我们将通过查看未在上一篇文章中未涵盖的RCB示意图的部分，继续讨论C-Biscuit Demo Bot。
C-饼干系列
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- C型饼干功率：用于羽鹬的5V 3A降压稳压器
- C-饼干动力：5V稳压器的撬棍保护电路
- C-饼干：操作的大脑
- C-饼干动力：调节器和撬棍电路的装配和测试
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- C-饼干：机器人系统架构
- C-饼干：RCB微控制器，电机控制器的原理图设计
- C-饼干：RCB功率，步进的原理图设计
- C-饼干：机器人控制板的布局和装配
- C-饼干：系统集成和测试
介绍
在以前的C-Biscuit物品（电机控制器的RCB微控制器的原理图设计），我解释了机器人控制板（RCB）的示意图的一些重要部分。剩余的功能如下：
- 调节12 V至5 V
- 步进电机控制
- 电压监控
- 缓冲UART信号以与羽拐板通信
让我们来看看我们如何完成这些任务。下图首次呈现在上一篇文章中，应尽可能刷新您的内存，就整体RCB设计。
切换制造简单
这bot’s NiMH battery gives us 12 V. That’s fine for the 12 V motors, but the rest of the C-BISCUIT demo system needs a lower voltage: the Wandboard takes 5 V, and we need 3.3 V for the RCB’s logic-level components. We don’t need to worry much about the 3.3 V because the EFM8 microcontroller has an integrated 5 V–to–3.3 V regulator, so our concern here is generating 5 V from 12 V.
$$ e_ {lr} = \ frac {p_ {load}} {p_ {load} + p_ {浪费}} = \ frac {15 \ w} {15 \ w + 21 \ w} \ inftum42 \％$$
只需记录，实际上比这更容易计算线性调节器的效率：它只是输出电压与输入电压的比率。
$$ e_ {lr} = \ frac {5 \ v} {12 \ v} \ \ infump42 \％$$
当您从墙壁插座获得看似无限的功率时，很容易忽略效率，但我们不能在使用电池电量时容忍这种浪费。这就是我们转向交换稳压器的原因。
您可能知道，切换器比线性稳压器 - 效率达到更高的电池友好友好甚至超过90％。RCB上的开关稳压器（LTM4623.从线性技术）通过v约93％最大化在= 12 v和v出去= 5 V：
这是对基于线性稳压器的解决方案真正的巨大改进。让我们假设我们提供完整的3 A，这意味着效率略低（约92％）。从我们的第一个等式计算效率，我们有
$$ e_ {sr} = \ frac {p_ {load}} {p_ {load} + p_ {浪费}} \ \ \ rotrawrarow \ \ 0.92 = frac {15 \ w} {15 \ w + p_ {浪费}} \ \ \ rotharrow \ \ p_ {浪费} = 1.3 \ w $$
因此，通过切换器，我们可以在5 V时递送3 A，同时仅浪费1.3 W;用线性调节器，p浪费了是21岁！
当然，随着效率的提高，必须有一些缺点。一个是输出电压的噪音更多，但我通常更关注的问题是电路复杂性。
Switching-regulator circuits are far more complicated and sensitive than linear-regulator circuits, and this complexity doesn’t even come with the consolation prize of increasing my self-esteem—a successful switcher doesn’t make me feel like I’ve accomplished something great because I do little more than carefully (and somewhat slavishly) implement the recommendations in the datasheet.
我最喜欢这种困境的解决方案是使用开关稳压器模块。换句话说，我允许高技能的人在一些高度专业的组织做艰难的设计工作，然后我把模块放入我的系统和（仔细，奴役）遵循数据表的建议 - 差异是，差别较少的建议you’re using a module!
