A4988 схема: Драйвер шагового двигателя A4988: описание, подключение, схема, характеристики

Содержание

Драйвер шагового двигателя A4988 | arduinoLab

Представляет собой модуль драйвера шагового драйвера на основе чипа Allegro A4988 DMOS. Используется стандартный интерфейс (DIR / STEP). Драйвер выполнен в стиле Pololu.

Характеристики:

  • Напряжение привода двигателя: 8 — 35 В
  • Максимальный ток: до 1 А, кратковременно и с радиатором: до 2 А
  • Микрошаг: 1, ½ , ¼, ⅛, 1/16
    Простой в использовании интерфейс DIR / Step
    Защита от перегрузки по току и термозащита.

Купить:

на Али: тут.


Распиновка и схема подключения:

Назначение выводов драйвера:

  • ENABLE – Включение драйвера
  • MS1, MS2, MS3 – Служат для установки микрошагового режима работы
  • RESET — Сброс, переводит микросхему в исходное состояние.
  • SLEEP — Перевод микросхемы в режим низкого энергопотребления, вход отключает большую часть внутренней схемы, включая выходные полевые транзисторы, регулятор тока и тд. Выход из режима приводит двигатель к прежнему положению микрошага.
  • STEP — Переход от низкого к высокому в STEP делает один шаг.
  • DIR – Задает направление вращения
  • VMOT – Питание силовой части микросхемы и двигателя
  • GND – Масса
  • 2B, 2A, 1A, 1B – Выходы драйвера, подключения обмоток двигателя
  • VDD – Питание логической части микросхемы (3.5 –5В)

Принципиальная схема модуля:


Установка ограничение тока двигателя:

Ограничение тока двигателя устанавливается подстроечным потенциометром на плате. следует подключить вольтметр к выходу VRF (см. картинку выше). Предел можно рассчитать следующим образом:

Limit = VREF x 2. Например: если у вас шаговый двигатель рассчитан на 1A, то необходимо установить опорное напряжение равное 0,5 В. При условии что на модуле используется шунт номиналом 0,10 Ом.



Микро-шаговый режим:

Таблица соответствия ног драйвера и режима микрошага.

 1½¼1/16
MS1(M0)OFFONOFFONOFF
MS2(M1)OFFOFFONONOFF
MS3(M2)OFFOFF
OFF
OFFON

Видео:


Запись опубликована автором admin в рубрике Обзоры с метками A4988, Драйвер шагового двигателя.

Драйвер шагового двигателя A4988 — ProGDron.com

 

 

Характеристики:

модель: A4988;
напряжения питания: от 8 до 35 В;
возможность установки шага: от 1 до 1/16 от максимального шага;
напряжение логики: 3-5.5 В;
защита от перегрева;
максимальный ток на фазу: 1 А без радиатора, 2 А с радиатором;
расстояние между рядами ножек: 12 мм;
размер платы: 20 х 15 мм;
габариты драйвера: 20 х 15 х 10 мм;
габариты радиатора: 9 х 5 х 9 мм;
вес с радиатором: 3 г;
вес без радиатора: 2 г.

 Описание и Схемы подключения здесь.

Плата создана на базе микросхемы A4988 компании Allegro — драйвера биполярного шагового двигателя. Особенностями A4988 являются регулируемый ток, защита от перегрузки и перегрева, драйвер также имеет пять вариантов микрошага (вплоть до 1/16-шага). Он работает от напряжения 8 — 35 В и может обеспечить ток до 1 А на фазу без радиатора и дополнительного охлаждения (дополнительное охлаждение необходимо при подаче тока в 2 A на каждую обмотку).

Описание:

Драйвер создан на базе микросхемы управления шаговым двигателем компании Allegro A4988, изготовленной по ДМОП-технологии с регулятором и защитой по току, поэтому мы настоятельно рекомендуем, перед использованием этого продукта,   ознакомиться со спецификацией A4988 (1MB pdf). Этот драйвер позволит управлять биполярным шаговым двигателем с выходным током до 2 А на обмотку (для получения дополнительной информации смотрите раздел о рассеивании мощности). Ниже приведены ключевые особенности драйвера:

  • Простой интерфейс управления шагом и направлением вращения электродвигателя
  • Пять различных разрешений перемещения: полный шаг, 1/2-шага, 1/4-шага, 1/8-шага, 1/16-шага
  • Регулируемый контроль тока с помощью потенциометра, позволит установить максимальный выходной ток. Это даст вам возможность использовать напряжение выше допустимого диапазона для достижения более высокой угловой скорости шага двигателя
  • Интеллектуальное управление автоматически выбирает режим регулировки затухания тока (медленный и быстрый режимы)
  • Защитное отключение при перегреве и перегрузке по току, а также блокировка питания при пониженном напряжении
  • Защита от короткого замыкания на землю, защита от замыкания в нагрузке

Обратите внимание, что Pololu производит несколько драйверов шаговых двигателей, которые могут быть использованы в качестве альтернативы этого модуля. У драйвера шагового двигателя Pololu A4988 Black Edition производительность на 20% выше, и за исключением тепловых характеристик, Black Edition, и данная (зеленая) плата являются взаимозаменяемыми. Есть также большая версия драйвера Pololu на A4988, которая имеет защиту от обратной мощности на главном входе питания, а также встроенной 5 В и 3,3 В стабилизаторы напряжения, которые устраняют необходимость в покупке отдельного питания для логики и двигателей. Платы Pololu на DRV8825 предлагают на около 50% более высокую производительность в более широком диапазоне напряжений и с несколькими дополнительными функциями, в то время как платы на DRV8834 работают с двигателями с напряжением питания от 2,5 В; любую из этих плат можно использовать в качестве альтернативы этого драйвера во многих приложениях.

Использование:

Соединение с источником питания:

Для работы с драйвером необходимо питание логического уровня (3 — 5,5 В), подаваемое на выводы VDD и GND, а также питание двигателя (8 — 35 В) на выводы VMOT и GND. Чтобы обеспечить необходимый потребляемый ток (при пиковых до 4 А), необходимо поставить конденсаторы для гальванической развязки как можно ближе к плате.

Внимание: В плате используются керамические конденсаторы с низким эквивалентным последовательным сопротивлением, что делает её уязвимой для индуктивно-ёмкостных скачков напряжения, особенно если питающие провода длиннее нескольких сантиметров. В некоторых случаях, эти скачки могут превысить максимально допустимое значение (35 В для A4988) и повредить плату. Одним из способов защиты платы от подобных скачков является установка большого (не меньше 47 мкФ) электролитического конденсатора между выводом питания (VMOT) и землёй близко к плате.

Соединение двигателя:

При правильном подключении, через Pololu A4988 можно управлять четырёх-, шести- и восьми- проводными шаговыми двигателями

Внимание: Соединение или разъединение шагового двигателя при включённом драйвере может привести к поломке двигателя.

Размер шага (и микрошага):

У шаговых двигателей обычно установлена конкретная величина (например 1,8° или 200 шагов на оборот), при которой достигается полный оборот в 360°. Микрошаговый драйвер, такой как A4988 позволяет увеличить разрешение за счёт возможности управления промежуточными шагами. Это достигается путём возбуждения обмоток средней величины тока. Например, управление мотором в режиме четверти шага даст двигателю с величиной 200-шагов-за-оборот уже 800 микрошагов при использовании разных уровней тока.

Разрешение (размер шага) задаётся комбинациями переключателей на входах (MS1, MS2, и MS3). С их помощью можно выбрать пять различных шагов, в соответствии с таблицей ниже. На входы MS1 и MS3 переключателя установлены 100 кОм подтягивающие на землю резисторы, а на MS2 — 50 кОм, и если оставить их не подключёнными, двигатель будет работать в полношаговом режиме. Для правильной работы в режиме микрошага необходим слабый ток (см. ниже), который обеспечивается ограничителями по току. В противном случае, промежуточные уровни будут некорректно восприниматься, и двигатель будет пропускать микрошаги.

MS1

MS2

MS3

Разрешение микрошага

Низкий

Низкий

Низкий

Полный шаг

Высокий

Низкий

Низкий

1/2 шага

Низкий

Высокий

Низкий

1/4 шага

Высокий

Высокий

Низкий

1/8 шага

Высокий

Высокий

Высокий

1/16 шага


Входы управления:

Каждый импульс на входе STEP соответствует одному микрошагу двигателя, направление вращения которого зависит от сигнала на выводе DIR. Обратите внимание, что выводы STEP и DIR не подтянуты к какому-либо конкретному внутреннему напряжению, поэтому вы не должны оставлять эти выводы плавающими при создании приложений. Если вы просто хотите вращать двигатель в одном направлении, вы можете соединить DIR непосредственно с VCC или GND. Чип имеет три различных входа для управления состоянием питания: RST, SLP и EN. Дополнительные сведения об этих состояниях см. в техническом описании. Обратите внимание, что вывод RST плавает; если вы его не используете, вы можете подключить его к соседнему контакту SLP на печатной плате, чтобы подать на него высокий уровень и включить плату.

   ePN Cashback — сервис, который возвращает часть денег с покупок, сделанных в интернет магазинах, представленных в ePN Cashback

Ограничение тока:

Для достижения высокой скорости шага, питания двигателя, как правило, гораздо выше, чем это было бы допустимо без активного ограничения тока. Например, типичный шаговый двигатель может иметь максимальный ток 1 А с 5 Ом; сопротивлением обмотки, отсюда максимально допустимое питание двигателя равно 5 В (U=I*R). Использование же такого двигателя с питанием 12 В позволит повысить скорость шага. Однако чтобы предотвратить повреждение двигателя, необходимо ограничить ток до уровня ниже 1 А.

Pololu A4988 поддерживает активное ограничение тока, которое можно установить подстроечным потенциометром на плате. Один из способов установить предельный ток — подключить драйвер в полношаговый режим и измерять ток, протекающий через одну обмотку двигателя без синхронизации по входу STEP. Измеренный ток будет равен 0,7 части предельного тока (так как обе обмотки всегда ограничиваются примерно на 70% от текущей настройки предельного тока в полношаговом режиме). Учтите, что при изменении логического напряжения Vdd, на другое значение, изменит предельный ток, поскольку напряжение на выводе «ref» является функцией Vdd.

Еще один способ установить предельный ток – измерить напряжение на выводе «ref» и вычислить полученное ограничение тока (резисторы SENSE равны 0,05 Ом). Напряжение вывода доступно через металлизированное сквозное отверстие (в кружке на шёлкографии печатной платы). Ограничение тока относится к опорному напряжению следующим образом:

Current Limit = VREF × 2,5

Например: опорное напряжение равно 0,3 В, предельный ток 0,75 А. Как упоминалось выше, в режиме полного шага, ток через катушки ограничен 70% от текущего предела, поэтому, чтобы получить полный шаг тока катушки в 1 А, текущий предел должен быть 1 A / 0,7 = 1,4 А, что соответствует VREF 1,4 A / 2,5 = 0,56 В. Смотрите спецификацию A4988 для получения дополнительных сведений.

Примечание: Ток обмотки может сильно отличаться от тока источника питания, поэтому не следует измерять ток на источнике питания, чтобы установить ограничение тока. Подходящим местом для измерения тока является одна из обмоток вашего шагового двигателя.

Рекомендации по рассеиванию мощности:

Максимально допустимый ток подаваемый на обмотку, у микросхемы A4988 равен 2 A. Фактический ток, который можно подать на плату, зависит от качества охлаждения микросхемы. Плата разработана с учётом отвода тепла от микросхемы, но при токе выше 1 A на обмотку необходим теплоотвод или другое дополнительное охлаждение.

Эта плата может нагреться так, что можно получить ожог, задолго до того как перегреется сама микросхема. Будьте осторожны при обращении с платой и со всеми подключёнными к ней устройствами.

Обратите внимание, что ток, измеренный на источнике питания, как правило, не соответствует величине тока на обмотке. Так как напряжение, подаваемое на драйвер, может быть значительно выше напряжения на обмотке, то, соответственно, измеряемый ток на источнике питания может быть немного ниже, чем ток на обмотке (драйвер и обмотка в основном работают в качестве переключаемого источника с пошаговым понижением питания). Кроме того, если напряжение питания намного выше необходимого двигателю уровня для достижения требуемого тока, то скважность будет очень низкой, что также приводит к существенным различиям между средним и RMS током (среднеквадратичное значение переменного тока).

