デバイスアートツールキット 制御モジュール MCD05 ハ ー ド ウ ェ ア マ ニ ュ ア ル Rev. 1.0 2011 年 5 月 アークデバイス 1 Copyright ©2011 Arc Device All Rights Reserved. MCD05 ハードウェアマニュアル 目次 1. 概 要 ........................................................................................................ 3 2. コ ネ ク タ ・ ジ ャ ン パ ................................................................................... 3 2.1 CN1， CN2： シ リ ア ル バ ス コ ネ ク タ .......................................................... 4 2.2 CN3： プ ロ グ ラ ム コ ネ ク タ ....................................................................... 5 2.3 CN4： ポ テ ン シ ョ メ ー タ 入 力 コ ネ ク タ ....................................................... 5 2.4 CN5： エ ン コ ー ダ 入 力 コ ネ ク タ ................................................................. 5 2.5 CN6： ア ナ ロ グ 入 力 コ ネ ク タ .................................................................... 6 2.6 CN7： 拡 張 入 出 力 コ ネ ク タ ....................................................................... 6 2.7 CN8： モ ー タ 駆 動 用 電 源 入 力 コ ネ ク タ ....................................................... 7 2.8 CN9： モ ー タ 出 力 コ ネ ク タ ....................................................................... 7 2.9 JP1： タ ー ミ ネ ー タ ジ ャ ン パ ピ ン .............................................................. 7 2.10 JP2： PGND 接 続 ジ ャ ン パ ピ ン ................................................................. 7 3. 放 熱 面 ..................................................................................................... 8 4. 電 流 検 出 機 能 ............................................................................................ 8 5. 外 形 寸 法 .................................................................................................. 9 6. 回 路 ...................................................................................................... 10 7. 各 種 仕 様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 注 意 事 項 ................................................................................................... 12 2 Copyright ©2011 Arc Device All Rights Reserved. MCD05 ハードウェアマニュアル 1. 概要 MCD05 は ， 1ch の ブ ラ シ 付 き DC モ ー タ を 制 御 ・ 駆 動 す る た め に 必 要 な 機 能 に 特 化 し た 制 御 モ ジ ュ ー ル で す ． マ イ コ ン ， H ブ リ ッ ジ モ ー タ ド ラ イ バ ， 電 流 検 出 IC ， シリアルバスを実装しています． シリアルバスにシリアル通信モジュールを接続することでパソコンと通信するこ とができます．