モーターを動作させてみる

- 5月 02, 2024

モーターを動作させてみる

モータードライバでお手軽にDCモーターを回してみました。
ESP32に以下を繋げてます。

よくあるFA-130モーターとDRV8835モータードライバ。
あと速度調整用の5kΩの可変抵抗を繋げてます。
DRV8835では2個までのDCモーターを駆動させられます。

回路図

こんなんなります。配線するだけでOK。

FA-130モーターについて

FA-130モーターは最大2.2Aの突入電流が発生します。
DRV8835では最大1.5Aの電流しか流せないので、3Vフルパワーで動かそうとしても動きません。
FA-130モーターの場合はじわっと電圧を上げていくとうまく動作します。
ここでの回路ではPWMのON時間をじわっと上げていけばちゃんと動作してくれます。

ほかの小型DCモーター(よくあるギア付きのもの)とかコアレスモーターなんかは突入電流が低いので何も意識しなくてもちゃんと回ります。

プログラム

main.cを以下のようにします。
PWM用の初期設定が面倒・・・。

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "nvs_flash.h"
#include "driver/mcpwm_prelude.h"
#include "driver/gpio.h"
#include "esp_adc/adc_oneshot.h"
#include "esp_log.h"

#define TAG "DRV8835"

// モーターPWM用
#define MOTOR_PWM_RESOLUTION_HZ 1000000       // 1MHz, 1us per tick
#define MOTOR_PWM_PERIOD 100                // 100 tick, 100μs = 10kHzのPWM周期

// モーターPWM用
int groupID;
mcpwm_timer_handle_t timer;
mcpwm_oper_handle_t oper;
mcpwm_cmpr_handle_t comparator;
mcpwm_gen_handle_t generator;

// ボリューム用
adc_oneshot_unit_handle_t adc1_handle;
adc_oneshot_chan_cfg_t adc1_config = {
    .atten = ADC_ATTEN_DB_12,
    .bitwidth = ADC_BITWIDTH_12,    // 12bit = 0xFFF = 4,095  0～4,095に変換されます。
};

void init() {
    ESP_LOGI(TAG, "Init(S)");

    groupID = 1;

    // AIN1初期化 PASE/ENABLEモードなので通常のIO
    gpio_reset_pin(CONFIG_AIN1);
    gpio_set_direction(CONFIG_AIN1, GPIO_MODE_OUTPUT);

    // AIN2初期化 PWMパルス信号
    timer = NULL;
    mcpwm_timer_config_t timer_config = {
        .group_id = groupID,
        .clk_src = MCPWM_TIMER_CLK_SRC_DEFAULT,
        .resolution_hz = MOTOR_PWM_RESOLUTION_HZ,
        .count_mode = MCPWM_TIMER_COUNT_MODE_UP,
        .period_ticks = MOTOR_PWM_PERIOD,
    };
    esp_err_t ret = mcpwm_new_timer(&timer_config, &timer);
    if (ret != ESP_OK) {
        ESP_LOGE(TAG, "mcpwm_new_timer error %d", ret);
        return;
    }

    ESP_LOGI(TAG, "init(2)");
    oper = NULL;
    mcpwm_operator_config_t operator_config = {
        .group_id = groupID,
    };
    ret = mcpwm_new_operator(&operator_config, &oper);
    if (ret != ESP_OK) {
        ESP_LOGE(TAG, "mcpwm_new_operator error %d", ret);
        return;
    }
    ret = mcpwm_operator_connect_timer(oper, timer);
    if (ret != ESP_OK) {
        ESP_LOGE(TAG, "mcpwm_operator_connect_timer error %d", ret);
        return;
    }

    ESP_LOGI(TAG, "init(3)");
    comparator = NULL;
    mcpwm_comparator_config_t comparator_config = {
        .flags.update_cmp_on_tez = true,
    };
    ret = mcpwm_new_comparator(oper, &comparator_config, &comparator);
    if (ret != ESP_OK) {
        ESP_LOGE(TAG, "mcpwm_new_comparator error %d", ret);
        return;
    }

