一、前言

 這篇博文和大家分享基於 NXP LPC55S69 E-Lock門鎖方案直流馬達的控制方式。

  

二、門鎖馬達結構與門鎖解鎖原理說明

 1.  門鎖馬達規格與運轉說明

 (1) 馬達規格

■ 電壓使用範圍     ：  3.0V ~ 6.0V DC

■ 額定電流             ：  170mA (max)

■ 推出時間與行程   ：  0.3S / 6mm

 

 

(2) 馬達的運轉操作

■ 正端給 3.3V 電壓，負端給 0V 電壓時，馬達正轉；

■ 負端給 3.3V 電壓，正端給 0V 電壓時，馬達反轉；

■ 當馬達正負端都接 0V 電壓，馬達停止運轉。

 

 

 2.  門鎖解鎖原理說明

藉由直流馬達正反轉控制推桿前進或後退 :

(1)  推桿前進時推動鎖芯的卡榫，使卡榫嵌入轉軸，門把手得以轉動鎖芯開鎖；

(2)  推桿退回時，卡榫隨之退出鎖芯，使門把下拉時，因門把空轉而無法轉動鎖芯開鎖。

 

三、馬達驅動器之設計介紹

本方案的馬達驅動器使用 ON Semi 的 LV8716QA； LV8716QA 可控制馬達正轉/反轉/煞車/待機四種操作模式的雙通道驅動器。

電壓範圍 2.7V 到 10.5V，最大輸出峰值電流 1.5A，輸出電流 1A，邏輯輸入信號電壓 -0.3V ~ +6V；規格符合本方案設計所需，故用以做為推動門鎖馬達的驅動器。

 

 1.  主要的引腳功能敘述

 

(1) PS 引腳：

PS (Power Saving) 引腳直接控制 LV8716QA 待機 / 操作模式 :

 

(2) IN1 /IN2 及 IN3 / IN4 分別為兩通道輸入信號引腳：

可控制兩個通道馬達進行 待機 / 正轉 / 反轉 / 煞車 四種模式運作。

 

(3) OUT1A / OUT1B及 OUT2A / OUT2B分別為兩通道輸出信號引腳

IN1 及 IN2 為第一個通道的輸入信號，控制第一個通道 OUT1A 及 OUT1B 的輸出；

IN3 及 IN4 為第二個通道的輸入信號，控制第二個通道 OUT2A 及 OUT2B 的輸出。

 


2.  第一通道控制直流馬達的輸出信號邏輯表

 

輸入控制信號及輸出電流信號關係圖

(1) 第一通道輸入控制信號 IN1 / IN2：

黃色信號表示 IN1 輸入控制信號；

綠色信號表示 IN2 輸入控制信號。

 

(2) 第一通道輸出電流信號 I1：

紅色部分表示順向電流時，則馬達正轉；

藍色部分表示逆向電流時，則馬達反轉。

 

３、增強輸出功率的處理方式

 

此芯片支援兩通道並接，可增強輸出馬達推動能力：

(1) 可將 IN1 並接到 IN3,  IN2 並接到 IN4；

(2) 再將 OUT2A 並接到 OUT1A，OUT2B 並接到 OUT1Ｂ；

如此可以獲得約兩倍的輸出功率。

 

 

增強輸出馬達推動能力線路接法示意圖：

 

 

四、門鎖馬達控制系統軟體解析

 

1、系統開鎖及上鎖處理程序介紹

 

下圖中間是系統開鎖及上鎖處理程序，兩邊分別是 門鎖馬達-開鎖及門鎖馬達-上鎖的程序：

 

下圖分別為開鎖及上鎖馬達推桿位置圖示,

自動停止的轉動時間(t)  MotorType.motorDelay  : 為推桿到定位所需的馬達轉動時間。

 

 

2、處理程序所用到的 API 介紹

 

(1) 控制馬達正轉開鎖/反轉上鎖 API

可呼叫 moto_drive(bool is_on) API 控制馬達正轉開鎖、反轉上鎖的操作。

傳入的引數 is_on 為布林值：

Is_on = true , 則馬達正轉開鎖

Is_on = false , 則馬達反轉上鎖

MotorType.motorDelay 為推桿移動到定位，馬達轉動的時間(t)

 

MotorType.motorDelay                            =  MOTOR_DELAY_TIME ;

#define MOTOR_DELAY_TIME                300U  //300ms

該方案設定馬達轉動時間(t)為300ms         ( 此參數與馬達規格參數有關，需各別調試 )

 

 

(2) 控制馬達停止轉動的 API

可呼叫 moto_stop() API 控制馬達停止轉動。

 

第 3~4 行，控制馬達停止，

第 6 行，設定馬達驅動器 LV8716QA 致能狀態設成 disable

第 7 行，關閉馬達供電線路的 MOSFET 開關，使 LV8716QA 斷電

motorType.status 紀錄馬達為停止狀態；

DoorType.TheDoorStatus 紀錄當馬達停止時，門鎖是處於開鎖或上鎖的狀態。

 

 

3、馬達主控程式碼 :

 

門鎖馬達主控程式 Motor_Ctrl() 程式碼如下：

 

MotorType.waitUserDelay 這個結構變數用來設置自動上鎖時間，目前設定 5 秒，

 

 

可依照實際需要更改這個數值。

 以上，希望這篇博文能對大家在了解 E-Lock 方案馬達控制開鎖的設計能有所幫助，謝謝。

 

 

參考資料：

■ ON Semi LV8716QA datasheet :

https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/ena2254-d.pdf

■ NXP LPC55S69 datasheet :

https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/LPC55S6x.pdf