8 april 2024
Voor een van mijn projecten ben ik op zoek naar een lichte motorsturing voor twee kleine DC-motoren. Deze motoren zijn uitgerust met propellers en worden gebruikt in een avionica-toepassing waarbij gewicht en efficiëntie van groot belang zijn. Het is de bedoeling dat deze avionica-toepassing gedurende langere tijd autonoom in de lucht kan blijven en zichzelf kan verplaatsen op basis van waypoints en sensorwaarden. Traditioneel worden dergelijke motoren eenvoudig aangestuurd met behulp van relais (zwaar), transistors (niet efficiënt maar wel licht van gewicht) en MOSFETs (zeer efficiënt en ook licht van gewicht). Na een marktonderzoek is mijn ook gevallen op twee zogenaamde H-brug modules, kleine printplaten met daarop een volledig werkende aansturing voor de motor.
De werking van de H-brug module, gebaseerd op de L298N, is mij inmiddels goed bekend. Het is een robuuste module met flexibele mogelijkheden, voorzien van een groot zwart koelblok en een handige LM7805 voor het leveren van een 5 volt-aansluiting aan eventuele processoren, en een boordspanning tot ongeveer 40 volt / 2 ampère. Echter, het gewicht van de module is ook redelijk hoog, namelijk 21.8 gram. Aangezien elke gram telt voor mijn toepassing, ben ik op zoek gegaan naar een alternatief. Daarbij is mijn oog gevallen op de MX1508 / MX1616 DC motor driver, eveneens verkrijgbaar als een kleine module van 21x24mm met een gewicht van slechts 2.4 gram. Mijn DC-motoren zijn klein en hebben een piekstroomverbruik van ongeveer 300 mA. Hiermee is de L298N een overgedimensioneerde oplossing. De MX1508 / MX1616 heeft een ingangsspanning tot 9 volt en een piekstroom van 1.6 ampère per aangestuurde motor.
De MX1508 / MX1616 module kan worden aangestuurd met een Vinh van 2 volt, waardoor hij ook prima overweg kan met processoren die werken op 3.3 volt. Het opgenomen vermogen in slaapstand is beperkt tot 10 µA en door de toegepaste MOSFETs is de interne overgangsweerstand beperkt tot 0.4 Ω. EMF storingen kunnen worden opgelost door een 0.1µF condensator over de motorcontacten te plaatsen. De motoren kunnen dynamisch worden aangestuurd door gebruik te maken van PWM (puls breedte modulatie) met een maximale vernieuwingsfrequentie van 300 ns. De module is voorzien van een interne oververhittingsbeveiliging, maar heeft geen ingebouwde stroombegrenzing. Aansturing kan plaatsvinden met een ESP32, Raspberry Pico of Arduino, wat een prima combinatie vormt. De kosten voor deze module zijn beperkt tot €2,50 per stuk. Voor mijn toepassing lijkt deze module een uitstekende oplossing te zijn: licht in gewicht, voldoende schakelvermogen, een spanningsbereik dat goed past bij een LiPo accu-voeding en met een minimale footprint direct toepasbaar voor het aansturen van 2 kleine DC-motoren.
De zoektocht naar passende componenten vergt tijd. Actuele kennis van beschikbare processoren, modules en componenten is een vereiste om binnen overzienbare tijd tot verantwoorde keuzes te komen. Leveranciers zoals Mouser, DigiKey en Reichelt beschikken over zeer gedetailleerde online databases waar componenten kunnen worden gezocht en gefilterd. Dit is een welkome hulp bij het opstellen van een bill of materials (BOM), waarmee projecten worden begroot, ingekocht en waarbij de keuze van complexere componenten wordt ondersteund. Zelf besteed ik veel tijd aan het bijhouden van nieuws over nieuwe componenten, processoren en modules. Het aanschaffen voor eigen evaluatie zorgt ervoor dat je kennis niet alleen theoretisch, maar ook praktisch toepasbaar wordt. Bovendien draagt het direct bij aan een actieve voorraad van actuele componenten voor specifieke projecten.