    ESP_LOGI(TAG, "init(4)");
    generator = NULL;
    mcpwm_generator_config_t generator_config = {
        .gen_gpio_num = CONFIG_AIN2,
    };
    ret = mcpwm_new_generator(oper, &generator_config, &generator);
    if (ret != ESP_OK) {
        ESP_LOGE(TAG, "mcpwm_new_generator error %d", ret);
        return;
    }
    if (generator == NULL) {
        ESP_LOGE(TAG, "mcpwm_new_generator error");
    }

    ESP_LOGI(TAG, "init(5)");
    ret = mcpwm_comparator_set_compare_value(comparator, (uint32_t)0);
    if (ret != ESP_OK) {
        ESP_LOGE(TAG, "mcpwm_comparator_set_compare_value error %d", ret);
        return;
    }

    ESP_LOGI(TAG, "init(6)");
    ret = mcpwm_generator_set_action_on_timer_event(generator,
            MCPWM_GEN_TIMER_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, MCPWM_TIMER_EVENT_EMPTY, MCPWM_GEN_ACTION_HIGH));
    if (ret != ESP_OK) {
        ESP_LOGE(TAG, "mcpwm_generator_set_actions_on_timer_event error %d", ret);
        return;
    }
    ESP_LOGI(TAG, "init(7)");
    ret = mcpwm_generator_set_action_on_compare_event(generator,
            MCPWM_GEN_COMPARE_EVENT_ACTION(MCPWM_TIMER_DIRECTION_UP, comparator, MCPWM_GEN_ACTION_LOW));
    if (ret != ESP_OK) {
        ESP_LOGE(TAG, "mcpwm_generator_set_actions_on_compare_event error %d", ret);
        return;
    }
    
    ESP_LOGI(TAG, "init(8)");
    ret = mcpwm_timer_enable(timer);
    if (ret != ESP_OK) {
        ESP_LOGE(TAG, "mcpwm_timer_enable error %d", ret);
        return;
    }
    ESP_LOGI(TAG, "init(9)");
    ret = mcpwm_timer_start_stop(timer, MCPWM_TIMER_START_NO_STOP);
    if (ret != ESP_OK) {
        ESP_LOGE(TAG, "mcpwm_timer_start_stop error %d", ret);
        return;
    }

    // ボリューム用ADコンバータ初期化
    adc_oneshot_unit_init_cfg_t init_config1 = {
        .unit_id = ADC_UNIT_2,
        .ulp_mode = ADC_ULP_MODE_DISABLE,
    };
    ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_new_unit(&init_config1, &adc1_handle));
    ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_config_channel(adc1_handle, ADC_CHANNEL_0, &adc1_config));

    ESP_LOGI(TAG, "Init(E)");
}

void app_main(void)
{
    nvs_flash_init();     // Flash初期化  (お約束のようなもの)

    init();

    int maxval = (1 << 12) - 1;

    while(1) {
        int val;
        ESP_ERROR_CHECK(adc_oneshot_read(adc1_handle, ADC_CHANNEL_0, &val));
        int motor = (int)((double)val / (double)maxval * 100.0);
 
        // int bitwidth = (int)adc1_config.bitwidth;
        // double d = val * 3.3 / (pow(2, bitwidth) - 1);
        // ESP_LOGI(TAG, "volume = %d(%lfv), motor=%d", val, d, motor);

        // モーター正転
        gpio_set_level(CONFIG_AIN1, 1);
        esp_err_t ret;
        ret = mcpwm_comparator_set_compare_value(comparator, motor);
        if (ret != ESP_OK) {
            ESP_LOGE(TAG, "mcpwm_comparator_set_compare_value error %d", ret);
        }

        // 100ms待機
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));
    }
}

PWMの初期化がちょっと面倒ですが、ほとんど定型文みたいなものなのでコピペすればいいかなと。
波形は以下の通りでちゃんと出力されます。
大概のモーターは回ります。RS-280とかでも回りました。

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@yasuyoshi64