Motorentreiber

Stromversorgung und Anschluss von zwei Motoren am Calliope.

An den Calliope mini können zwei Motoren angeschlossen werden. Dazu ist er mit dem 2 x 2 mm kleinen Motorentreiber DRV8837 ausgestattet worden. Das ist ein einfacher H-Brücken-Treiber. Er ermöglicht es, Motoren anzubinden, die mehr Strom (bis 1,8 Ampére) und eine höhere Spannung (bis 11 Volt) benötigen, als vom Board selbst bereitgestellt werden kann.

Der Begriff H-Brücke bezieht sich auf die Art der Verdrahtung von vier Schaltern im Innern des Motorentreibers (siehe Abbildung unten). Jeweils zwei Schalter pro Motoranschluss ermöglichen es, dort + oder – anzulegen. Damit ist die Stromrichtung für einen Motor umkehrbar und er kann damit in zwei Richtungen (vor- und rückwärts) drehen.

Sollen zwei Motoren angeschlossen werden, gelingt deren Betrieb nur, wenn jeweils ein Anschluss fest mit – (GND) verbunden wird. Die zweiten Anschlüsse müssen über den Motorentreiber mit + (Pluspol der Batterie) verbunden werden, um die Motoren zum Laufen zu bringen. Die Steuermöglichkeiten sind damit beschränkt auf an/aus.

DRV8837: Die beiden Schemata links zeigen die Schaltung eines Motors mit unterschiedlichen Laufrichtungen. Das rechte Schema soll verdeutlichen, dass zwei Motoren nur getrennt an- und ausgeschaltet werden können.

Ein zweimotoriges Fahrzeug kann folglich mit dem verbauten Motorentreiber geradeaus (beide Motoren an), nach links (rechter Motor an) oder nach rechts (linker Motor an) fahren. Rückwärtsfahrt ist nicht möglich, weil dieser Treiber für eine Umpolung der Motoren nicht ausgelegt ist.

Alternativ dazu kann statt des auf dem Calliope mini verbauten Motorentreibers ein separater genutzt werden, wie beispielsweise den L293D, der sich zum komfortablen Verdrahten auf einem Breadboard platzieren lässt.

Der L293D verbirgt in seinem Innern zwei H-Brücken, die es ermöglichen, zwei Motoren vollumfänglich anzusteuern. Das heißt, sie können gestartet und gestoppt werden sowie deren Drehrichtung umgekehrt werden. Das ist ein deutlicher Vorzug gegenüber dem einfachen H-Brücken-Treiber auf dem Calliope mini.

Anschluss von zwei Motoren am Calliope mini, die auch vor- und rückwärts drehen können.

Hier das Anschlussschema…

… und eine vergrößerte Darstellung der Calliope-Pin-Anordnung:

Die oberen 6 Pins kommunizieren mit dem auf dem Calliope mini verbauten Motorentreiber, in der Doppelreihe darunter sind die übrigen Pins aufgelistet.

Dass ein Fahrzeug mit einem solchen Aufbau nicht auf die übliche Weise (über „Motoren“) programmiert werden kann, zeigt der folgende Beispielcode. Mit dieser Programmierung starten und stoppen die Motoren viermal für jeweils 2 Sekunden mit reduzierten Drehzahlen. Die Blöcke finden sich im MakeCode-Editor (von oben nach unten) unter „Eingabe“, „Schleifen“, „Fortgeschritten“ –> „Pins“ und „Grundlagen“.