Драйвер шагового двигателя A4988 с радиатором

Драйвер шагового двигателя A4988 — простой и доступный способ управления шаговыми двигателями, может использоваться в маломощных станках ЧПУ, 3D принтерах и других устройствах с применением шаговых двигателей. 
Параметры драйвера:

  • Напряжения питания шаговых двигателей: 8…35 вольт постоянного тока
  • Дробление шага: в 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 раз
  • Протокол управления: STEP/DIR
  • Напряжение питания логики микросхемы: 3…5.5 вольт постоянного тока
  • Защита от
    • перегрева
    • перегрузки по току
    • пониженного напряжения
    • короткого замыкания на землю
    • короткого замыкания обмоток двигателя
  • Максимальный ток на фазу: до 1 ампер без радиатора, до 2 ампер с радиатором
  • Интеллектуальное управление режимом затухания тока
  • Габариты модуля: 20*15*10 мм
  • Габариты радиатора: 9*5*9 мм

 В основе драйвера шагового двигателя — специализированная микросхема А4988, которая включает в себя транслятор интерфеса STEP/DIR , калькулятор микрошага, схему огрнаичения тока, два Н-моста из полевых транзисторов в защитными диодами и драйверы для них.

Диаграма А4988:

   

Рекомендуемая даташитом схема подключения микросхемы А4988:

   

Реальная принципиальная схема драйвера А4988:

   

Расположение выводов:

   

Подключение драйвера (на примере использования ШД NEMA17 и Arduino Uno в качестве управляющего микроконтроллера):

   

Чтобы использовать драйвер необходимо выполнить следующие действия:

1. Подключить шаговый двигатель.

Подключение шагового двигателя производится напрямую к выводом драйвера 1A-1B и 2A-2B. Стоит отметить, что драйвер предназначен для подключения биполярных шаговых двигателей, имеющих две обмотки. Но этот драйвер также можно использовать и с униполярными двигателями. Как подключить униполярные двигатели к биполярному шаговому двигателю читайте в статье на нашем сайте.

2. Подать питание.

Драйвер требует двойного питания: 3-5 вольт для работы логической части микросхемы (выводы Vdd и GND) и 8-35 вольт (в зависимости от используемого шагового двигателя) для силовой части (выводы Vmot и GND). На примере выше питание логической части осуществляется от платы Arduino Uno и составляет 5 вольт. Питание силовой части рекомендуется осуществлять от отдельного блока питания. Кроме того, рекомендуется устанавливать электролитический конденсатор в цепи питания силовой части, емкостью не менее 470 микрафарад и рабочим напряжением выше напряжения питания силовой части.

3. Установить режим микрошага.

Современные шаговые двигатели позволяют управлять углом поворота оси с достаточно большой точностью. Например, шаговый двигатель типоразмера NEMA17 имеет показатель в 200 шагов на оборот вала двигателя, что соответствует минимальному углу 1.8 градуса. Для некоторых задач такой точности может оказаться недостаточно. Более того, сейчас ещё можно встретить устаревшие шаговые двигатели (как правило униполярные, применявшиеся в матричных принтерах), которые имеют всего 48 шагов на оборот (7.5 градусов на шаг). К тому же шаговый двигатель между этими фиксированными положениями перемещается рывками. Для увеличения точности позиционирования и уменьшения рывков при перемещении используют функцию микрошага — разбиение одного шага на несколько частей. Драйвет А4988 способен делить шаги двигателя в 2, 4, 8 или 16 раз, что позволяет получить до 16 раз более точное позиционирование угла поворота (0.1125 градуса при делении на 16) и сгладить рывки перемещения. Для установки микрошага используются выводы MS1-3. Эти выводы подтянуты к «земле» встроенными в драйвер резисторами и по умолчанию принимают значение логического нуля. Для активации дробления шага необходимо подключить выводы MS1-3 к положительному полюсу питания логической части (3-5 вольт). Для вычисления величины деления микрошага используется следующая таблица:

 
MS1 MS2 MS3  Шаг
0 0 0 полный шаг
1 0 0 1/2 шага
0 1 0 1/4 шага
1 1 0 1/8 шага 
1 1 1 1/16 шага
 

На примере подключения выше все конфигурационные выводы подтянуты к положительному полюсу питания логической части, что дает дробление шага в 16 раз. При включении дробления шага сигнал на выходе силовой части драйвера принимает форму ступенчатой синусоиды (изображена зеленым цветом), пример на изображении ниже. Сигнал на входе STEP изображен в нижней части осциллограммы синим цветом и представляет собой прямоугольные импульсы. Данная осциллограмма отлично иллюстрирует функцию дробления шага драйверами шагового мотора.

   

Более подробные осциллограммы для каждого режима дробления шага приведены на страницах 14-16 даташита на микросхему А4988.

4. Установить конфигурацию работы драйвера.

Кроме входов MS1-3 драйвер А4988 имеет три входа конфигурации, которые управляют питанием драйвера:

  • SLEEP — подача низкого логического уровня переводит микросхему драйвера в спящий режим, подача высокого логического уровня выводит драйвер из спящего режима. Но на самом деле подача высокого логического уровня не нужна,так-как вывод SLEEP подтянут к положительному полюсу логической части питания драйвера через внутренний резистор. 
  • RESET — подача низкого логического уровня сбрасывает логику микросхемы (транслятор) в предопределенное состояние. Также, пока на выводе RESET присутствует логическая единица драйвер игнорирует все входящщие сигналы управления. Зачастую вход RESET не используют для сброса транслятора и соединяют его с выводом SLEEP на котором присутствует логическая 1, что и изображено на вышепреведенной схеме подключения.
  • ENABLE — вход включения драйвера, активируется логическим 0 (присутствует по умолчанию), логическая 1 запрещает работу драйвера. Данный вывод можно не использовать, так как встроенный подтягивающий резистор всегда разрешает работу драйвера, тем не менее в ЧПУ станках и 3D принтерах данный вывод активно используется для разблокировки шаговых двигателей для ручного перемещения без обесточивания всего станка, либо для снижения энергопотребления.

5. Настроить ограничение силы тока шаговых двигателей.

Важно ограничить силу тока, протекающего через обмотки шагового двигателя. Для этого на плате драйвера предусмотрен подстроечный резистор, который задает опорное напряжение на выводе 17 микросхемы А4988. Далее, микросхема A4988 на основе опорного напряжения и данных, полученных по каналам обратной связи, ограничивает силу тока на обмотках шагового двигателя.

Правильно установить силу тока нам поможет даташит, который предлагает формулу для расчета тока: ITripMAX = Vref / ( 8 * Rs), где Vref — напряжение на входе 17 микросхемы драйвера, Rs — номинал резисторов R7 и R8 (см. принципиальную схему драйвера), которые могут иметь номинал 0,1 или 0,05 Ом. Необходимую силу тока можно получить из даташита на шаговый двигатель, номинал сопротивления Rs также известен, поэтому формула приобретает вид Vref = ITripMAX * 8 * Rs

Для примера я приведу расчет опорного напряжения для шагового двигателя NEMA 17 OK42STh43-1334A, который имеет номинальный ток 1.33A. Сопротивления Rs в моем случае имеют номинал 0,1 Ом, поэтому опорное напряжение равно 1,33*0,1*8= 1,064 вольт. Но в таком случае шаговый двигатель будет работать не пределе своих возможностей, поэтому рекомендуется ограничить ток 70% от максимального, а это значит, что полученное опорное напряжение необходимо умножить на 0.7, и в итоге я получаю 1,064*0,7 = 0,7448 вольт.

Чтобы измерить опорное напряжение, необходимо измерить напряжение между выводом GND и центральной частью подстроечного резистора, при необходимости подстраивая резистор в определенное положение.

Работа без радиатора допустима при токе не более 1 ампера, но в любом случае мы рекомендуем использовать радиатор, поставляющийся в комплекте с драйвером, а при необходимости использовать активное воздушное охлаждение.

   

6. Подать управляющие сигналы.

Управление мотором осуществляется по протоколу STEP/DIR, сигналы которого подаются на одноименные выводы драйвера.

  • DIR (direction) — задает направление вращения шагового двигателя. Направление вращения зависит не только от значения на входе DIR, но и от полярности подключения обмоток шагового двигателя. Если шаговый двигатель вращается не в ту сторону, то можно изменить значение на входе DIR, либо поменять местами выводы одной из обмоток шагового двигателя.
  • STEP — импульс шага, представляет собой прямоугольные импульсы. Один импульс шага поварачивает вал шагового двигателя на определенный угол, например, для двигателей типоразмера Nema17 на 1.8 градусов при отключенном дроблении шага. При включенном дроблении шага угол поворота на один шаг уменьшается пропорционально значению дробления шага.

Стоит отметить, что напряжение импульсов STEP/DIR не должно превышать 5,5 вольт. Источниками управляющих импульсов могут служить как микроконтроллеры, так и простые генераторы прямоугольных импульсов, например, мультивибраторы.

В случае использования драйвера А4988 со специализированными платами для управления станками ЧПУ и 3D принтерами из всех вышеперечисленных шагов подключения драйвера необходимо только осуществить настройку силы тока, так-как остальные нюансы подключения шагового двигателя учтены при проектировании печатной платы.

 

 

Ардуино и микросхемы | Модуль драйвера двигателя A4988 с радиатором

Описание Модуля Контроллера шагового двигателя «A4988»

Модуль шагового двигателя для проектов Ардуино и, в особенности, для проектов создания 3D-принтера создан на базе чипа «A4988» от фирмы «Allegro«. Этот чип адапьтрован для питания как в 3,3 вольта, так и в 5 вольт. Схема подключения показана ниже:

Дробление шага двигателя происходит на контактах «MS1,MS2,MS3»

 MS1   MS2  MS3  Дробление
    L     L     L  1
    H     L     L 1/2
    L     H     L 1/4
    H     H     L 1/8
    H     H     H 1/16

 

Очень подробно описана работа «Модуля контроллера шагового двигателя» по этой ссылке.

Подробные характеристики самого чипа «A4988» Вы можете посмотреть в приложенном PDF-файле.

В нашем магазине существует гибкая система скидок для постоянных и оптовых покупателей. Цену и наличие уточняйте по телефону. Заказать доставку по Москве Вы можете на сайте компании «Dostavista«. 

 

 

Slow, Fast и Mixed decay для драйвера A4988: elchupanibrei — LiveJournal

Пытался немножко разобраться с режимами Slow, Fast, Mixed decay для A4988 и вот что получилось. Для начала немного школьной физики. Из-за того что любая катушка имеет ЭДС самоиндукции, ток в ней не может нарастать мгновенно. Шаговый двигатель управляется током, а не напряжением. Поехали.

На рисунке показан H-Bridge и ток идущий от Vbat, через Q1, обмотку двигателя, Q4 и землю — мотор делает шаг. На самом у шаговика две обмотки и все намного сложнее, но мы пока опустим эти подробности.


вращение
Любой H-Bridge нуждается в операции break-before-make, чтобы предотвратить короткое замыкания (появление сквозных токов) при переключении транзисторов. Время для break-before-make называется dead-time — в этот промежуток все транзисторы закрыты. Если закрыть Q1 и Q4 вся энергия запасенная в катушке начнет медленно рассасываться через защитные диоды D2 и D3. Это не очень хорошо если вы планируете вращать ротор с большой скоростью и высокой точностью.

Вот тут и появляется режим быстрого затухания/Fast decay. Он позволяет очень быстро рассеивать запасенную энергию в катушках до нуля. Для этого мы откроем Q2 и Q3 подавая на обмотку напряжение питания, но с обратной полярностью по отношению к току самоиндукции. Ток резко падает, блок питания нагревается.


Fast decay
Как правило Fast decay используется для двигателей с высокой индуктивностью (способных запасать большое количество энергии), высокой скоростью движения или при высоких микро шагах, где для удержания ротора в промежуточных значениях нужно очень быстро изменять ток в обмотках с высокой точностью. Упрощенно Fast decay выглядит так:
Fast decay
Где tON это вращение, а tOFF это подача на обмотку Vbat. Драйвер пытается удерживать ток Target current.

В режиме медленного затухания/Slow decay вместо Q1, Q4 открывают Q2 и Q4. Ток рассеивается в виде тепла на катушке и сопротивлениях переходов Q2 и Q4. Это способ медленнее чем Fast decay, но быстрее чем через диоды.


Slow decay
Slow decay используют в режиме full-step. Размах пульсаций минимальный (меньше громкость писка от двигателей), увеличивается крутящий момент из-за того, что средний ток протекающий через обмотку больше, чем при Fast decay с его высокими пульсациями. Упрощенно Slow decay выглядит так.
Slow decay
Где tON это вращение, а tOFF это сброс энергии запасенной в катушке. Драйвер пытается удерживать ток Target current.

