Control des moteurs

1. GEF 447B Control des moteurs Refs: Mobile Robots Ch. 7.7

2. Aperçue • Alimentation d’un moteur • Pont en H (H-bridge) • Contrôle de vitesse par la PWM • Le module PWM sur le HC-12

3. Alimentation d’un moteur • Le μcontrôleur est limité en puissance • Le μcontrôleur produit 0-5V (peu de puissance) • Un interface est donc requis pour • Actionner le moteur dans les deux directions • Varier la vitesse du moteur • Adapter la puissance entre le μcontrôleur et le moteur Micro produces digital signals only, 5V or grd Micro lines cannot drive high current, typically limited to 20 mA, even if could, regulator would overheat. Theoretically could send PWM signal into low pass filter to create analoque signal.

4. Aperçue • Alimentation d’un moteur • Pont en H (H-bridge) • Contrôle de vitesse par la PWM • Le module PWM sur le HC-12

5. H-Bridge • Active les moteurs dans 2 directions possibles • S1-S4 direction • S5 amplitude • optionnel • Plus grandepuissance queμcontrôleur • Transition rapide S5

6. Exemple: Circuit intégré de contrôle d’un moteur • Le circuit intégré L293D est un pilote de moteur avec MOSFET intégré (NPN transistor). • Charge max 600mA 1 of 2 H-bridge ccts in L293D

7. Exemple: Circuit intégré de contrôle d’un moteur • LMD18200 ou le 18201 H-Bridge • Demande du courant continue : 3A • Simple command de control PWM • Fournie jusqu’à 55V • RDS 0.33  • Mesure de sécurité: • Shutdownthermique • Coût pour un équipe de robot • $$$

8. Aperçue • Alimentation d’un moteur • Pont en H (H-bridge) • Contrôle de vitesse par la PWM • Le module PWM sur le HC-12

9. Ce qu’est le PWM • Signal « Pulse Width Modulated » • Train continu de pulsion • Sa période est sont taux de répétition • Fréq. = 1/ Période • Duty (Cycle) est le temps que le signal est « ON ».

10. PWM peut-être utile pour… • Permet de générer une sortie analogue avec une entrée numérique • Signal à largeur d’impulsion modulé • Créer B avec le signal PWM V

11. PWM peut-être utile pour… • Créer une sortie analogue d’un voltage DC

13. Control de vitesse - Interruption • Une interruption est un événement interne ou externe qui arrête un processeur dans ses calcules présent, et permute à la routine d’interruption (ISR), après quoi le processeur reprendra ses calcules-là où il l’a lassé. • Deux approches d’utilisation d’interrupteur pour PWM • Une interruption • Deux interruptions

14. Où est utilisé le PWM? • Les signaux à largeur d’impulsion modulé sont utilisé en: • Télécommunications • Puissance • Régulateur de Voltage • Systèmes Audio (amplification) • Contrôle de la vitesse de Moteur

15. Où est utilisé le PWM? • Contrôle de la vitessede Moteur • Note: certains contrôleurs utilise un signal PWM au MOFSETs de direction afin de contrôler la vitesse

16. Aperçue • Alimentation d’un moteur • Pont en H (H-bridge) • Contrôle de vitesse par la PWM • Le module PWM sur le HC-12

17. Module PWM du HC12 • Générateur d’onde carré variable • Flot continue d’impulsion géré par le HW • Ça demanderait beaucoup de jus du CPU si ça devait être géré au niveau SW • Canaux PWM : 8 x 8-bit ou 4 x 16-bit • Période et « duty cycle » programmable pour chaque canal

18. Canaux de 8 ou de 16 bit • 8-bit peuvent avoir jusqu’à 256 « Tic » • 16-bit peuvent avoir jusqu’à 64 K « Tic » • c.-à-d. une grande précision du « Duty Cycle » • Utile pour des joints/effecteurs de précision • Par défaut, les canaux sont de 8-bit • Plus que suffisant pour contrôler la vitesse de moteur

19. Registres de Contrôle du PWM :Activer les canaux • PWME; $00A0 • Les bits PWMEx activent les canaux • Lorsque le canal est activé, les régistres de contrôle sont forcé à 0.

20. Registres de Contrôle du PWM :Polarité • La polarité définie la valeur du “ON”: 0 ou 5V • Géré par le registre PWMPOL; $00A1 • Par défaut, le début du signal est à 5V (PPOLx = 0)

21. Registres de Contrôle du PWM :Ajustement de l’horloge (CLK) • L’horloge interne (E Clk) est de 8MHz. • Clk A et Clk B sont crées de E Clk: • Clk A et B sont indépendante • Peuvent être pré-divisé(max /128) • SA et SB sont crées respectivement de Clk A et B • SA est une division de Clk A(max /(2 à 512))

22. Registres de Contrôle du PWM :Ajustement de l’horloge (CLK) • PWMCLK permet de choisir entre clk A ou SA • Par défaut sélectionne clk A (PLCKx = 0) • PWMPRCLK définit pré-division de clk A et B • p. 309 du livre du HC12 • PWMSCLA définit la division de clk A pour obtenir SA

23. Clock A-clk Pre-Scaling SA Scaling Clock scaling is done in 2 levels: Prescaling and Scaling If Clk A is not- Prescaled: 4 MHz – 15.6 Khz If max prescaled: 31KHz – 122 Hz (SLOW!!)

24. Registres de Contrôle du PWM :Ajustement de la période • Période dure un nombre de « Tic » qui sont comptés à la vitesse d’horloge sélectionnée. • PWMPERx permet de définir le nombre de Tic pour ajuster la période de chacun des canaux PWM • PWMCNTx tient le compte des Tics • NOTE: Le nombre de tic donne aussi la résolution de l’impulsion PWM

25. Registres de Contrôle du PWM :Ajustement du « duty cycle » • PWMDTYxpermet de définir le nombre de Tic que dure le « duty cycle » • Quand le compte du nombre de tic égale à la valeur du registre PWMDTYx, la sortiepermute sa valeur entre 0 et 5 V • Pour une polarité « 1 » :

26. PWM

27. Sommaire • Alimentation d’un moteur • Pont en H (H-bridge) • Contrôle de vitesse par la PWM • Le module PWM sur le HC-12