以下是DC / DC转换器电路的示意图，其基于LTM4623μModule调节器：
正如您所看到的，需要很少需要外部组件。您肯定需要输入和输出电容，连接到FB引脚的电阻确定输出电压。您可以在数据表中找到有关这些组件的信息。
在许多应用程序中有各种功能（如果您有兴趣，您可以在数据表中读取这些功能）;我主要忽略了它们，虽然我确实使用零欧姆电阻来提供一些以防万一的灵活性。从轨道/ SS连接到接地的电容使软启动功能能够为PGood信号添加测试点，如果实际输出电压不在所需输出电压的±10％范围内，则将其拉到逻辑低电平。
踩踏制作简单
C-Biscuit Demo Robot目前无需步进电机控制，而是通过结合这种功能，我们将RCB转换为通用，可伸长的电动机驱动板。您可以从原理图摘录中看到，我再次选择受益于专家的专业知识。
这是RCB上的两个步进驱动器电路之一。
在这里我正在使用DRV8880来自德州仪器的司机芯片。这件事是装满了功能的，我不打算描述它们。足以说这是一种非常有吸引力的替代方案，用于使用由执行定制设计的步进码的微控制器控制的离散FET H桥来驱动步进电机。您当然可以这样做，并且工作量不可移动，而是一种基本实现，它不能与DRV8880提供的高级功能竞争。
我将提到与此电路相关的一些突出点，如果您想要更多信息，您必须使用数据表度过一些优质的时间。
- 您可以看到一个DRV8880有两对电机驱动输出（AOUT1 / 2和BOUT1 / 2）。但请记住，一个DRV8880控制一个步进电机。这是因为步进电机需要两个单独的绕组来实现步进动作。
- 在里面上一篇文章，我解释了为什么每个MAX14870驱动器芯片在电机驱动电压和地之间具有大（100μF）电容器。请注意，每个DRV8880也得到100μF盖子。
- 这上一篇文章还解释了感测电阻如何允许MAX14870实现电流调节。DRV8880提供类似的功能;您可以看到连接到Aisen和Bisen引脚的感测电阻。在里面DRV8880数据表，最大绕组电流被称为满量程电流（iFS.）。我使用0.1Ω感测电阻，与所选择的值结合5.和R.6.，对应于我FS.1.5 A（见第33-34页有关更多信息的数据表中）。但是，DRV8880包括一个方便的功能，允许您调整IFS.如果没有删除现有的检测电阻和焊接在新的不方便的过程中。我指的是TRQ引脚;通过将不同的逻辑电平应用于这两个引脚，可以减少我FS.最大值的75％，50％或25％。请记住，感觉电阻会消散一些严重的力量;我选择的部分被评为1/2 W.
- 如果您习惯于编写步进控制的微控制器代码，您可能会想知道，我如何应用步骤序列？答：你没有。当您想要移动电机一步时，您所要做的就是将上升沿应用于步进引脚。DRV8880处理步骤排序，此外，它允许您通过简单地将相应的逻辑电平应用于M0和M1引脚来选择步骤尺寸（完整，一半，1/4,1 / 8或1/16）。（实际上，“逻辑电平”不是正确的，因为M0和M1引脚是三级输入，这意味着它们可以检测到逻辑低状态，逻辑高状态和高阻态。）
监控和缓冲使得简单
此时，我们涵盖了RCB的大部分电路。我刚刚简要讨论最后两个功能块。
首先，电压监控。如“正确护理NiMH电池”部分所讨论的机器人系统架构文章，RCB需要密切关注电池的放电状态。我们通过将电池电压送入EFM8微控制器的集成模数转换器来完成此操作。然而，EFM8的12V对于为3.3 V设备，这太高了。所以我们只需将电池电压划分为10倍;这将标称电池电压置于EFM8的ADC范围的中间，这是0到2.42 V，因为我们使用的是2.42 V引用。
我使用另一个电路，就像这个电路一样监控5 V电源。电容器有助于在信号到达ADC之前过滤一些噪声。
最后，我用过一个施密特触发缓冲区对于UART信号，必须在潜在的嘈杂环境中在EFM8和羽棒之间旅行。缓冲区应提供一些噪声豁免，并帮助保持更接近地面的逻辑水平和vDD.。
结论
我希望您现在对机器人控制板的原理图设计进行了深入了解。在下一篇文章中，我将讨论一些与转向专业制造和组装电路板的过程相关的细节。
下一篇文章串联：C-饼干：机器人控制板的布局和装配