Ни один двух методов не подходит для режима micro-stepping. Fast decay слишком быстр, а Slow decay слишком медленный. Поэтому используют Mixed decay — винегрет из обоих. Драйвер сначала применяет Fast decay, а потом переходит на более медленный Slow decay чтоб бы поймать ток в обмотке с более высокой точностью. Вот как это выглядит.


Mixed decay
Недостатки micro-stepping — потеря на 8%..10% крутящего момента и потеря абсолютной точности позиционирования по сравнению с full-step. Преимущества — увеличение относительной точности позиционирования, плавность хода и тишина (если правильно подобран тип затухания/decay mode).

Небольшое пояснение про абсолютную и относительную точность. Возьмем для примера шаговый двигатель с углом поворота 1.8° на шаг (200 шагов на полный оборот) и попробуем нарисовать круг диаметром 300мм. Он будет представлять нечто из 200 точек соединенных прямыми линями. Это называется относительная точность. Теперь если через противоположные точки провести линию и измерить диаметр мы получим 300мм. Это называется абсолютная точность. Возьмем тот же двигатель, но с микро шагом 1/16 (3200 шагов на полный оборот). Круг диаметром 300мм будет представлять из себя 3200 точек соединенных прямыми линями и выглядеть как круг. Это относительная точность. Теперь если через противоположные точки провести линию и измерить диаметр мы вряд ли получим 300мм. Это абсолютная точность.

Теперь объясню почему на микрошагах вряд ли получится диаметр 300мм. Низкое качество двигателей и неправильная комбинация механизм + мотор наше все. Народ ломится за углом и моментом, но забывают про момент инерции. Если отношение между моментом инерции ротора и моментом инерции мехаизма больше 1:10, вы никогда не обеспечите четкое позиционирование ротора. Представать груз на резинке. Резинка — это момент инерции ротора, а моментом инерции механизма является ваш груз. Теперь пытайтесь быстро перемещать груз вверх-вниз и фиксировать его в 1см от земли. Удар об пол гарантирован. Добавим сюда дешевые двигатели не способные повернуть ротор на маленький микро шаг, зазоры и силы трения в механизмах. Народ меняет шариковые линейные подшипники с коэффициентом трения 0.002 на пластиковые втулки с коэффициентом трения 0.2. Разница в 100 раз!!! За то тихо, говорят они. И таких примеров сотни. В 99.99% случаев микро шаги они не для абсолютной точности, они для плавности и уменьшения шума от chopping frequency.

У драйвера A4988 за выбор Slow, Fast или Mixed decay отвечает 13 нога/ROSC.


Allegro A4988 pinout
Если ROSC замкнуть на +V: tOFF всегда 30мкс, Slow decay в режиме full-step и Automatic Mixed decay (комбинация из Slow decay + Mixed decay) в режиме micro-stepping. В сочетании медленное + быстрое затухание, Slow decay применяется если обмотки «заряжаются» — энергии закачивается больше чем рассеивается. Mixed decay применяется если обмотки «разряжаются» — энергии рассеивается больше чем закачивается.
ROSC замкнут на +V или ROSC подключен к GND через резистор
Если ROSC замкнуть на GND: tOFF всегда 30мкс и Mixed decay при любых типах шагов.
ROSC замкнут на GND
Если ROSC подключить к GND через резистор: tOFF (в микросекундах) рассчитывается по формуле, Slow decay в режиме full-step и Automatic Mixed decay (комбинация из Slow decay + Mixed decay) в режиме micro-stepping.

tOFF = Rrosc(в омах) / 825


Если Rrosc = 25кОм, tOFF получается 30мкс.

Если сильно увеличить горизонтальный кусок синусоиды соответствующей одному микро шагу он будет состоять из МНОЖЕСТВА пилообразных сигналов длительностью tON + tOFF. Драйвер A4988 в Mixed decay в течении 31.25% от tOFF будет пытаться удержать ток, расходуя ЭДС самоиндукции в режиме Fast decay, а оставшееся время будет ограничивать ток в режиме Slow decay превращая его в тепло.


сильно увеличенный горизонтальный кусок синусоиды A4988
Частота на которой работает шаговый двигатель равна сумме tOFF + tON и называется — chopping frequency. Если она низкая двигатели начинают противно пищать. Если очень высокая, драйвер начинает сильно греться. Чтоб увеличить частоту ШИМ и вывести писк за порог слышимости нужно использовать более высокое напряжение питания, которое сокращает время включения tON или уменьшать tOFF. Однако все не так просто…

Максимальное время включения on time/tON зависит от того, сколько времени потребуется, чтобы ток снова поднялся до порога ITripMax. На китайских платах ITripMax устаналивается подстоечником соединенным с 17 ногой REF. Компаратор сравнивает падение напряжения на шунтах Rs1, Rs2 с напряжением сформированным ЦАП и REF


блок схема драйвера A4988
Так на 1-м и 17-м шаге ток через одну обмотку будет раен 0, а через вторую 100% от ITripMax.
таблица транслятора для A4988
Напряжение двигателя может быть любым, драйвер не даст подняться току выше ITripMax. Однако, чем больше напряжение тем быстрее нарастает ток в катушке, тем выше ускорение ротора и механики. Формулы в доказательство.

Минимальное время включения on time/tON связанно с длительностью периода импульсов STEP. Эти импульсы генерируются платой управления и не могут быть меньше 2мкс = 1мкс высокий уровень + 1мкс низкий уровень. Потому что A4988 всегда на 1мкс отключает компаратор, измеряющий ток через обмотку. Драйвер на время tBLANK слепнет и не способен контролировать ток. Сделано это для предотвращения ложного срабатывания защиты по току/Over-current Protection из-за обратных выбросов токов восстановления диодов и переходных процессов в нагрузке. Время на которое драйвер слепнет и есть наш минимальный tON.

Если использовать слишком высокое напряжение питания, то промежуток tON = 1мкс может оказаться слишком длинным для МАЛЕНЬКИХ токов, а промежуток tOFF слишком коротким для Slow decay. Представьте что вы захотели измерить расстояние до машины и моргнули, открыли глаза, а машины уже нет. Это очень хорошо видно на следующем графике.


пропуски шагов в режиме Automatic Mixed decay
Пропуск микрошага получается между 17 и 18 шагом — ток в одной из обмоток близок к нулю (смотри таблицу транслятора) и драйвер находится в Slow decay. Минимальное время tON = tBLANK оказывается слишком длинным — ток в катушке за это время успевает улететь за расчетные 9.80% от ITripMax для 18 шага. Включается компаратор и драйвер пытается вернуть ток с помощью медленного Slow decay, но не успевает, потому что не хватает времени tOFF. На 19 шаге ток увеличится, но в это раз он не уходит далеко за 19.51% от ITripMax и Slow decay хватает tOFF вернуть его за буйки.

И вроде бы решение проблемы очевидно — надо увеличить tOFF в Slow decay. Однако все не так просто… Вместе с tOFF мы увеличиваем Fast decay часть в режиме Mixed decay, который 31.25% от tOFF. Если Fast decay будет слишком длинным, то появится сильная пульсация тока в Mixed decay — утолщения на осциллограмме во 2-й и 4-й четвертях. Как альтернативный вариант можно пообовать  уменьшить напряжение или заменить двигатели на более индуктивные.

Пора переходить к практике. Вот так выглядит сигнал на обмотке выдаваемый A4988 при напряжении 12в, в режиме 1/16 micro-stepping, ITripMax 0.8А, частота импульсов STEP 50Гц (эквивалентно скорости перемещения 30мм/мин) и ROSC подключен к GND через резистор 10кОм.


пропуски шагов в режиме Automatic Mixed decay c ROSC 10кОм
Подключим между A4988 и мотором плату TL Smoother, которую придумал cabristor.
схема TL Smoother
Вот таким становится сигнал после шайтан-схемы. Пропуски ушли.
режим Automatic Mixed decay c ROSC 10кОм и TL Smoother
Происходит это из за того, что на 2-х диодах падает 1.4в и обмотки питаются от 10.6в соответственно по закону ома ток через катушки меньше. Драйвер A4988 об этом ничего не знает, его цепи работают от 12в и все значения чип берет для большего тока. Поэтому длительность tOFF в Slow decay взятая для энергии запасенной от 12в, оказывается достаточно продолжительной для сброса энергии в катушке, подключенной к 10.6в. Как тебе такое Илон Маск? Улетевший ток успевает вернуться к 9.80% от ITripMax.

Теперь отключим TL Smoother и замени резистор 10кОм на 47кОм. В Slow decay пропуски ушли, но появился расколбас тока в Mixed decay.


режим Automatic Mixed decay c ROSC 47кОм
Происходит это из-за того, что теперь Fast decay, равный 31.25% от tOFF, оказался слишком длинным. Регулировка в Mixed decay происходит очень быстро, поэтому на синусоиде такие утолщения. Кстати именно эти колебания тока и вызываю сильный писк мотора. Нужно искать такой номинал резистора Rrosc при котором на slow decay еще нет пропусков, а на Mixed decay еще не сильно разносит Fast decay часть. Сразу огорчу, идеальной синусоиды не получится, но 90% от идеала запросто. Вот вам живая гифка в доказательство того, что это возможно.
подбор резистора Rrosc
Как по мне, решение с TL Smoother не очень — слишком много уходит на нагрев диодов. Глупо использовать драйвер с высоким КПД, а потом рассеивать кучу энергии в тепло. Решение с резистором Rrosc выглядит элегантнее и дешевле в 100 раз, но допускаю что TL Smoother может победить. Все будет зависеть от уровня и противности писка на низких скоростях. Чем больше Rosc тем меньше частота переключения — можно запросто уползти в звуковой диапазон.

Для всех владельцев А4988 есть другой метод — замена микросхемы на drop in replacement A5985 с патентованной функцией Adaptive Percent Fast Decay (APFD) устраняющей проблему детектирования малых токов в режиме микро шагов. Цена сопоставима с TL Smoother, есть в наличии на Digi-Key.

Еще один повод поменять на А4988 — на форумах давно сомневаются, что царь то настоящий. Ну не могут готовые шилды на али стоить в несколько раз дешевле закупочной цены одной микросхемы в партиях от 1000 штук. Может поэтому глюки и ужасная работа драйвера? Кстати я его нашел — HR4988. Подключение как у A4988, но умеет делить шаг аж 1/128!!! Не понятно только зачем? Уже на скоростях 200 мм/сек скважность сигнала STEP в режиме 1/16 шага 20кГц. Кормить такой частотой 4-е двигателя не каждая Arduino со спагетти-кодом сможет. А еще расчет координат, PID стола, вывод на экран, парсер g-code и вот 8-bit ATmega встает колом. Особо одаренные еще умудряются Octoprint навесить, создавая нехилый трафик по uart.

И таки да Allegro А4988 лучше чем Texas Instruments DRV8825, хотя бы потому что tBLANK 1мкс, а не 3.75мкс. Драйвер от Allegro пропустит меньше микро шагов.

Ну и о шумах. Вот эти все замыкания ЭДС катушек двигателя на блок питания, вызывают микро КЗ. Появляются шумы. Обычно для борьбы с ними возле каждого драйвера ставят большой электролит. Кто мешает поставить еще 1000мкф параллельно клеммам питания материнской платы. У меня БП на 24в и вместе с электролитом добавил MOV на 25в и TVS на 30в.


шумы в блоке питания при включенных моторах
Всем хорошей печати.

UDP: Пролетел с заменой A4988 на A5985 в MKS Robin Mini. Datasheet на A5985 обещал drop in replacement. На деле оказалось, что никакого drop in replacement нет — ноги и установка шагов не совпадает. К тому же на моей плате MKS Robin Mini все выводы MS, MS2, MS3 посажены 5 вольт, что соответствует 16 микро шагам на A4988 и только 8 на A5985. При первом включении голова со всей дури уехала в стол. Вот и доверяй потом этим datasheet.

UDP2: Попытался подобрать резистор Rrosc — получить красивую синусойду не удалось. Перевел драйвер в Mixed decay и все стало красиво. На деталях пропал salmon skin эффект.

