Raspberry Pi でDCモーターを制御するには？TA7291P、TB67H450FNGという2種類のモータードライバの使い方を比較してみた

現在、個人的に電子工作の技術を使ってプラモデルにギミックを組み込めないかあれこれ模索中です。とりあえず、1/35の戦車のプラモデルをラジコン化するという誰もが思いつきそうなプランを検討中ですが、今回はその流れでモータードライバの使い方について調べてみたので、記事にしてみたいと思います。

モータードライバといえば東芝製の「TA7291P」モータードライバが有名ですが、残念なことに既に生産終了らしく、現在入手できるものはストア在庫のみということになってしまっているようです。以前に購入したことのある秋月電子通商では既に入手できなくなっています。amazonの場合は、全く入手できないわけではないようですが、徐々に入手が難しくなってしまっているようです。

そこで、代替品として使える「TB67H450FNG」を実装したモータードライバモジュールなどを必然的に選択することになるわけですが、ネットを調べた感じだと比較的情報が少ないように感じます。では実際にどのように回路を組めばよいのでしょうか。また東芝製の「TA7291P」モータードライバで組んだ回路をどのように置き換えればいいのでしょうか。今回はこれら二つのモータードライバを比較するため、動作確認のみを目的としたRaspberry Piを使ったシンプルな回路を組んでみました。

1. TA7291Pについて

まずは「TA7291P」についてです。このモータードライバは、4.5V〜20Vの電圧で最大2.0Aの出力を出せる性能があり、工作用のマブチモーターから少し大きめのモーターまで扱える性能があります。

オーディオファンモータードライバ東芝製チップ TA7291P
モーターを制御可能正回転逆回転停止制御解放フルブリッジドライバ

※上記のリンクはamazonへのリンクとなっています。

東芝デバイス＆ストレージ株式会社
TA7291P製品概要

PIN端子について：

PIN端子	名称	機能
1	GND	GND
2	OUT1	モーター出力端子1
3	NC	未接続
4	VREF	制御電源端子（0〜20V）※
5	IN1	ロジック入力端子1
6	IN2	ロジック入力端子2
7	VM	モーター用電源
8	RS	モーター出力電流検出用端子
9	NC	未接続
10	OUT2	モーター出力端子2

※ 制御電源端子「VREF」の接続に関してですが、モーター駆動用バッテリーから配線する場合、抵抗（3k〜10kΩ）を介して配線します。

ロジック入力端子について：

IN1	IN2	モーター動作
0	0	ストップ
PWM	0	正転（PWM値に応じて可変）
0	PWM	逆転（PWM値に応じて可変）
1	1	ブレーキ

2. TB67H450モータードライバモジュール（秋月電子通商製）について

こちらはモータードライバIC「TB67H450FNG」を実装した秋月電子通商製のモータードライバモジュールです。超小型ながら4.5V〜44Vの電圧で最大3.0Aの出力を出せる性能があり、TA7291Pよりも性能が優れています。

TB67H450モータドライバモジュール（秋月電子通商）

この秋月電子通商製のモジュールは8PINで実装されており、キットには細ピンヘッダ（オスL型）が付属しています。このピンヘッダは自分でハンダ付けする必要があります。

PIN端子について：

PIN端子	名称	機能
1	GND	GND
2	IN2	ロジック入力端子2
3	IN1	ロジック入力端子1
4	VREF	制御電源端子（0〜4V）※1
5	VM	モーター用電源
6	OUT1	モーター出力端子1
7	RS	モータ出力電流検出用端子（使用しない場合はGND）※2
8	OUT2	モーター出力端子2

※1 制御電源端子「VREF」への接続ですが「TA7291P」の場合とは異なり、Raspberry PiやArduinoの3.3Vピンから配線します。

※2 モータ出力電流検出用端子「RS」は、この端子と、GNDの間に抵抗を挿入することで、モータドライバから出力される電流を設定することができる端子とのことです。定電流制御機能を無効にしたい場合は、RS 端子はGNDに接続するとよいようです。

ロジック入力端子について：

IN1	IN2	モーター動作
0	0	ストップ
PWM	0	正転（PWM値に応じて可変）
0	PWM	逆転（PWM値に応じて可変）
1	1	ブレーキ

スイッチサイエンス製のモータードライバについて

自分は未購入のため使用していませんが、スイッチサイエンスからも「TB67H450FNG」を実装したモータードライバモジュール（10PIN）が発売されているようです。製品仕様は下記を参照ください。

TB67H450FNG搭載モータドライバピッチ変換基板（スイッチサイエンス）

3. 回路の組み方と動作テストのためのサンプルコード

それでは、紹介した二つのモータードライバを実際にRaspberry Piに接続して動作確認してみたいと思います。下図のように回路を組んでみました。

二つのモータードライバーは上図のような回路で動作させることができました。ちなみに、TA7291Pに接続されているカーボン抵抗は10kΩです。

サンプルコード

# -*- coding: utf-8 -*-
import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup(17, GPIO.OUT)
GPIO.setup(18, GPIO.OUT)
GPIO.setup(24, GPIO.OUT)
GPIO.setup(25, GPIO.OUT)

p1 = GPIO.PWM(17, 50)
p2 = GPIO.PWM(18, 50)
p3 = GPIO.PWM(24, 50)
p4 = GPIO.PWM(25, 50)

p1.start(0)
p2.start(0)
p3.start(0)
p4.start(0)

dr1=[0,25,50,75,100,75,50,25,0,0,0,0,0,0,0,0]
dr2=[0,0,0,0,0,0,0,0,25,50,75,100,75,50,25,0]
dr3=[0,25,50,75,100,75,50,25,0,0,0,0,0,0,0,0]
dr4=[0,0,0,0,0,0,0,0,25,50,75,100,75,50,25,0]

try:
	for i in range(16):
		p1.ChangeDutyCycle(dr1[i])
		p2.ChangeDutyCycle(dr2[i])
		p3.ChangeDutyCycle(dr3[i])
		p4.ChangeDutyCycle(dr4[i])
		sleep(2)

except KeyboardInterrupt:
	pass

p1.stop()
p2.stop()
p3.stop()
p4.stop()

GPIO.cleanup()