Vista complessiva dello shield	Dettaglio dei connettori per il collegamento dei motori
Dettaglio connettore per l'installazione del modulo XBee	Dettaglio dei due integrati utilizzati un L293D e un SN74LS06N
Shield installato su una scheda Arduino UNO
	Vista complessiva dello shield L293 montato sulla scheda Arduino UNO completa di modulo XBee montato a sua volta su XBee-Simple Board

Tipi di motoriduttore

Motoriduttore tipo GM2	Motoriduttore tipo GM3

Questo integrato è un driver a 4 canali di tipo push-pull con 4 diodi di protezione interni per il ricircolo della corrente.
Può fornire in uscita una corrente massima per ogni canale di 600 mA con una corrente i picco ( non ripetitiva) di 1,2 A, con una massima tensione di alimentazione è di 36V.
Per l'alimentazione della parte logica è sufficiente una tensione minima di 4.5V.
Per il suo funzionamento è necessario collegarlo ad un processore utilizzando 4 porte, 2 per motore.

• E' un circuito integrato a 16 terminali (in contenitore DIP8) che contiene 4 amplificatori di potenza per il comando di motori in corrente continua o passo-passo (stepper motor);

• Gli amplificatori di potenza possono essere usati indipendentemente l'uno dall'altro oppure in coppia per realizzare pilotaggi con configurazione a ponte;

• Il controllo del funzionamento degli amplificatori viene fatto mediante livelli di tensione compatibili TTL (H:+5V, L:0V), dunque perfettamente interfacciabili con il PIC;

• Per ogni coppia di amplificatori è presente un ingresso di abilitazione (ENABLE) che, se posto a livello logico ALTO ne abilita il funzionamento, se posto a livello BASSO pone gli stessi in stato di alta impedenza

• L'integrato è provvisto internamente sia di una protezione termica che di una protezione contro i cortocircuiti delle uscite verso massa;

• I quattro terminali centrali di massa possono essere saldati ad una apposita piazzola dimensionata per ottenere una valida dissipazione del calore.

Circuito di controllo

Il circuito prevede essenzialmente il collegamento dei pin digitali di Arduino con quelli dell'integrato L293D

Sulla scheda Arduino sono presenti 14 pin digitali che possono essere utilizzati indifferentemente come un ingresso o come uscita. Le uscite operano a 5 volt e ogni pin può fornire o ricevere un massimo di 40 mA ed è dotato di una resistenza pull-up (sconnessa di default) del valore di 20-50 kΏ. Inoltre, alcuni pin hanno funzioni specializzate:

Connettore Pin Digitali

Alimentazione

L'alimentazione della scheda è prelevata dal connettore POWER della scheda Arduino, sono utilizzati il pin 5V per l'alimentazione della logica e Vin per l'alimentazione dei motori.

Connettore POWER

Connettore modulo XBee

Per il collegamento del modulo XBee (non utilizzano in questo caso) si utilizzano i Pin AN0 e AN1 corrispondenti ai pin Digitale 14 e Digitale 15

Pin Arduino Funzione  Pin Digitale 14 TX verso modulo XBee  Pin Digitale 15 RX da modulo XBee

I moduli XBee

I moduli si possono trovare attualmente tre versioni dei moduli: la Serie 1, la Serie 2 e la Serie Pro con caratteristiche crescenti.
Questi moduli lavorano con una frequenza operativa di 2.4GHz e permettono di raggiungere, a seconda del modello, coperture che vanno da 30mt (all’interno di locali) oltre a 1500mt all’esterno per la versione XbeePRO; per un confronto delle varie versioni dei moduli fare riferimento alla Tabella sotto riportata.
Con i moduli XBee è possibile compiere trasmissioni di tipo: Point-to-Point, Point-to-Multipoint, Peer-to-Peer sia in modo Unicast che Broadcast; con velocità che arrivano fino a 250Kbps. Le ridotte dimensioni permettono altresì un notevole risparmio di spazio e cosa più importante implementano una comunicazione seriale come quella presente sulla porta RS232.
Fisicamente tutte e tre le tipologie presentano una doppia fila di 10 pin con passo 2 mm, la cui funzione è riportata in Tabella

Piedinatura del modulo XBee

Tabella con indicazione dei pin

Scheda XBee-Simple Board

La XBee-Simple Board prodotta dalla DROIDS SAS (può essere reperita sul sito Robot Italy) è stata progettata per permettere un collegamento facile ed affidabile tra i moduli  Xbee e altre applicazioni sia il modulo XBee sia XBeePRO sono supportati .
La solida costruzione, il circuito di alimentazione con regolatore di tensione e soft start permettono la massima affidabilità con i moduli XBee.   Due LED permettono monitoraggio continuo dell'attività della scheda e la ricerca dei guasti.
Per ulteriori informazioni vedere l'apposita pagina.

Realizzazione della scheda

File formato EAGLE

Elenco componenti IC1 L293DNE IC2 SN740LS6N C1 100nF multistrato R1-R2 1kΏ 1/4W R3 10kΏ 1/4W R4 15kΏ 1/4W JP1-3 PIN strip maschio 1x6 JP2 PIN strip maschio 1x8 XBEE PIN strip femmina 1x9 MD-MS Terminali CS Molex 2 poli maschio tipo 22-23-2021

L293D Driver per ponte H
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato

SN74LS06 Sei inverter buffers/driver con uscita open-collector
Piedinatura	Datasheet	Foto dell'integrato
Esempio utilizzo:  New Arduino shield L293

Realizzazione pratica.