Модуль драйвера принтера 3D низкой цены в Китае A4988 Reprap Driver Stepper Motor — Предложение

Модуль драйвера 3D-принтера A4988 Драйвер шагового двигателя Reprap

Описание товара

A4988 — это полноценный микрошаговый драйвер со встроенным преобразователем для удобства эксплуатации. Продукт работает с биполярными шаговыми двигателями в полном, половинном, 1/4, 1/8 и 1/16 шаговом режимах с выходной мощностью привода до 35 В и ± 1 А. A4988 включает в себя стабилизатор тока с фиксированным временем отключения, который работает в режим медленного или смешанного ослабления. Конвертер является ключом к простоте реализации A4988. Просто введите импульс на «шаговый» вход, чтобы привести двигатель в движение микрошаг. Не требуется таблицы последовательности фаз, высокочастотной линии управления или программирования сложных интерфейсов. Интерфейс A4988 идеально подходит для приложений, где сложные микропроцессоры недоступны или перегружены.

Регулятор прерывания в A4988 автоматически выбирает текущий режим затухания (медленный или смешанный) во время микрошагового режима. В режиме смешанного затухания устройство изначально настроено на быстрое затухание в течение частично фиксированного времени простоя, а затем медленное затухание в течение оставшегося времени простоя. Гибридные схемы управления током ослабления снижают слышимый шум двигателя, повышают точность шага и снижают энергопотребление. Предусмотрена внутренняя схема управления синхронным выпрямлением для улучшения потребления энергии во время работы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Защита внутренней цепи включает в себя: тепловое отключение с гистерезисом, блокировку пониженного напряжения (UVLO) и защиту от перекрестного тока. Никакой специальной последовательности мощности не требуется.

A4988 доступен в корпусе QFN для поверхностного монтажа (ES) размером 5 мм × 5 мм и имеет номинальную общую высоту упаковки 0,90 мм с открытым радиатором для улучшенного рассеивания тепла. Упаковка не содержит свинца (Pb) (суффикс –T) со 100% -ным матовым оловянным каркасом.

Особенности и преимущества

, Низкий выход RDS (вкл)

, Автоматическое обнаружение / выбор режима затухания тока

, Смешанный и медленный режим затухания тока

, Низкое рассеивание мощности синхронного выпрямления

, Внутренний UVLO

, Защита от перекрестного тока

, 3.3 и 5 В совместимые логические источники питания

, Схема термического отключения

, Защита от короткого замыкания на землю

, Защита от короткого замыкания нагрузки

, Пять дополнительных ступенчатых режимов: полный, 1/2, 1/4, 1/8 и 1/16

О нас

Наша компания профессионально поставляет все виды электронных компонентов, таких как ИС, светодиоды, диоды, транзисторы, стабилитроны, модули, конденсаторы, термисторы и т. Д.

Мы имеем дело с такими брендами, как ALTERA CYPRESS, AD TI ST INFINEON FAIRCHILD, XILINX и так далее.

Некоторые из наших клиентов сотрудничают с нами на протяжении многих лет.

Мы будем очень признательны, если вы захотите отправить нам свои ежедневные запросы.

Мы предложим вам лучшие цены с лучшими качественными продуктами и предоставим вам лучший сервис.

Hot Tags: Модуль драйвера 3D-принтера A4988 Драйвер шагового двигателя Reprap, Китай, опт, дешево, цитата, низкая цена, в наличии

Контроллер (драйвер) шагового двигателя DRV8825

Общие сведения о ШД

Вот тут — описание изготовления контроллера ШД на PICе, довольно подробно описано, что такое биполярные ШД и униполярные ШД, сколько и каких выходов у ШД, принципы работы.

Описание, схема подключения

DRV8825 — step/dir контроллер биполярного ШД, с выходным током до 2.3А (с радиатором) и до 1.5А — без радиатора. Поддерживает режимы микрошага до 1/32.

Документация на микросхему в формате PDF (на pololu.com) — DRV8825 Stepper Motor Controller IC

Описание платы и её подключение — freedelivery.in.ua, kosmodrom.com.ua, masterkit.ru. На мастерките описание какое-то странное — !FAULT (вроде же выход) зачем-то подключен на +3-5В, SLP и RST замкнуты, но на них ничего не подано.

На polulu.com картинка тоже не похожа на мастеркитовскую.

Хотя для драйвера на A4988 на polulu.com картинка похожа на мастеркитовскую, только вместо !FAULT присутствует VDD.

Странно, по идее, эти модули совместимы по контактам. Хотя, на мастерките на «материнской» плате какие-то перемычки видны, видимо они и отвечают за настройку мат. платы под плату драйвера. Похоже, на мастерките спутали схемы и не то выложили.

Нужен ли конденсатор на силовой шине, если у меня в БП стоит на 6800uF? Попробую без него. Или не стоит?

Справка по типам драйверов

L298 — это просто ключи по схеме H-моста.
A3957 — это тоже Н-мосты аналогичные верхним.
A4988 — это Н-мосты, но уже слушающие по двум провода Направление Шагать DIR STEP.
DRV8825 — аналогично A4988, но токи держит побольше, и у китайских вариантов A4988 вроде неправильно подобраны номиналы, из-за чего диапазон токов можно настраивать не полностью. У китайских плат на DRV8825 такой проблемы вроде нет.

Настройка выходного тока

Выходной ток задается резистором R3 и определяется по формуле: I = 2xU. Напряжение U измеряется на переходном отверстии рядом с микросхемой.

Настройка микрошага

Входы M0, M1, M2 — внутрисхемно подтянуты к земле (pulldown), и по умолчанию сигнал можно не подавать. При этом схема будет работать в полношаговом режиме.
M2 M1 M0 STEP MODE
0 0 0 Full step (2-phase excitation) with 71% current
0 0 1 1/2 step (1-2 phase excitation)
0 1 0 1/4 step (W1-2 phase excitation)
0 1 1 8 microsteps/step
1 0 0 16 microsteps/step
1 0 1 32 microsteps/step
1 1 0 32 microsteps/step
1 1 1 32 microsteps/step

PS Хорошее описание драйверов ШД — http://reprap.org/wiki/A4988_vs_DRV8825_Chinese_Stepper_Driver_Boards/ru
И тут есть про ШД — http://3dtoday.ru/blogs/akdzg/plug-electronics-ramps-14-3d-printer-for-example-mendel90/
Интересное обсуждение разного тут — http://arduino.ru/forum/apparatnye-voprosy/upravlenie-shagovym-dvigatelem-cd-privoda
Кроме А4988 и DRV8825 есть еще Easy Driver A3967 с током до 750мА.

A4988 Держатель драйвера шагового двигателя (контакты заглушки припаяны)

Да. Чтобы не повредить шаговый двигатель, не превышайте номинальный ток , который в данном случае составляет 600 мА. Драйверы шагового двигателя A4988 позволяют ограничивать максимальный ток, поэтому, пока вы устанавливаете предел ниже номинального тока, вы будете в пределах спецификации для вашего двигателя, даже если напряжение превышает номинальное напряжение. Номинальное напряжение — это просто напряжение, при котором каждая катушка потребляет номинальный ток, поэтому катушки вашего шагового двигателя будут потреблять 600 мА при 3.9 В. Использование более высокого напряжения наряду с активным ограничением тока позволяет току нарастать быстрее, что позволяет достичь более высокой скорости шага, чем при номинальном напряжении.

Если вы хотите использовать более низкое напряжение питания двигателя (ниже 8 В) по другим причинам, рассмотрите возможность использования нашего низковольтного держателя шагового двигателя DRV8834.

Да, это так! Установка ограничения тока на держателе драйвера шагового двигателя перед подключением двигателя имеет важное значение для обеспечения его правильной работы.Соответствующий предел тока также гарантирует, что вашему двигателю не разрешено потреблять больше тока, чем он или ваш драйвер может выдержать, поскольку это может повредить один или оба из них.

Установка ограничения тока на держателях драйверов шаговых двигателей A4988, DRV8825, DRV8824, DRV8834 и DRV8880 выполняется путем регулировки встроенного потенциометра. Мы настоятельно рекомендуем использовать мультиметр для измерения напряжения VREF при установке ограничения тока, чтобы вы могли быть уверены, что вы установили его на подходящее значение (просто поворачивать потенциометр наугад, пока все не начнет работать, — не лучший подход).В следующем видео подробно рассказывается об установке текущего лимита:

Измерение тока, потребляемого источником питания, не обязательно обеспечивает точное измерение тока катушки. Поскольку входное напряжение для драйвера может быть значительно выше, чем напряжение катушки, измеренный ток на источнике питания может быть немного ниже, чем ток катушки (драйвер и катушка в основном действуют как импульсный понижающий источник питания). Кроме того, если напряжение питания очень высокое по сравнению с тем, что требуется двигателю для достижения заданного тока, рабочий цикл будет очень низким, что также приведет к значительным различиям между средним и среднеквадратичным токами: действующий ток имеет значение для рассеивания мощности. в микросхеме, но многие блоки питания этого не показывают.Вы должны основывать свою оценку тока катушки на установленном предельном токе или путем измерения фактических токов катушки.

Обратите внимание, что хотя микросхема драйвера A4988 способна выдавать 2 А на катушку, микросхема сама по себе будет перегреваться при более низких токах. Печатная плата несущей платы помогает отводить тепло от ИС, но мы обнаружили, что обычно требуется, чтобы радиатор выдавал более примерно 1 А на катушку (несущая плата A4988 Black Edition имеет четырехслойную печатную плату, которая позволяет передавать до около 1.2 А на катушку без радиатора), но это число зависит от таких факторов, как температура окружающей среды и расход воздуха. Например, герметизация трех держателей драйверов A4988 в непосредственной близости в небольшой коробке приведет к их перегреву при меньших токах, чем отдельный блок на открытом воздухе.

Ответ на этот вопрос зависит от типа вашего шагового двигателя. При работе с шаговыми двигателями обычно встречаются два типа: униполярные шаговые двигатели и биполярные шаговые двигатели. Униполярные двигатели имеют две обмотки на фазу, что позволяет реверсировать магнитное поле без изменения направления тока в катушке, что упрощает управление униполярными двигателями по сравнению с биполярными шаговыми двигателями.Недостатком является то, что только половина фазы проходит ток в любой момент времени, что снижает крутящий момент, который вы можете получить от шагового двигателя. Однако, если у вас есть соответствующая схема управления, вы можете увеличить крутящий момент шагового двигателя, используя униполярный шаговый двигатель в качестве биполярного шагового двигателя (примечание: это возможно только с 6- или 8-выводными униполярными шаговыми двигателями, но не с 5- свинцовые униполярные шаговые двигатели). Униполярные шаговые двигатели обычно имеют пять, шесть или восемь выводов.

Биполярные шаговые двигатели имеют по одной катушке на фазу и требуют более сложной схемы управления (обычно H-мост для каждой фазы).A4983 и A4988 имеют схему, необходимую для управления биполярным шаговым двигателем. Биполярные шаговые двигатели обычно имеют четыре вывода, по два на каждую катушку.

Двухфазный биполярный шаговый двигатель с четырьмя выводами.

На приведенной выше диаграмме показан стандартный биполярный шаговый двигатель. Чтобы управлять этим с помощью A4983 или A4988, подключите шаговый провод A к выходу платы 1A , шаговый провод C к выходу платы 1B , шаговый провод B к выходу платы 2A и шаговый провод D на вывод платы 2B .Дополнительную информацию см. В таблице данных A4983 / A4988.

Если у вас однополярный шаговый двигатель с шестью выводами, как показано на схеме ниже:

Двухфазный униполярный шаговый двигатель с шестью выводами.

, вы можете подключить его к A4983 или A4988 в качестве биполярного шагового двигателя, выполнив биполярные соединения, описанные в разделе выше, и оставив шаговые выводы A ’ и B’ отсоединенными. Эти выводы являются центральными отводами к двум катушкам и не используются для биполярного режима.

Если у вас восьмиконтактный униполярный шаговый двигатель, как показано на схеме ниже:

Двухфазный униполярный шаговый двигатель с восемью выводами.

у вас есть несколько вариантов подключения. Униполярный шаговый двигатель с восемью выводами имеет две катушки на фазу, и это дает вам доступ ко всем выводам катушки (в шестиконтактном униполярном двигателе вывод A ‘внутренне подключен к C’, а вывод B ‘внутренне подключен к D ‘). При работе с биполярным шаговым двигателем у вас есть возможность использовать две катушки для каждой фазы параллельно или последовательно.При их параллельном использовании вы уменьшаете индуктивность катушки, что может привести к повышению производительности, если у вас есть возможность подавать больший ток. Однако, поскольку A4983 и A4988 активно ограничивают выходной ток по фазе, вы получите только половину фазного тока, протекающего через каждую из двух параллельных катушек. При их последовательном использовании это похоже на одну катушку на фазу (например, в биполярных шаговых двигателях с четырьмя выводами или однополярных шаговых двигателях с шестью выводами, используемых в качестве биполярных шаговых двигателей). Мы рекомендуем использовать последовательное соединение.