また，シリアルバスに他の制御モジュールを接続することでシステ ムの拡張を容易に行うことができます． 制 御 マ イ コ ン d s P IC 3 0 F4 0 11 に よ り 高 速 な 制 御 P W M 分 解 能 1 0 b i t ， 周 波 数 3 9 . 1 KH ｚ モ ー タ 駆 動 電 流 は ピ ー ク 10A， 連 続 4A 10A ま で の 電 流 検 出 機 能 10bit の A/D 変 換 ポ テ ン シ ョ メ ー タ 入 力 ハードウェア 4 逓倍カウントによる 2 相パルスエンコーダ入力 シリアルバスによる相互接続 2. コネクタ・ジャンパ 本基板のコネクタ・ジャンパの配置を図 1 に，使用コネクタの一覧を表 1 に示し ます． CN2：シリアルバス CN3：プログラム JP1：ターミネータ CN6：エンコーダ入力 CN7：拡張入出力 JP2：PGND－GND CN8：モータ駆動電源 CN9：モータ出力 CN5：アナログ入力 CN4：ポテンショメータ入力 図 1 3 CN1：シリアルバス MCD05 コ ネ ク タ ・ ジ ャ ン パ の 配 置 Copyright ©2011 Arc Device All Rights Reserved. MCD05 ハードウェアマニュアル 表 1 記号 名称 使用コネクタ一覧 メーカ・型式 迎合コネクタ CN1 シリアルバスコネクタ FCI 98423-G61-04FL MOLEX 87264-0852 と 接 続 CN2 シリアルバスコネクタ MOLEX 87264-0852 FCI 98423-G61-04FL と 接 続 CN3 プログラムコネクタ JST B5B-ZR ハ ウ ジ ン グ JST ZHR-5 コ ン タ ク ト J S T S Z H - 0 0 3 T- P 0 . 5 他 ポテンショメータ入力コ CN4 ハ ウ ジ ン グ JST ZHR-3 JST B3B-ZR ネクタ コ ン タ ク ト J S T S Z H - 0 0 3 T- P 0 . 5 他 Assma n n E lec t r on i c s In c CN5 エンコーダ入力コネクタ MIL 規 格 コ ネ ク タ 10 ピ ン AW H W 1 0 G - 0 2 0 2 - T- R CN6 アナログ入力コネクタ CN7 拡張入出力コネクタ ハ ウ ジ ン グ AMP 171822-8 AMP 171825-8 コ ン タ ク ト AMP 0-170205-1 等 Assma n n E lec t r on i c s In c MIL 規 格 コ ネ ク タ 14 ピ ン AW H W 1 4 G - 0 2 0 2 - T- R CN8 モータ駆動電源 CN9 モータ出力 ハ ウ ジ ン グ JST VHR-2N JST B2P-VH コ ン タ ク ト J S T B H - 2 1 T- P 1 . 1 他 ハ ウ ジ ン グ JST VHR-2N JST B2P-VH コ ン タ ク ト J S T B H - 2 1 T- P 1 . 1 他 2.1 CN1， CN2： シ リ ア ル バ ス コ ネ ク タ CN1， CN2 は シ リ ア ル バ ス コ ネ ク タ で す ． 複 数 の モ ジ ュ ー ル を 接 続 す る と き に 使 用 し ま す ． デ ー タ と ク ロ ッ ク 信 号 は R S -4 8 5 規 格 の 平 衡 信 号 と な っ て い ま す ． CN1， CN2 は 相 互 接 続 の 関 係 上 ， ピ ン 番 号 に 対 す る 信 号 の 配 置 が 異 な る の で ご 注 意ください． 表 2 番号 CN1， CN2： シ リ ア ル バ ス コ ネ ク タ 名称 内容 CN1 CN2 1 7 D5V 5V 電 源 端 子 2 8 GND モ ー タ 駆 動 用 GND 端 子 3 5 D ATA -A データ信号 A 相 4 6 D ATA -B データ信号 B 相 5 3 C LO C K -A クロック信号 A 相 6 4 C LO C K -B クロック信号 B 相 7 1 CS チップセレクト信号 8 2 RESET マイコンのリセット 4 Copyright ©2011 Arc Device All Rights Reserved. MCD05 ハードウェアマニュアル 2.2 CN3： プ ロ グ ラ ム コ ネ ク タ IC D 2 な ど の ラ イ タ に よ っ て マ イ コ ン の フ ァ ー ム ウ ェ ア を 書 き 換 え る と き に 使 用 し ま す ．（ 通 常 は 内 蔵 ブ ー ト プ ロ グ ラ ム に よ り 自 己 書 き 換 え 可 能 で す ．） 表 3 番号 CN3： プ ロ グ ラ ム コ ネ ク タ 名称 内容 1 D5V 5V 電 圧 出 力 2 PGC プログラム用クロック端子 3 PGD プログラム用データ端子 4 RESET リセット 5 GND GND 2.3 CN4： ポ テ ン シ ョ メ ー タ 入 力 コ ネ ク タ ポテンショメータを接続します．