Raspberry Pi 向けモータ制御基板を作ってみた

レポートに発狂しながら生きている中の人です。

少し前にラズパイ向け(というよりArduino Pro Micro向け)の拡張ボード的なものを作ったのですが、その紹介。






1.そもそもの作成理由
Raspberry Piで生成できるPWMの精度があまり良くなかったので、よりきれいなPWMが作れお手軽にコードが書けそうなArduinoを使ってサーボとかモータードライバとかの制御をやってみたかった。
ついでにプリント基板化もしておこうと思った次第です。

2.設計

今回、ArduinoとRaspberry Piの通信部分はUSB経由のUARTにしたので、そこの配線は不要でした。(というよりArduino Pro MicroのUARTピンがうまく使いこなせなかったOTL。)
モータードライバは、i2Cでモータの電流が制御できるDRV8830を二つ使用しました。秋月で取り扱っているのもよかったですね。モータドライバを二つ乗せたのは、今後別のことにも転用できるようにするためです。

RaspberryPiからはi2cで使えるキャラクタ液晶とUARTのピンを引き出しています。液晶はIPアドレス確認用で、UARTはSSHがうまくいかないときのバックアップとしてPCとの通信に使います。

電源ボードはAdafruitのPowerBoost 1000 basicを使用し、1SのLi-poから5Vに昇圧しています。5V1Aぐらいあっても、モータの駆動は若干厳しいです。
電源回りでいえば、Raspberry Piの電源も一緒にしたかったのですが、電源が足りなくなるのとGPIOからの給電がうまくいかなかった関係で別系統にしました。

3.作成

今回もE社に投げ込みました。DRV8830のパッド-パッド間が12milより狭かったので、怒られるのではないかと思っていましたが、難なく仕上げてきました。(恐ろしい)
初めてヒートパッドのついたICのはんだをしたのですが、
①パッドにスルーホールを設けておく。
②パッドが薄くはんだでコーティングされる程度にパッドと穴にはんだを流し込む。(穴は埋める)
③パッドにフラックスを塗り、ICの位置を決め、マスキングテープで固定。
④裏返しにしてスルーホールにはんだごてをあて、固定する。
⑤固定されたら再度ひっくり返して、マスキングを外し、フラックスをICの足に塗る。
⑥ICの足をはんだ付けする。
ってやったら一応ついたようでした。(正しい手順が知りたい)

4.動作確認

正常に動いたので一安心です。

5.改善点
とりあえずヒートパッドの裏の穴はもっと小さくてよかったことと、DRV8830だったらRaspberry Piからi2Cを使って叩けるので、i2CかSPIのPWM生成ICかなんかがあればArduinoが不要なる点でしょうかね。
Arduinoを使うなら、アナログピンやデジタルピンを引き出して、センサなどをさらに追加できたらよりよかったですね。
あっ，i2C線にプルダウン抵抗入れ忘れてました...OTL

6.まとめ
ソフト、ハードともに基礎研究は終了したので、今度は実際に組立てて走らせ、データ収集とデータ加工をしないといけないですね...

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