Для параллельного соединения фазовых катушек подключите выводы шагового двигателя A, и C ‘ к выходу платы 1A , выводы шагового двигателя A’, и C к выводу платы 1B , выводы шагового двигателя B и D ‘ к выходу платы 2A и шаговые выводы B’ и D к выходу платы 2B .

Для последовательного соединения фазных катушек подключите шаговый вывод A ’ к C’ и шаговый вывод B ’ к D’ .Выводы шагового двигателя A, , C, , B, и D должны быть подключены к приводу шагового двигателя как обычно для биполярного шагового двигателя (см. Соединения биполярного шагового двигателя выше).

A4988 Держатель драйвера шагового двигателя с регуляторами напряжения

A4983 / A4988 Держатель драйвера шагового двигателя с регуляторами напряжения с размерами.

Обзор

Этот продукт является несущей платой или коммутационной платой для микрошагового драйвера Allegro A4988 DMOS с транслятором и защитой от перегрузки по току; Поэтому мы рекомендуем внимательно прочитать техническое описание A4988 (380k pdf) перед использованием этого продукта.Этот драйвер шагового двигателя позволяет вам управлять одним биполярным шаговым двигателем с выходным током до 2 А на катушку (дополнительную информацию см. В разделе , посвященном рассеянию мощности, приведенному ниже). Вот некоторые из основных функций драйвера:

  • Простой интерфейс управления шагом и направлением
  • Пять различных разрешений шага: полный шаг, полушаг, четверть шага, восьмой шаг и шестнадцатый шаг
  • Регулируемый регулятор тока позволяет вам установить максимальный выходной ток с помощью потенциометра, что позволяет вам использовать напряжения, превышающие номинальное напряжение вашего шагового двигателя, для достижения более высокой скорости шага
  • Интеллектуальное управление измельчением, которое автоматически выбирает правильный текущий режим затухания (быстрое или медленное затухание)
  • Тепловое отключение при перегреве, блокировка при пониженном напряжении и защита от перекрестного тока
  • Защита от короткого замыкания на массу и короткого замыкания нагрузки

Этот носитель имеет защиту от обратной мощности на основном входе питания и встроенные 5 В и 3.Стабилизаторы напряжения 3 В, которые устраняют необходимость в отдельных источниках питания логики и двигателя и позволяют управлять драйвером с помощью микроконтроллеров, питаемых от 5 В или 3,3 В. Мы также продаем более компактную и высокопроизводительную версию шасси A4988 без регуляторов напряжения.

Как и почти все другие несущие платы, этот продукт поставляется со всеми компонентами для поверхностного монтажа, включая микросхему драйвера A4988, установленными, как показано на рисунке продукта.

Некоторые униполярные шаговые двигатели (например, с шестью или восемью выводами) могут управляться этим драйвером как биполярные шаговые двигатели.Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с часто задаваемыми вопросами. С этим драйвером нельзя использовать униполярные двигатели с пятью выводами.

Оборудование в комплекте

Держатель драйвера шагового двигателя A4988 с регуляторами напряжения поставляется с 0,1? Штыри разъема «папа», которые можно разбить на полоски меньшего размера и припаять для использования с беспаечными макетами, или 0,1? гнездовые разъемы. Вы также можете припаять провода двигателя и другие соединения непосредственно к плате.

Использование драйвера

Минимальная электрическая схема для подключения микроконтроллера 5 В к держателю драйвера шагового двигателя A4983 / A4988 с регуляторами напряжения (полношаговый режим).

Силовые соединения

Драйвер требует, чтобы напряжение питания логики (3–5,5 В) было подключено к контактам VDD и GND, а напряжение питания двигателя (8–35 В) должно быть подключено к контактам VMOT и GND. Логическое напряжение может подаваться от внешнего источника, например, питающего логику остальной системы, или путем перемычки выхода регулятора напряжения 5 В или 3,3 В на VDD. Существуют также контактные площадки для поверхностного монтажа, которые позволяют выбирать VDD, создавая паяльную перемычку через соответствующие контактные площадки.Обратите внимание, что регуляторы драйвера также могут использоваться для питания другой электроники в системе, например, управляющего микроконтроллера.

Источник питания двигателя должен обеспечивать ожидаемые токи для используемых шаговых двигателей (пики до 4 А).

Соединения двигателя

Четырех-, шести- и восьмипроводные шаговые двигатели могут приводиться в действие A4988, если они правильно подключены; Ответ на часто задаваемые вопросы подробно объясняет правильную проводку.

Предупреждение: Подключение или отключение шагового двигателя при включенном приводе может привести к его повреждению.(В более общем плане, переустановка чего-либо, пока оно находится под напряжением, вызывает проблемы.)

Размер шага (и микрошага)

Шаговые двигатели

обычно имеют размер шага (например, 1,8 ° или 200 шагов на оборот), который применяется к полному шагу. Микрошаговый драйвер, такой как A4988, обеспечивает более высокое разрешение за счет промежуточных положений ступеней, которые достигаются за счет подачи питания на катушки с промежуточными уровнями тока.Например, управление двигателем в четвертьшаговом режиме даст двигателю с 200 шагами на оборот 800 микрошагов на оборот за счет использования четырех различных уровней тока.

Входы селектора разрешения (размера шага) (MS1, MS2 и MS3) позволяют выбрать одно из пяти разрешений шага в соответствии с приведенной ниже таблицей. MS1 и MS3 имеют внутренние понижающие резисторы 100 кОм, а MS2 имеет внутренний понижающий резистор 50 кОм, поэтому оставление этих трех выводов выбора микрошага отключенными приводит к переходу в полношаговый режим.Чтобы микрошаговые режимы работали правильно, ограничение тока должно быть установлено достаточно низким (см. Ниже), чтобы сработало ограничение тока. В противном случае промежуточные уровни тока не будут поддерживаться должным образом, и двигатель будет пропускать микрошаги.

MS1 MS2 MS3 Разрешение микрошага
Низкая Низкая Низкая Полный шаг
Высокая Низкая Низкая Полушаг
Низкая Высокая Низкая Четверть шага
Высокая Высокая Низкая Восьмая ступень
Высокая Высокая Высокая Шестнадцатый шаг

Управляющие входы

Каждый импульс на входе STEP соответствует одному микрошагу шагового двигателя в направлении, выбранном выводом DIR.Обратите внимание, что контакты STEP и DIR не подтягиваются к какому-либо определенному напряжению внутри, поэтому вы не должны оставлять ни один из этих контактов плавающим в вашем приложении. Если вам просто нужно вращение в одном направлении, вы можете связать DIR напрямую с VCC или GND. Микросхема имеет три разных входа для управления многочисленными состояниями питания: RST, SLP и EN. Подробные сведения об этих состояниях питания см. В таблице данных.

Ограничение тока

Для достижения высокой скорости шага мощность двигателя обычно намного выше, чем было бы допустимо без ограничения активного тока.Например, типичный шаговый двигатель может иметь максимальный номинальный ток 1 А с сопротивлением катушки 5 Ом, что означает максимальное напряжение питания двигателя 5 В. Использование такого двигателя с напряжением 12 В позволит увеличить скорость шага, но ток должен активно ограничиваться до менее 1 А, чтобы предотвратить повреждение двигателя.

A4988 поддерживает такое ограничение активного тока, а подстроечный потенциометр на плате может использоваться для установки ограничения тока. Один из способов установить ограничение тока — это перевести драйвер в полношаговый режим и измерить ток, протекающий через одну катушку двигателя, без синхронизации входа STEP.Измеренный ток будет в 0,7 раза больше предельного тока (поскольку обе катушки всегда включены и ограничены до 70% от установленного предела тока в полношаговом режиме). Обратите внимание, что изменение логического напряжения Vdd на другое значение приведет к изменению настройки ограничения тока, поскольку напряжение на выводе REF является функцией Vdd.

Другой способ установить ограничение тока — измерить напряжение на выводе REF и вычислить результирующий предел тока (резисторы измерения тока 0,05 Ом). Ограничение тока относится к опорному напряжению следующим образом:

Предел тока = VREF × 2.5

Так, например, если опорное напряжение составляет 0,3 В, ограничение по току составляет 0,75 А. Как упоминалось выше, в режиме полного шага ток через катушки ограничен до 70% от ограничения по току, чтобы получить полный -шаговый ток катушки 1 А, ограничение по току должно быть 1 А / 0,7 = 1,4 А, что соответствует VREF 1,4 А / 2,5 = 0,56 В. Дополнительные сведения см. в таблице данных A4988.

Примечание: Ток катушки может сильно отличаться от тока источника питания, поэтому не следует использовать ток, измеренный на источнике питания, для установки ограничения тока.Подходящее место для установки измерителя тока — это последовательно с одной из катушек шагового двигателя.

Рекомендации по рассеиванию мощности

ИС драйвера A4988 имеет максимальный номинальный ток 2 А на катушку, но фактический ток, который вы можете передать, зависит от того, насколько хорошо вы можете поддерживать ИС в холодном состоянии. Печатная плата носителя предназначена для отвода тепла от ИС, но для подачи более примерно 1 А на катушку требуется радиатор или другой метод охлаждения.

Этот продукт может получить горячего достаточно, чтобы обжечься задолго до того, как чип перегреется.Будьте осторожны при обращении с этим продуктом и другими подключенными к нему компонентами.

Обратите внимание, что измерение тока, потребляемого источником питания, обычно не дает точного измерения тока катушки. Поскольку входное напряжение для драйвера может быть значительно выше, чем напряжение катушки, измеренный ток на источнике питания может быть немного ниже, чем ток катушки (драйвер и катушка в основном действуют как импульсный понижающий источник питания). Кроме того, если напряжение питания очень высокое по сравнению с тем, что требуется двигателю для достижения заданного тока, рабочий цикл будет очень низким, что также приведет к значительным различиям между средним и среднеквадратичным токами.

Принципиальная схема

Принципиальная схема держателя шагового двигателя md09a A4988 с регуляторами.

Примечание: Эта плата представляет собой заменяемую замену оригинальной (и теперь снятой с производства) держателя драйвера шагового двигателя A4983 с регуляторами напряжения. Ключевое отличие состоит в том, что новый A4988 предлагает защиту от перегрузки по току, которой нет у A4983; в остальном он практически идентичен A4983.

Размеры

Размер: 0,7 ″ × 1,4 ″
Вес: 3,3 г 1

Общие технические условия

Минимальное рабочее напряжение: 8 В
Максимальное рабочее напряжение: 35 В
Постоянный ток на фазу: 1 А 2
Максимальный ток на фазу: 2 А 3
Минимальное логическое напряжение: 3 В 4
Максимальное логическое напряжение: 5.5 В 4
Разрешение микрошага: полный, 1/2, 1/4, 1/8 и 1/16
Защита от обратного напряжения ?: Y 5

Примечания:

1
Без дополнительных заголовков.
2
Без радиатора или принудительного воздушного потока.
3
С достаточным дополнительным охлаждением.
4
Логическое напряжение опционально может подаваться от встроенных регуляторов напряжения.
5
Только для напряжения питания двигателя (VMOT).

Рекомендуемые ссылки

Радиатор держателя драйвера шагового двигателя A4988 / A4983
A4988 Эксперименты с драйвером шагового двигателя с радиатором. Автор Arduinodabbler, июль 2012 г.
Часто задаваемые вопросы:
Я хочу управлять 3.Биполярный шаговый двигатель 9 В, 600 мА похож на этот, но ваш держатель драйвера шагового двигателя A4988 имеет минимальное рабочее напряжение 8 В. Могу ли я использовать этот драйвер, не повредив шаговый двигатель?

Да. Чтобы не повредить шаговый двигатель, не превышайте номинальный ток , который в данном случае составляет 600 мА. Драйверы шагового двигателя A4988 позволяют ограничивать максимальный ток, поэтому, пока вы устанавливаете предел ниже номинального тока, вы будете в пределах спецификации для вашего двигателя, даже если напряжение превышает номинальное напряжение.Номинальное напряжение — это просто напряжение, при котором каждая катушка потребляет номинальный ток, поэтому катушки вашего шагового двигателя будут потреблять 600 мА при 3,9 В. Использование более высокого напряжения вместе с активным ограничением тока позволяет току нарастать быстрее. , что позволяет достичь более высокой скорости шага, чем при номинальном напряжении.

Если вы хотите использовать более низкое напряжение питания двигателя (ниже 8 В) по другим причинам, рассмотрите возможность использования низковольтного держателя драйвера шагового двигателя DRV8834.

