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回路モジュール

S-研で使用している回路モジュールです。 Circuit Module Readme

世代別モジュール一覧

旧世代モジュール

作者: Altair

作者: makizusi

作者: Hori296

新世代モジュール

作者: Altair

  • ALTAIR_MDD_V3

    モータードライバードライバー　モータードライバー×４　エンコーダー×４ リミットスイッチ×4　CAN×2　シリアル×2

  • AltairMD_V8

    モータードライバー モーター×2

  • ALTAIR_SERVO_MODULE_V6

    サーボモータモジュール　サーボ×6

モジュール仕様

新モジュール

以下MDD V3

100[mm]×60[mm]を規格とする

CANは以下のようにハブに接続すること．スター配線は非推奨である． CAN

ALTAIR_MDD_V3

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encoder

  • A0 A1 TIMER5

  • B3 A15 TIMER2

  • B6 B7 TIMER4

  • C6 C7 TIMER3

MD

  • B14(TIMER12 CH1) B15(TIMER12 CH2)

  • A8(TIMER1 CH1) A9(TIMER1 CH2)

  • A6(TIMER13 CH1) A7(TIMER14 CH1)

  • B8(TIMER10 CH1) B9(TIMER11 CH1)

limit switch

  • C0

  • C1

  • C2

  • C3

Serial

  • tx:A2 rx:A3 SERIAL2

  • tx:B10 rx:C5 SERIAL3

CAN

  • tx:A12 rx:A11 CAN1

  • tx:B13 rx:B12 CAN2

回路図 alt text

PCB alt text

ALTAIR_SERVO_MODULE_V6

servo

  • A6
  • A7
  • A8
  • A9
  • B8
  • B9

Serial

  • tx:A2 rx:A3 SERIAL2
  • tx:B10 rx:C5 SERIAL3

CAN

  • tx:A12 rx:A11 CAN1
  • tx:B13 rx:B12 CAN2

回路図 alt text

実態配線図 alt text

AltairMD_V8

High-Power Isolated Motor Driver Board

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概要 (Overview) ALTAIR_MD_V8 は、STMicroelectronics製の車載用高出力フルブリッジドライバー VNH5019A-E を搭載したDCモータードライバーモジュールです。

制御信号ラインにデジタルアイソレータ (ADuM121N) を採用することで、モーター駆動系（24V系）とマイコン制御系（3.3V/5V系）のGNDを完全に分離（絶縁）しています。

特徴 (Features)

  • 高出力駆動: 連続12A / 最大30A の大電流駆動が可能（VNH5019A-E仕様に基づく）。
  • 完全絶縁設計: Analog Devices製 デジタルアイソレータ ADuM121N を採用し、ロジック側とパワー側のGNDを分離。
  • 広範囲なロジック電圧: 1.8V ～ 5V のロジック入力に対応（マイコンを選ばない設計）。
  • 保護機能:
    • 過電圧・低電圧シャットダウン
    • 過熱保護 (Thermal Shutdown)
    • 電流センシング機能 (Current Sense Output)

仕様 (Specifications)

項目 仕様 備考
メインドライバー STMicroelectronics VNH5019A-E AEC-Q100準拠 (車載グレード)
絶縁素子 Analog Devices ADuM121N 2ch デジタルアイソレータ (計2個使用)
入力電源電圧 DC 5.5V ～ 24V パワー側電源 (VCC/VBAT)
ロジック入力電圧 DC 1.8V ～ 5.5V マイコン側I/O電圧
最大出力電流 連続 12A / ピーク 30A 放熱条件に依存
電流センシング アナログ電圧出力 1.5kΩ抵抗接続時 (約0.14V/A)

回路図 (Schematic)

Circuit Diagram

主な構成

  • 絶縁回路: マイコンからの制御信号（PWM1, PWM2, ENABLE）は、ADuM121N を介して VNH5019A-E に伝送されます。

  • 電源生成: 24V入力からオンボードの降圧レギュレータにより、絶縁二次側（ドライバー側）用の5V電源を生成しています。

  • 保護設定:

    • CP (Charge Pump): オープン（未接続）
    • VBAT: VCCと短絡（逆接保護MOSFETなし構成のため）

PCB Layout

PCB Layout

インターフェース (Interface)

入力ピン (CN1 / マイコン側)

ピン名 機能 説明
PWM1 INA 入力 モーター回転方向制御 A (正転/逆転)
PWM2 INB 入力 モーター回転方向制御 B (正転/逆転)
SD 動作許可 (PWM Pin) HIGH: 動作許可, LOW: フリーラン停止 (全OFF)
GND ロジックGND マイコン側のGNDと接続

出力ピン (CN2 / モーター・電源側)

ピン名 機能 説明
+24V 電源入力 (+) モーター用メイン電源 (最大24V)
GND_P パワーGND (-) 電源およびモーターのグラウンド
OUT A モーター出力 A モーターの端子へ接続
OUT B モーター出力 B モーターの端子へ接続
CS 電流センス出力 電流値に応じたアナログ電圧を出力 (ADCで読取可)

制御ロジック (Truth Table)

VNH5019A-E の仕様に基づく真理値表です。 SD (Shutdown/Enable) ピンが HIGH の時のみモーターが駆動します。

SD (Enable) PWM1 (INA) PWM2 (INB) OUT A OUT B 動作モード
L X X OPEN OPEN フリーラン停止 (All OFF)
H H L H L 正転 (CW)
H L H L H 逆転 (CCW)
H L L L L ブレーキ (GNDショート)
H H H H H ブレーキ (VCCショート)

  • 速度制御を行う場合は、回転方向に応じて PWM1 または PWM2 に PWM信号を入力し、もう片方を LOW にしてください。

  • 惰性走行させたい場合は、SDピンを LOW にしてください。

電流センシング (Current Sense)

CSピンからは、モーター電流に比例した電流が出力されます。基板上の 1.5kΩ 抵抗により電圧に変換されています。

  • 計算式: \(V_{CS} \approx \frac{I_{OUT}}{K} \times 1.5k\Omega\)

  • K係数: Typ. 7000 (VNH5019A-E datasheet)

  • 目安: モーター電流 1A あたり 約 0.21V の出力

組み立て・使用上の注意

  1. 電源投入順序: ロジック回路(ADuM121N)は一次側・二次側両方に電源が必要です。+24V電源を投入することで二次側5Vが生成され、システムが動作可能になります。
  2. 放熱: 30A近い電流を流す場合、IC底面の放熱パッド（ヒートスラッグ）への熱設計が重要です。必要に応じてヒートシンクや強制空冷を行ってください。
  3. 配線: 電源ラインとモーター出力ラインは、大電流が流れるため可能な限り太く短い配線を使用してください。

旧モジュール