sie auf Probleme stoßen, überprüfen Sie Ihre Verkabelung noch einmal und stellen Sie sicher, dass die Stromquelle ausreichend ist (im Video bei 00:00).