Мой драйвер шагового двигателя A4988 перегревается, но мой блок питания показывает, что он потребляет значительно меньше 1 А на катушку. Что дает?

Измерение тока, потребляемого источником питания, не обязательно обеспечивает точное измерение тока катушки. Поскольку входное напряжение для драйвера может быть значительно выше, чем напряжение катушки, измеренный ток на источнике питания может быть немного ниже, чем ток катушки (драйвер и катушка в основном действуют как импульсный понижающий источник питания).Кроме того, если напряжение питания очень высокое по сравнению с тем, что требуется двигателю для достижения заданного тока, рабочий цикл будет очень низким, что также приведет к значительным различиям между средним и среднеквадратичным токами: действующий ток имеет значение для рассеивания мощности. в микросхеме, но многие блоки питания этого не показывают. Вы должны основывать свою оценку тока катушки на установленном предельном токе или путем измерения фактических токов катушки.

Обратите внимание, что хотя микросхема драйвера A4988 способна выдавать 2 А на катушку, микросхема сама по себе будет перегреваться при более низких токах.Печатная плата несущей платы помогает отводить тепло от ИС, но мы обнаружили, что обычно требуется, чтобы радиатор выдавал более примерно 1 А на катушку (несущая плата A4988 Black Edition имеет четырехслойную печатную плату, которая позволяет передавать до около 1,2 А на катушку без радиатора), но это число зависит от таких факторов, как температура окружающей среды и расход воздуха. Например, герметизация трех держателей драйверов A4988 в непосредственной близости в небольшой коробке приведет к их перегреву при меньших токах, чем отдельный блок на открытом воздухе.

Как подключить шаговый двигатель к держателю драйвера шагового двигателя A4983 или A4988?

Ответ на этот вопрос зависит от типа вашего шагового двигателя. При работе с шаговыми двигателями обычно встречаются два типа: униполярные шаговые двигатели и биполярные шаговые двигатели. Униполярные двигатели имеют две обмотки на фазу, что позволяет реверсировать магнитное поле без изменения направления тока в катушке, что упрощает управление униполярными двигателями по сравнению с биполярными шаговыми двигателями.Недостатком является то, что только половина фазы проходит ток в любой момент времени, что снижает крутящий момент, который вы можете получить от шагового двигателя. Однако, если у вас есть соответствующая схема управления, вы можете увеличить крутящий момент шагового двигателя, используя униполярный шаговый двигатель в качестве биполярного шагового двигателя (примечание: это возможно только с 6- или 8-выводными униполярными шаговыми двигателями, но не с 5- свинцовые униполярные шаговые двигатели). Униполярные шаговые двигатели обычно имеют пять, шесть или восемь выводов.

Биполярные шаговые двигатели имеют по одной катушке на фазу и требуют более сложной схемы управления (обычно H-мост для каждой фазы).A4983 и A4988 имеют схему, необходимую для управления биполярным шаговым двигателем. Биполярные шаговые двигатели обычно имеют четыре вывода, по два на каждую катушку.

Двухфазный биполярный шаговый двигатель с четырьмя выводами.

На схеме выше показан стандартный биполярный шаговый двигатель. Чтобы управлять этим с помощью A4983 или A4988, подключите шаговый провод A к выходу платы 1A , шаговый провод C к выходу платы 1B , шаговый провод B к выходу платы 2A и шаговый провод D на вывод платы 2B .Дополнительную информацию см. В таблице данных A4983 / A4988.

Если у вас однополярный шаговый двигатель с шестью выводами, как показано на схеме ниже:

Двухфазный униполярный шаговый двигатель с шестью выводами.

, вы можете подключить его к A4983 или A4988 в качестве биполярного шагового двигателя, выполнив биполярные соединения, описанные в разделе выше, и оставив шаговые выводы A ’ и B’ отключенными.Эти выводы являются центральными отводами к двум катушкам и не используются для биполярного режима.

Если у вас восьмиконтактный униполярный шаговый двигатель, как показано на схеме ниже:

Двухфазный униполярный шаговый двигатель с восемью выводами.

у вас есть несколько вариантов подключения. Униполярный шаговый двигатель с восемью выводами имеет две катушки на фазу, и это дает вам доступ ко всем выводам катушки (в шестиконтактном униполярном двигателе вывод A ‘внутренне подключен к C’, а вывод B ‘внутренне подключен к D ‘).При работе с биполярным шаговым двигателем у вас есть возможность использовать две катушки для каждой фазы параллельно или последовательно. При их параллельном использовании вы уменьшаете индуктивность катушки, что может привести к повышению производительности, если у вас есть возможность подавать больший ток. Однако, поскольку A4983 и A4988 активно ограничивают выходной ток по фазе, вы получите только половину фазного тока, протекающего через каждую из двух параллельных катушек. При их последовательном использовании это похоже на одну катушку на фазу (например, в биполярных шаговых двигателях с четырьмя выводами или однополярных шаговых двигателях с шестью выводами, используемых в качестве биполярных шаговых двигателей).Мы рекомендуем использовать последовательное соединение.

Для параллельного соединения фазовых катушек подключите выводы шагового двигателя A, и C ‘ к выходу платы 1A , выводы шагового двигателя A’, и C к выводу платы 1B , выводы шагового двигателя B и D ‘ к выходу платы 2A и шаговые выводы B’ и D к выходу платы 2B .

Для последовательного соединения фазных катушек подключите шаговый вывод A ’ к C’ и шаговый вывод B ’ к D’ .Выводы шагового двигателя A, , C, , B, и D должны быть подключены к приводу шагового двигателя как обычно для биполярного шагового двигателя (см. Соединения биполярного шагового двигателя выше).

Как управлять шаговым двигателем с помощью драйвера A4988 и Arduino


Обзор: Управление шаговым двигателем с драйвером A4988 и Arduino

В этом руководстве мы будем управлять шаговым двигателем NEMA17 с помощью модуля драйвера A4988 и Arduino.A4988 — это микрошаговый драйвер для управления биполярными шаговыми двигателями, который имеет встроенный переводчик для упрощения работы. Таким образом, мы можем управлять шаговым двигателем с помощью всего 2 контактов от нашего контроллера. Штифт DIR будет управлять направлением вращения, а штифт STEP — шагом.

В предыдущем уроке мы изучили управление шаговым двигателем с помощью потенциометра , а также с помощью джойстика . 28BYJ-48 — это 5-проводный униполярный шаговый двигатель, который работает от 5 вольт и не требует драйвера.Но для шагового двигателя NEMA17 требуется мощность 8–35 В, так как крутящий момент слишком высок. Поэтому нам нужен модуль шагового драйвера, например A4988 или DRV8825 .


Спецификация

Для изучения этого руководства необходимы следующие компоненты. Все компоненты можно легко приобрести на Amazon . Также дается ссылка на покупку компонента .


A4988 Модуль драйвера шагового двигателя

A4988 — это полный микрошаговый драйвер двигателя со встроенным переводчиком для упрощения работы.Коммутационная плата от Allegro имеет регулируемое ограничение тока, защиту от перегрузки по току и перегреву, а также пять различных разрешений микрошага. Он работает от 8 В до 35 В и может выдавать до 1 А на фазу без радиатора или принудительного воздушного потока. Он рассчитан на 2 А на катушку при достаточном дополнительном охлаждении.

Характеристики
  1. Макс. Рабочее напряжение: 35 В
  2. Мин. Рабочее напряжение: 8 В
  3. Макс. Ток на фазу: 2A
  4. Микрошаговое разрешение: полный шаг, ½ шага, ¼ шага, 1/8 и 1/16 шага
  5. Защита от обратного напряжения: Нет
  6. Размеры: 15.5 × 20,5 мм (0,6 ″ × 0,8 ″)
  7. Защита от короткого замыкания на массу и короткого замыкания нагрузки
  8. Выходы Low RDS (ON)
  9. Схема теплового отключения
A4988 Распиновка драйвера двигателя

Драйвер A4988 имеет в общей сложности 16 контактов, а именно:

1. Контакты источника питания: Контакт включает VDD, VMOT и пару контактов GND. VDD используется для управления внутренней логической схемой, которая может составлять от 3 до 5 В, тогда как VMOT обеспечивает питание двигателя, которое может составлять от 8 до 35 В.

2. Контакты Microstep Selection: Драйвер A4988 имеет входы трехступенчатого переключателя разрешения, то есть MS1, MS2 и MS3. Установив соответствующие логические уровни для этих выводов, мы установим двигатели как минимум на одно из пяти шагов разрешения.

3. Входные контакты управления: STEP и DIR — это 2 входных контакта управления. Вход STEP контролирует микрошаги двигателя, тогда как вход DIR контролирует направление вращения двигателя.

4. Вывод управления состояниями питания: A4988 имеет три различных входа для управления состояниями питания, т.е.e EN, RST и SLP. Контакт EN является активным низким входом, при нажатии LOW активируется драйвер A4988. Вывод SLP — активный низкий вход. Нажатие этого пина на НИЗКОЕ значение переводит драйвер в спящий режим, сводя к минимуму потребление ресурсов. RST — это активный вход с низким уровнем, который при нажатии LOW все входы STEP игнорируются. Он также сбрасывает драйвер, устанавливая внутренний переводчик на начальную ступень двигателя.

5. Выходные контакты: Имеется 4 выходных контакта: 2B, 2A, 1B, 1A. Мы можем подключить к этим контактам любой биполярный шаговый двигатель с напряжением от 8 до 35 В.

Требования к радиатору

Драйвер A4988 можно безопасно использовать без радиатора, если номинальный ток не превышает 1 А. Для достижения более 1 А на катушку требуется радиатор или другой метод охлаждения.

Из-за чрезмерного рассеивания мощности драйвером A4988 наблюдается повышение температуры, которое может выйти за пределы возможностей IC, вероятно, повредив ее.

Установка предела тока

Перед подключением двигателя мы должны отрегулировать ограничение тока драйвера так, чтобы ток находился в пределах двигателя.Мы можем сделать это, отрегулировав опорное напряжение с помощью потенциометра на плате и учитывая приведенное ниже уравнение.

Ограничение по току = VRef x 2,5

Например, если шаговый двигатель рассчитан на 350 мА, нам необходимо настроить опорное напряжение на 0,14 В. Возьмите небольшую отвертку и отрегулируйте ограничение тока с помощью потенциометра, пока не достигнете номинального тока.


Шаговый двигатель NEMA17

NEMA 17 — это гибридный шаговый двигатель с 1.Угол шага 8 ° (200 шагов / оборот). Каждая фаза потребляет 1,2 А при 4 В, что обеспечивает удерживающий момент 3,2 кг-см. Шаговый двигатель NEMA 17 обычно используется в принтерах, станках с ЧПУ и лазерных резаках.

Этот двигатель имеет шесть проводов, подключенных к двум разделенным обмоткам. Черный, желтый и зеленый провода являются частью первой обмотки, а красный, белый и синий — частью второй обмотки.


Взаимодействие шагового двигателя NEMA17 с Arduino с помощью драйвера A4988

Теперь давайте подключим драйвер шагового двигателя A4988 к Arduino и будем управлять шаговым двигателем NEMA17.Я использовал контакты D2 и D3 для управления направлением и шагом двигателя. Схема подключения приведена ниже.

Вывод VMOT питается от источника питания 12 В, а VDD питается от источника питания 5 В. Не забудьте установить большой развязывающий электролитический конденсатор 100 мкФ на контакты источника питания двигателя, рядом с платой.


Project PCB Gerber File & PCB Заказ онлайн

Если вы не хотите собирать схему на макетной плате и вам нужна печатная плата для проекта, то вот печатная плата для вас.Печатная плата для управления шаговым двигателем Nema17 с A4988 и Arduino разработана с использованием онлайн-инструмента для проектирования схем и печатных плат EasyEDA . Лицевая и обратная стороны печатной платы показаны ниже.

Рис: Вид спереди Рис: Вид сзади

Файл Gerber для печатной платы представлен ниже. Вы можете просто загрузить файл Gerber и заказать печатную плату по адресу https://www.nextpcb.com/

Скачать файл Gerber: A4988 + Arduino + NEMA17 PCB

Теперь вы можете посетить официальный сайт NextPCB, щелкнув здесь: https: // www.nextpcb.com/ . Таким образом, вы будете перенаправлены на веб-сайт NextPCB .

Теперь вы можете загрузить файл Gerber на веб-сайт и разместить заказ. Качество печатной платы чистое и блестящее. Вот почему большинство людей доверяют NextPCB для PCB и PCBA Services .