Per la costruzione della scheda si procederà iniziando dalla realizzazione del circuito stampato il cui lato rame in scala 1:1 è riportato sotto
Per la sua realizzazione si utilizzerà una basetta in vetronite (monofaccia) di dimensioni 55x36 mm, il metodo potrà essere quello della fotoincisione o del trasferimento termico utilizzando i cosiddetti fogli blu (PRESS-N-PELL), in questo caso ricordo che l’immagine delle tracce del circuito dovrà essere speculare.

Circuito stampato a conclusione del processo di attacco con cloruro ferrico	Circuito stampato dopo la foratura

Circuito stampato.

Una volta inciso il rame, si verificherà in controluce o mediante l’utilizzo di un multimetro che non vi siano cortocircuiti soprattutto tra le piste più vicine.
Si passerà quindi alla foratura della stessa, utilizzando principalmente una punta da 0,8 mm, mentre si utilizzeranno una da 1mm per le pin strip.
In seguito si potrà passare al posizionamento e alla saldatura dei componenti seguendo lo schema visibile sotto.

Disposizione dei componenti.

Per la saldatura si utilizzerà un piccolo saldatore a punta fine, della potenza di circa 25 – 30 W.
S’inizierà dai vari ponticelli continuando con le resistenze, si potrà quindi, procedere con gli zoccoli degli integrati, il condensatore.   Si concluderà con le pin strip e i connettori per il motore. Terminato la saldatura si potranno inserire l'integrato L293D e il SN740LS6N negli appositi zoccolo facendo attenzione alla tacca di riferimento.

Fasi di montaggio dello shield

Saldatura dei vari ponticelli	Saldatura delle resistenze	Saldatura degli zoccoli per gli integrati e del condensatore
Saldatura dei connettori per il collegamento con Arduino	Saldatura dei connettori per il modulo XBee e per i motori	Posizionamento degli integrati nei rispettivi zoccoli

Programma di prova

Il programma di prova utilizza permette di comandare i due motori connessi allo shiel tramite i comandi impartiti tramite la tastiera del PC (tasti 2,4,5,6,7) e trasmessi tramite un modulo XBee installato su una XBee-USB Board prodotta dalla DROIDS SAS, questa è stata progettata per permettere un collegamento facile ed affidabile tra i moduli di Xbee e il PC.   Sulla scheda è già presente il circuito di alimentazione con regolatore di tensione e soft start, quattro LED permettono monitoraggio continuo dell'attività della scheda e la ricerca dei guasti.   Il connettore permette il collegamento tra il modulo XBee e l'interfaccia USB.
Il connettore USB di tipo "Mini B" assicura una scheda compatta (3x51mm) e di facile uso.

 

Per l'invio dei dati ho utilizzato il programma X-CTU fornito per la gestione dei moduli XBee e che può essere scaricato gratuitamente dal sito del produttore.
Per cui una volta impostata la porta a cui è connesso il modulo, utilizzando la scheda Terminal, si potranno inviare i comandi che saranno interpretati dal programma caricato nella memoria della scheda Arduino.

 

Programma di test

/*  Test_motore_XBee.ino  Il programma ha il compito di verificare il funzionamento  della scheda motore con XBee    Vengono utilizzati i seguenti pin  Pin +5V         -> +5V  Pin GND         -> GND  Pin Vin         -> Batteria  Pin Digital 4   -> Direzione Motore DX  Pin Digital 7   -> Direzione Motore SX  Pin Digital 3   -> Velocità Motore DX  Pin Digital 6   -> Velocità Motore SX  Pin digitale 15 -> RX XBee  Pin digitale 14 -> TX Xbee    Creato il 01/04/2013  da Adriano Gandolfo <https://www.adrirobot.it>  This example code is in the public domain.  */ #include <SoftwareSerial.h> SoftwareSerial xbee(15, 14); // RX, TX int EN1 = 3; //M1 Controllo velocità M1 int EN2 = 6; //M2 Controllo velocità M2 int IN1 = 4; //M1 Controllo direzione M1 int IN2 = 7; //M2 Controllo direzione M12 void Motor1(int pwm, boolean reverse) {              analogWrite(EN1,pwm); //set pwm control, 0 for stop, e 255 per massima velocità   if(reverse) {     digitalWrite(IN1,HIGH);   }            else {     digitalWrite(IN1,LOW);   }  } void Motor2(int pwm, boolean reverse) {              analogWrite(EN2,pwm);   if(reverse)   {     digitalWrite(IN2,HIGH);   }   else   {     digitalWrite(IN2,LOW);   }  }  void setup(void) {   int i;   for(i=3;i<=7;i++)     pinMode(i, OUTPUT);   xbee.begin(9600);   Serial.begin(9600); } void loop(void) {   while (xbee.available() < 1) {   } // Wait until a character is received   char val = xbee.read();   Serial.print (val); //per controllo   switch(val) // Perform an action depending on the command   {   case '8'://Robot avanti     forward ();     break;   case '2'://Robot indietro     reverse ();     break;   case '4'://Robot a destra     left ();     break;   case '6'://Robot a sinistra     right ();     break;   case '5'://Robot fermo     stop ();     break;   default:     stop();     break;   } } void stop() //Stop {   Motor1(0,false);   Motor2(0,false); } void forward(void) {   Motor1(255,true);   Motor2(255,true); } void reverse () {   Motor1(255,false);   Motor2(255,false); } void left () {   Motor1(255,false);   Motor2(255,true); } void right () {   Motor1(255,true);   Motor2(255,false); }

 

Elenco revisioni
01/11/2016	Inserito PCB realizzato con EasyEDA
06/04/2013	Aggiornato pagina
29/03/2013	Emissione preliminare

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