基本制御プログラムでは未対応です． 表 4 番号 CN4： ポ テ ン シ ョ メ ー タ 入 力 コ ネ ク タ 名称 内容 1 D5V 5V 電 源 端 子 2 AN0 アナログ入力 3 GND GND 4 GND GND 2.4 CN5： エ ン コ ー ダ 入 力 コ ネ ク タ 2 相パルスのロータリエンコーダを接続します． 表 5 番号 CN5： エ ン コ ー ダ 入 力 コ ネ ク タ 名称 内容 1 NC 無接続 2 D5V ５V 電源出力 3 GND GND 4 NC 無接続 5 NC 無接続 6 QEA A 相入力 7 QEB B 相入力 8 NC 無接続 9 NC 無接続 10 NC 無接続 5 Copyright ©2011 Arc Device All Rights Reserved. MCD05 ハードウェアマニュアル 2.5 CN6： ア ナ ロ グ 入 力 コ ネ ク タ アナログ電圧出力のセンサ等アナログ入力用のコネクタです．基本制御プログラ ムでは未対応です． 表 6 番号 CN6： 多 チ ャ ン ネ ル 入 力 コ ネ ク タ 名称 内容 1 D5V ５V 電源出力 2 AN1 ア ナ ロ グ 入 力 1ch 3 AN2 ア ナ ロ グ 入 力 2ch 4 AN3 ア ナ ロ グ 入 力 3ch 5 AN4 ア ナ ロ グ 入 力 4ch 6 CTRL 制御端子，機能未定義 7 GND GND 8 GND GND 2.6 CN7： 拡 張 入 出 力 コ ネ ク タ 拡張入出力用のコネクタです．基本制御プログラムでは未対応です． 表 7 番号 CN7： 拡 張 入 出 力 コ ネ ク タ 名称 内容 1 D5V ５V 電源出力 2 GND GND 3 D5V ５V 電源出力 4 GND GND 5 PP0 デジタル入出力，機能未定義 6 PP1 デジタル入出力，機能未定義 7 PP2 デジタル入出力，機能未定義 8 PP3 デジタル入出力，機能未定義 9 PP4 デジタル入出力，機能未定義 10 PP5 デジタル入出力，機能未定義 11 PP6 デジタル入出力，機能未定義 12 PP7 デジタル入出力，機能未定義 13 PP8 デジタル入出力，機能未定義 14 PP9 デジタル入出力，機能未定義 6 Copyright ©2011 Arc Device All Rights Reserved. MCD05 ハードウェアマニュアル 2.7 CN8： モ ー タ 駆 動 用 電 源 入 力 コ ネ ク タ 電 源 コ ネ ク タ で す ． 使 用 す る モ ー タ に 合 わ せ DC12V~30V ま で の 電 源 を 接 続 し て ください． 表 8 番号 CN8： モ ー タ 駆 動 用 電 源 入 力 コ ネ ク タ 名称 内容 1 VPWR モ ー タ 駆 動 用 電 源 端 子 ， 入 力 電 圧 範 囲 12V~30V 2 PGND モ ー タ 駆 動 用 GND 端 子 2.8 CN9： モ ー タ 出 力 コ ネ ク タ DC モ ー タ を 接 続 し ま す ． 表 9 番号 CN9： モ ー タ 出 力 コ ネ ク タ 名称 内容 1 ＋M モータ駆動用＋端子，正転指令時に＋になります． 2 －M モータ駆動用－端子，正転指令時に－になります． 2.9 JP1： タ ー ミ ネ ー タ ジ ャ ン パ ピ ン 複 数 の 制 御 モ ジ ュ ー ル を 接 続 す る 場 合 ， 終 端 と な る モ ジ ュ ー ル で こ の JP1 を シ ョ ートして使用してください． 2.10 JP2： PGND 接 続 ジ ャ ン パ ピ ン JP2 を シ ョ ー ト す る と モ ー タ 電 源 の PGND と 制 御 用 電 源 の GND が 接 続 さ れ ま す ． 動 作 中 に ノ イ ズ が 多 い 場 合 な ど は ，J P 2 を オ ー プ ン し ，別 の 場 所 で 制 御 用 G N D と 駆 動 電 源 用 PGND を 接 続 す る こ と で ， ノ イ ズ の 軽 減 を 図 れ る 場 合 が あ り ま す ． ＊ J P 2 を オ ー プ ン し た 場 合 は ，必 ず 他 の 場 所 で 制 御 用 電 源 G N D と モ ー タ 用 電 源 G N D を接続してください．接続しないで使用した場合故障の原因となります． 表 10 状態 7 JP2： PGND 接 続 ジ ャ ン パ ピ ン 内容 ショート 制 御 用 GND と モ ー タ 駆 動 電 源 PGND を 基 板 上 で 接 続 オープン 制 御 用 GND と モ ー タ 駆 動 電 源 PGND の 未 接 続 Copyright ©2011 Arc Device All Rights Reserved. MCD05 ハードウェアマニュアル 3. 放熱面 本基板には基板裏面に放熱面を設けてあります．