Базовый код управления шаговым двигателем

Теперь, когда вы подключили драйвер и установили текущий предел, пришло время подключить Arduino к компьютеру и загрузить некоторый код.Этот скетч управляет двигателем в одном направлении.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

140002

13

14

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

000

000 34

35

36

37

38

const int dirPin = 2;

const int stepPin = 3;

const int stepsPerRevolution = 200;

void setup ()

{

// Объявление контактов как выходов

pinMode (stepPin, OUTPUT);

pinMode (dirPin, ВЫХОД);

}

void loop ()

{

// Установить направление двигателя по часовой стрелке

digitalWrite (dirPin, HIGH);

// Медленно вращайте двигатель

for (int x = 0; x

{

digitalWrite (stepPin, HIGH);

delayMicroseconds (2000);

digitalWrite (stepPin, LOW);

delayMicroseconds (2000);

}

задержка (1000); // Подождите секунду

// Установите направление двигателя против часовой стрелки

digitalWrite (dirPin, LOW);

// Быстрое вращение двигателя

for (int x = 0; x

{

digitalWrite (stepPin, HIGH);

delayMicroseconds (1000);

digitalWrite (stepPin, LOW);

delayMicroseconds (1000);

}

задержка (1000); // Подождите секунду

}


Управление направлением вращения шагового двигателя

Используя этот код, можно управлять направлением шагового двигателя.Вы можете вращать двигатель как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки. Этот эскиз управляет скоростью, числом оборотов и направлением вращения шагового двигателя.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

140002

13

14

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

000

000 34

35

36

37

38

const int dirPin = 2;

const int stepPin = 3;

const int stepsPerRevolution = 200;

void setup ()

{

// Объявление контактов как выходов

pinMode (stepPin, OUTPUT);

pinMode (dirPin, ВЫХОД);

}

void loop ()

{

// Установить направление двигателя по часовой стрелке

digitalWrite (dirPin, HIGH);

// Медленно вращайте двигатель

for (int x = 0; x

{

digitalWrite (stepPin, HIGH);

delayMicroseconds (2000);

digitalWrite (stepPin, LOW);

delayMicroseconds (2000);

}

задержка (1000); // Подождите секунду

// Установите направление двигателя против часовой стрелки

digitalWrite (dirPin, LOW);

// Быстрое вращение двигателя

for (int x = 0; x

{

digitalWrite (stepPin, HIGH);

delayMicroseconds (1000);

digitalWrite (stepPin, LOW);

delayMicroseconds (1000);

}

задержка (1000); // Подождите секунду

}


Управление шаговым двигателем с помощью библиотеки AccelStepper Шаговым двигателем

можно управлять с помощью библиотеки Arduino AccelStepper.Он предоставляет объектно-ориентированный интерфейс для 2-, 3- или 4-контактных шаговых двигателей и драйверов двигателей.

AccelStepper значительно улучшает стандартную библиотеку Arduino Stepper по нескольким направлениям, например, поддерживает ускорение и замедление. Он также поддерживает несколько одновременных шаговых двигателей с независимым одновременным шагом на каждом шаговом двигателе. Также поддерживаются даже очень низкие скорости

Следующий код показывает все вышеупомянутые функции.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

140002

13

14

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

000

000 34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

48

0005000

51

52

53

#include

// Определите соединения шагового двигателя и тип интерфейса двигателя. Тип интерфейса двигателя должен быть установлен на 1 при использовании драйвера:

#define dirPin 2

#define stepPin 3

#define motorInterfaceType 1

// Создайте новый экземпляр класса AccelStepper:

AccelStepper = AccelStepper (motorInterfaceType, stepPin, dirPin);

void setup () {

// Установите максимальную скорость в шагах в секунду:

шаговый.setMaxSpeed ​​(1000);

}

void loop ()

{

// Установить текущую позицию на 0:

stepper.setCurrentPosition (0);

// Запустите двигатель вперед со скоростью 200 шагов в секунду, пока двигатель не достигнет 400 шагов (2 оборота):

while (stepper.currentPosition ()! = 400)

{

stepper.setSpeed ​​(200) ;

stepper.runSpeed ​​();

}

задержка (1000);

// Сбросьте положение на шаговый 0:

.setCurrentPosition (0);

// Запустите двигатель назад со скоростью 600 шагов в секунду, пока двигатель не достигнет -200 шагов (1 оборот):

while (stepper.currentPosition ()! = -200)

{

stepper.setSpeed ​​( -600);

stepper.runSpeed ​​();

}

задержка (1000);

// Сбросьте позицию на 0:

stepper.setCurrentPosition (0);

// Запустите двигатель вперед со скоростью 400 шагов в секунду, пока двигатель не достигнет 600 шагов (3 оборота):

while (stepper.currentPosition ()! = 600)

{

stepper.setSpeed ​​(400);

stepper.runSpeed ​​();

}

задержка (3000);

}


Код ускорения и замедления шагового двигателя

Следующий рисунок добавит ускорение и замедление к движениям шагового двигателя. Двигатель будет вращаться вперед и назад со скоростью 200 шагов в секунду и ускорением 30 шагов в секунду.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

140002

13

14

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

#include

#define dirPin 2

#define stepPin 3

#define motorInterfaceType 1

// Создайте новый экземпляр класса AccelStepper:

StepPin, AccelPincelstepper ;

void setup ()

{

// Установите максимальную скорость и ускорение:

stepper.setMaxSpeed ​​(200);

stepper.setУскорение (30);

}

void loop () {

// Установите целевую позицию:

шаговый.moveTo (600);

// Движение к целевой позиции с заданной скоростью и ускорением / замедлением:

stepper.runToPosition ();

задержка (1000);

// Вернуться к нулю:

stepper.moveTo (0);

stepper.runToPosition ();

задержка (1000);

}


Управление шаговым двигателем NEMA17 с A4988 и потенциометром

Шаговым двигателем также можно управлять с помощью потенциометра.Я использовал потенциометр 10K и подключил его к аналоговому выводу A0 платы Arduino Nano. Напряжение, подаваемое на аналоговый вывод Arduino, можно использовать в качестве опорного напряжения для управления скоростью шагового двигателя. Схема подключения приведена ниже.

Скопируйте приведенный ниже код и загрузите его на плату Arduino Nano Board.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

140002

13

14

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

/ Определяет номера выводов

const int stepPin = 3;

const int dirPin = 4;

int customDelay, customDelayMapped; // Определяет переменные

void setup () {

// Устанавливает два контакта как выходы

pinMode (stepPin, OUTPUT);

pinMode (dirPin, ВЫХОД);

digitalWrite (dirPin, HIGH); // Позволяет двигателю двигаться в определенном направлении

}

void loop () {

customDelayMapped = speedUp (); // Получает пользовательские значения задержки из пользовательской функции speedUp

// Создает пулы с пользовательской задержкой, в зависимости от потенциометра, от которого зависит скорость двигателя

digitalWrite (stepPin, HIGH);

delayMicroseconds (customDelayMapped);

digitalWrite (stepPin, LOW);

delayMicroseconds (customDelayMapped);

}

// Функция для чтения потенциометра

int speedUp () {

int customDelay = analogRead (A0); // Считывает потенциометр

int newCustom = map (customDelay, 0, 1023, 300,4000); // Преобразует считанные значения потенциометра от 0 до 1023 в желаемые значения задержки (от 300 до 4000)

return newCustom;

}


Видеоуроки и руководство

A4988 Учебное пособие | Управляйте шаговым двигателем NEMA17 с помощью модуля драйвера шагового двигателя A4988 и Arduino

StepStick — RepRap


Обратите внимание: StepStick имеет 0.Чувствительные резисторы на 2 Ом вместо плат шагового драйвера Pololu 0,05 Ом. Это ограничивает ток до 1А. См. Примечания по строительству для получения дополнительной информации.
StepStick

Статус релиза: рабочий

Из-за недавнего выхода из строя плат шаговых драйверов Pololu я хотел создать свою собственную и избавиться от моей зависимости (без обид, я <3 you, Pololu!). И, потратив много времени на разработку другой платы, я решил, что могу попробовать.

Это коммутационная плата Allegro A4983 / A4988 x4 для Sanguinololu.В случае отказа Аллегро он может быть разорван на части и заменен другим или Пололу. Разбейте все 4 на части и получите клоны с совместимыми выводами для использования на таких платах, как RAMPS или Gen7.

Теперь это не для паяльщика, владеющего железом. Все детали SMT и несколько мелкие — есть упаковки размером 0402. Не говоря уже о термопрокладке Allegro — паяльной площадке в нижней части микросхемы — нельзя паять без магического утюга.

При этом я считаю, что эту плату легко припаять, используя метод оплавления тостера или конфорки.Контактных площадок не так много, что облегчает нанесение паяльной пасты с помощью шприца, а компоненты должны располагаться на достаточном расстоянии, чтобы их можно было разместить устойчивой рукой с тонким пинцетом. Если вы успешно создали Sanguinololu, возможно, это следующий вызов в ваших приключениях в области пайки. (Взгляните на YouTube, чтобы узнать о методах оплавления печи и плиты — совсем несложно!)

Но если вы не справляетесь с этой задачей, следите за обновлениями и следите за этим местом, чтобы увидеть опубликованный список мест, где вы можете получить это предварительно собранное.

Держатель драйвера шагового двигателя Pololu A4988 http://www.pololu.com/catalog/product/1182 производится на медной печатной плате весом 2 унции. В большинстве печатных плат используются медные платы на 1 унцию, и Stepstick рассчитан на использование этой весовой печатной платы. Однако тепловыделение будет намного меньше, чем у 2 унций меди, используемой на носителе Pololu. Таким образом, Stepstick был разработан с ограничением по току 1 А, чтобы соответствовать двухслойной печатной плате на 1 унцию, что обычно должно быть достаточно для приложений с повторной пленкой. Это может быть ограничивающим фактором, если вы планируете использовать ту же электронику для фрезерования или более крупные двигатели NEMA23, где потребление тока, вероятно, будет выше.Если вы производите платы самостоятельно, вы, конечно, можете выбрать, сколько меди вставлять, и, следовательно, тепловые характеристики. Чип Allegro A4988 (техническое описание доступно по адресу: http://www.allegromicro.com/Products/Motor-Driver-And-Interface-ICs/Bipolar-Stepper-Motor-Drivers/A4988.aspx) рассчитано на 35 В и 2 А, но это основано на использовании 4-слойной печатной платы, поэтому много меди для отвода тепла. Вы можете прикрепить радиаторы и направить вентилятор на электронику, чтобы улучшить отвод тепла.A4988 имеет встроенный термовыключатель, поэтому он выключится, если станет слишком горячим.
Для увеличения токового выхода вам необходимо изменить номиналы резисторов считывания (S1, S2), а также подстроечного резистора (T1) и / или его резистора (R1). См. Эту ветку для получения более подробной информации и предлагаемых значений: http://forums.reprap.org/read.php?13,128220

Еще одно соображение — проблема использования микрошага x16 в слаботочных приложениях. Allegro A4988 имеет режим «малоточного микрошага», который включается замыканием контакта ROSC на землю, R4 в случае Stepstick.Nophead обсуждает причины этого в этой статье: http://hydraraptor.blogspot.co.uk/2012/04/stepstuck.html

Компания Nophead написала ряд других очень полезных статей о степстике, шаговых двигателях и драйверах в целом:
http://hydraraptor.blogspot.co.uk/2012/04/stepstuck.html
http: // hydraraptor .blogspot.co.uk / 2009/08 / motor-maths.html
http://hydraraptor.blogspot.co.uk/2009/07/lessons-from-a3977.html

Если вы найдете какие-либо другие полезные обсуждения, связанные со Stepstick, пожалуйста, дайте ссылку на них ниже.

Это ведомость материалов для стандартного степстика, т. Е. Ограниченного до 1А.

Товар Упаковка Значение Значение Допуск Напряжение Позиция Примечание
Конденсатор 0402 0,1 мкФ 10% 16 В C1, C2, C5, C6 Конденсатор 16В на максимальное напряжение 12В; используйте конденсаторы более высокого напряжения для приложений с более высоким напряжением, не более 35 В
Конденсатор 0402 0.22 мкФ 10% 16 В C4, C7 Конденсатор 16В на максимальное напряжение 12В; используйте конденсаторы более высокого напряжения для приложений с более высоким напряжением, не более 35 В
Конденсатор 1206 4,7 мкФ 10% 16 В C3 Конденсатор 16В на максимальное напряжение 12В; используйте конденсаторы более высокого напряжения для приложений с более высоким напряжением, не более 35 В
Микросхема драйвера двигателя QNF IC1 Аллегро A4988
Резистор 0805 0.2 Ом 0,25 Вт 1% S1, S2
Резистор 0402 10к 10% R4
Резистор 0402 20к 10% R1
Резистор 0402 100 тыс. 10% R2, R3
Тримпор 3 мм 10к Т1

Регулировка и проверка тока

Вы изменяете ток двигателя, регулируя подстроечный резистор.Установите для начала подстроечный горшок на минимум, повернув его до упора против часовой стрелки. Поворачивайте по часовой стрелке до тех пор, пока двигатели не перестанут пропускать шаги при вашей целевой скорости и нагрузке.