モータの消費電流や基板の使用 環 境 の 通 風 状 態 に よ っ て は ，モ ー タ 駆 動 I C の 熱 を 逃 が す た め ，放 熱 面 に 導 熱 用 の 絶 縁シートを張り放熱器等を付けて使用してください．放熱面の寸法に関しては 5 章 外形寸法をご参照ください． 図 2 放熱面 ＊絶縁シートを挟まない場合，ショートの原因となり大変危険です． ＊放熱面から放熱器等がはみ出し，他の端子に接触することがないようにご注意く ださい． ＊使用状況によってはさらに強制空冷が必要な場合もあります． 4. 電流検出機能 電 流 検 出 は 電 流 検 出 IC IN A 2 1 3 を 用 い て 検 出 を 行 い ， マ イ コ ン の 1 0 b i t A / D コ ン バ ー タ で 取 り 込 ん で い ま す ．最 大 電 流 検 出 値（ 理 論 値 ）は 1 0 A で す ．最 小 値 は 約 1 0 0 mA からの検出となります． 8 Copyright ©2011 Arc Device All Rights Reserved. MCD05 ハードウェアマニュアル 5. 外形寸法 30.0 26.0 7.0 23.0 2.0 8.0 3.0 放熱面 3-φ2.2 (a) 外 形 寸 法 24.0 21.0 56.0 70.0 38.0 12.0 φ2.0 GND面 2.0 21.0 (b) 基 板 裏 放 熱 面 寸 法 図 3 各寸法図 ＊ 取 付 穴 の GND 面 は 制 御 GND に な り ま す ． 9 Copyright ©2011 Arc Device All Rights Reserved. MCD05 ハードウェアマニュアル 6. 10 回路 Copyright ©2011 Arc Device All Rights Reserved. MCD05 ハードウェアマニュアル 7. 各種仕様 項目 内容 マイコン M i c r o c h i p Te c h n o l o g y 社 動作周波数 80MHz （ 内 部 20MHｚ ） メモリ FLASH 48KB, SRAM 2048B, EEPROM 1024B A/D コ ン バ ー タ 分 解 能 10bit， 入 力 電 圧 範 囲 0～ 5V PWM 分 解 能 10bit， 周 波 数 39.1KHz* 制御部動作電圧 外 部 5V 及 び USB バ ス パ ワ ー 選 択 制御部消費電流 約 120mA シリアルバス 通 信 方 法 SPI， 電 気 規 格 RS485， 通 信 速 度 20MHｚ モ ー タ 駆 動 IC ST Microelectronics 社 L6201PS モータ駆動部電源電圧 12V～ 24V モータ駆動部出力電流 ピ ー ク 10A， 連 続 4A 電 流 検 出 IC Te x a s I n s t r u m e n t s 社 I N A 2 1 3 電流検出機能 最 大 検 出 電 流 10A アナログ入力機能 10bit A/D 変 換 ， 入 力 電 圧 範 囲 0～ 5V 2 相パルスエンコーダ入力 16bit ハ ー ド ウ ェ ア カ ウ ン ト ＋ 16bit ソ フ ト ウ ェ ア 拡 張 * 拡張入出力 入 出 力 10ch， 5V×2, GND×2, RESET#端 子 基板外形寸法 70mm×30 mm（ 突 出 部 含 ま ず ） 重量 約 18g ファームウェア構成 ブートプログラム＋基本制御プログラム d s P I C 3 0 F 4 0 11 *基 本 制 御 プ ロ グ ラ ム に よ る 設 定 値 入 出 力 ピ ン の 入 力 H i g h 電 圧 は 4 . 8 V 以 上（ 動 作 電 圧 × 0 . 8 ）で す ．3 . 3 V 出 力 の 機 器 の信号は通常検出できないのでご注意ください． そ の 他 ， 各 IC の 詳 細 は IC メ ー カ 掲 載 の デ ー タ シ ー ト を ご 参 照 く だ さ い ． 11 Copyright ©2011 Arc Device All Rights Reserved. MCD05 ハードウェアマニュアル 注意事項 ・本製品を．医療機器，原子力施設機器，航空機器，交通関連機器など，ひとたび 事 故 が 起 こ る と 生 命 ，財 産 に か か わ る 損 害 を 与 え る 恐 れ の あ る シ ス テ ム に は 使 用 しないでください． ・本製品を組み込んだお客様の製品に起因して発生したいかなる損害に対しても当 方では，一切の責任を負いません． ・本製品の仕様，デザインなどは改良のため予告なく変更することがあります． お問い合わせはメールにてお願いいたします． アークデバイス E - ma i l : i n f o @ a r c d e v i c e . c o m U R L: h t t p : / / w w w. a r c d e v i c e . c o m / 12 Copyright ©2011 Arc Device All Rights Reserved.
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