Чтобы узнать, какой ток на самом деле доставляется, следуйте этому совету от nophead http://forums.reprap.org/read.php?13,128220,129335#msg-129335

На Pololu есть контрольная точка для VREF, но на Stepstick она отсутствует. Так как это всего лишь дворник кастрюли, вы можете измерить его там, и это легче, так как это более крупная цель.Я держу положительный измерительный щуп на стержне металлической отвертки, чтобы видеть значение, пока я поворачиваю горшок. Поместите отрицательный щуп на штырь заземления.

Для расчета силы тока A = VREF / (8 * RS). Для стандартного шагового джойстика RS — это номинал чувствительного резистора = 0,2 Ом. Итак, A = VREF / 1.6

Чтобы вычислить VREF для заданного тока, VREF = A * 8 * RS или A * 1.6. Итак, если вы хотите 0,8 А, VREF = 0,8 * 1,6 = 1,28 В

После обсуждений в этой ветке http: // форумов.reprap.org/read.php?13,128220 Я использовал следующее для создания шаговых палочек с ограничением 1,5 А. Я также использовал 0603 SMT, так как им легче манипулировать, они немного больше 0402! Однако микросхему драйвера в корпусе QNF по-прежнему сложно припаять. Изменения, которые я сделал с помощью стандартной шаговой ручки (согласно спецификации выше), выделенной красным.

Резистор
Товар Упаковка Значение Значение Допуск Напряжение Позиция Примечание
Конденсатор 0603 0.1 мкФ 10% 16 В C1, C2, C5, C6 Конденсатор 16В на максимальное напряжение 12В; используйте конденсаторы более высокого напряжения для приложений с более высоким напряжением, не более 35 В
Конденсатор 0603 0,22 мкФ 10% 16 В C4, C7 Конденсатор 16В на максимальное напряжение 12В; используйте конденсаторы более высокого напряжения для приложений с более высоким напряжением, не более 35 В
Конденсатор 1206 4.7 мкФ 10% 16 В C3 Конденсатор 16В на максимальное напряжение 12В; используйте конденсаторы более высокого напряжения для приложений с более высоким напряжением, не более 35 В
Микросхема драйвера двигателя QNF IC1 Аллегро A4988
Резистор 0805 0,1 Ом 0,25 Вт 1% S1, S2 Смысл резисторов заменен.
Резистор 0603 0k 10% R4 0 кОм используется для включения режима микрошага с низким током. Это будет зависеть от ваших двигателей.
Резистор 0603 30 КБ 10% R1 Повышено сопротивление ограничению VREF до 1,25 В
Резистор 0603 100 тыс. 10% R2, R3
Тримпор 3 мм 10к Т1

Для репликации напряжение питания логики (VDD) составляет 5 В.Используя значения из приведенной выше таблицы 1,5 А:
VREF max = (TrimpotMaxR / (TrimpotMaXR + R1)) x VDD = (10,000 / (10,000 + 30,000)) * 5 = 1,25V
ITripMAX (эффективный максимальный ток двигателя) = VREF / (8 x чувствительный_резистор) = 1,25 / (8 * 0,1) = 1,5625A

Для расчета ампер из измеренного VREF: A = VREF / 0,8
Для расчета VREF, необходимого для заданного тока: VREF = A * 0,8

Не очевидно из этой схемы: подстроечный резистор имеет 10 кОм.См. [1].

Здесь представлен снимок StepStick A4988, изготовленный на заводе SMD. Модуль сейчас я тестировал с помощью прошивки Ramps1.2 + Arduino Atmega1280 + Sprinter. И работает очень хорошо.

Далее следует видео, показанное выше, с настройкой оборудования и с использованием скорости подачи 80 мм / с FeedRate, выполняющей тестовый тест печати куба.

a3E31A5bu9Q | 320 | 240

SjQVLWIA9-A & feature = channel_video_title | 320 | 240

https: // github.com / mosfet / StepStick

Степстика4984

Stepsticka4984 — это вариация Stepstick, использующая A4984, а не A4988.

Ice Blue Stepstick

Think3DPrint3D выпустили вариант Stepstick, который они назвали Ice Blue Stepstick.

Используется микросхема A4982, а не A4988. Этот драйвер используется в Melzi и другой одноплатной электронике. Преимущество состоит в том, что микросхема имеет больший размер, поэтому передача и рассеивание тепла лучше; недостатком является то, что он не допускает 1/8 микрошага, только полный, 1/2, 1/4 и 1/16.Однако это не проблема для большинства приложений, где 1/16 используется в качестве стандарта. См. Редизайн Stepstick для получения более подробной информации об изменениях в дизайне.

В этой ступеньке используется четырехслойная тяжелая медная плата, которая, как показано на рисунке, обеспечивает хорошее рассеивание тепла. тепловые испытания шагового драйвера.

В отличие от многих других вариантов степстика, этот аппарат с открытым исходным кодом, файлы дизайна доступны на github.

StepSticks 4-слойная печатная плата

Общая проблема с драйверами двигателей в целом заключается в том, что они обычно очень сильно нагреваются во время работы.Калибровка иногда является сложной задачей, и для новых пользователей это часто приводит к проблемам с чрезмерным нагревом, который может вызвать повреждение драйвера немедленно или в долгосрочной перспективе. Чтобы уменьшить эту проблему, Elecfreaks разработал 4-слойную версию StepStick, которая распространяется bq в ее электронном комплекте Reprap.

Дизайн

Печатная плата спроектирована и изготовлена ​​с четырьмя слоями вместо обычных двух, что означает, что электронная конструкция может быть значительно улучшена.[Схема и плата будут опубликованы в ближайшее время] Два слоя сохранены для маршрутизации сигналов, а два других уровня используются для плоскостей VCC и GND. Основным преимуществом является то, что распределение мощности намного чище и эффективнее, соединяя все компоненты более короткими и широкими дорожками. Это снижает импеданс медных дорожек, что приводит к снижению электромагнитных помех и повышению производительности. Эта особенность особенно важна, поскольку драйверы двигателей являются шумными (электрически говоря), потому что они постоянно переключают большие токи.

Отвод тепла

Наибольшее улучшение, достигнутое добавлением двух слоев в конструкцию печатной платы, состоит в том, что теперь доступно вдвое больше меди, которая может отводить тепло от ИС. Было добавлено несколько переходных отверстий, чтобы минимизировать тепловое сопротивление и гарантировать, что тепло может эффективно отводиться наружу, где большая площадь поверхности способствует его рассеянию за счет конвекции.

Тестирование и тепловидение

Новые 4-х слойные драйверы были протестированы на соответствие спецификациям и существенно улучшили производительность предыдущих моделей.Драйверы были протестированы бок о бок по осям X и Y 3D-принтера Prusa i3 (электроника RAMPS 1.4 с прошивкой Marlin 1.0). Выполненный Gcode представлял собой большой куб с заполнением под углом 45 °, что обеспечивает постоянное и равное движение обеих осей.

2- и 4-слойные драйверы по осям X и Y платы RAMPS 1.4

Тест проводился трижды с калибровкой каждого из драйверов на 200 мА, 300 мА и 400 мА. В каждом случае принтеру давали поработать не менее 10 минут, чтобы температура драйверов стабилизировалась.По достижении рабочей температуры был сделан снимок с помощью тепловизора. Следующие изображения показывают максимальную температуру (всегда на 2-х слойном драйвере) и температуру 4-х слойного драйвера.

Драйверы откалиброваны на 200 мА Драйверы откалиброваны на 300 мА Драйверы откалиброваны на 400 мА

Во всех трех случаях ясно, что 4-слойный драйвер работает намного холоднее, чем 2-слойный драйвер из-за его улучшенного теплоотвода.Это означает, что все электронные компоненты на плате подвергаются меньшим тепловым нагрузкам, что значительно влияет на срок службы драйвера и обеспечивает лучшую производительность. Построение графика показывает истинную разницу температур:

Текущий драйвер против. Температура

К сожалению, у некоторых поставщиков StepStick были / были партии с неправильно припаянными StepStick. Вероятно, из-за недостаточной температуры оплавления припоя. Диагноз таков: они просто не двигают шаговый двигатель, только при очень малых токах или через секунду после включения (пока они холодные).

Если вы не хотите отправлять их обратно, вы можете попробовать эти альтернативы, чтобы переформатировать их в другой раз:

Пистолет горячего воздуха:

  1. Пистолет для ремонта идеален, но можно осторожно использовать обычный пистолет горячего воздуха с маленьким соплом и низким потоком воздуха.
  2. Поместите доску на большую негорючую поверхность.
  3. Поддержите штифты, вставив плату в оплавляемую розетку или кусок верёвки; с помощью пистолета для ремонта и осторожности вы сможете избежать расплавления пластика на разъемах.
  4. Идеально установить тепловую пушку на 400-450 Цельсия
  5. Начать с источника тепла на некотором расстоянии над доской
  6. После того, как он нагреется в течение минуты или около того, постепенно переместите источник тепла ближе.


Свеча:

  1. Снимите пластмассовые штыри разъемов. Полоску легко снять.
  2. Держите StepStick над горящей свечой не слишком маленького размера. Плоский, над видимым пламенем компонентами вверх.
  3. Штыри разъема довольно быстро выпадут.Отложите их в сторону.
  4. Нагревайте до тех пор, пока припой не станет повсюду глянцевым. Нагрейте еще 5 секунд. Вероятно, вы почувствуете запах немного подгоревшей подложки печатной платы (эпоксидной смолы).
  5. Отодвиньте доску от пламени и дайте ей остыть в течение минуты. Держите его ровно, иначе ваши компоненты могут упасть.
  6. Припаяйте контакты разъема обратно.

Решетка:

  1. Нагрейте доску под решеткой, как если бы поджаривали хлеб.
  2. Возможно, потребуется удалить пластик на контактах разъема
  3. Поддержите штифты, вставив плату в оплавляемую розетку или кусок верёвки.Они все еще могут выпасть.
  4. Лучше всего предварительно нагреть доску на слабом огне, чтобы удалить влагу, прежде чем повышать температуру.

Неделя 10 — Fablab 2017

Неделя 10 — Устройства вывода

Задача этой недели заключалась в создании схемы, которая может что-то контролировать, например, устройство вывода. В моем последнем проекте мне нужно будет управлять шаговыми двигателями, поэтому я решил сделать плату Ciruit, управляющую шаговым двигателем. Поскольку мы использовали ATtiny44A в наших проектах по миганию светодиодов, у меня была хорошая отправная точка для использования того же чипа.Кроме того, в нашей местной FabLab было несколько плат заголовков контроллеров биполярных шаговых двигателей на базе A4988, и один из руководителей посоветовал мне использовать их как часть моей платы. Поэтому я решил это сделать.

Плата-носитель A4988, которую я использую в проекте на этой неделе, похожа на эту в Pololu. На странице есть хорошее объяснение функции перевозчика. Фактическая микросхема драйвера шагового двигателя производится Allegro, а техническое описание микросхемы можно найти здесь, на странице Pololu.

Микросхема драйвера биполярного шагового двигателя A4988 использует H-мосты для управления двигателем. I может использоваться как 1 шаг, 1/2 шага, 1/4, 1/8 и 1/16 шага. Управление двигателем стало действительно простым и требует только выбора шагов, выбора направления и команды шага нарастающего фронта импульса. Для моих испытаний на этой неделе мне нужно будет использовать только команды направления и шага. Это упрощает программирование шагового режима.

Вот схема несущей платы A4988 и минимальная проводка, необходимая для работы с каким-либо контроллером.В моем случае я буду использовать микропроцессор ATtiny44A.


Чтобы сделать это, мне пришлось спроектировать плату, в которой будут размещаться носитель a4988 и микропроцессор attiny45A. Используя инструмент Eagle pcb design tool, я нарисовал эту плату. Справа находится регулятор 5 В для получения логического напряжения от источника питания шагового двигателя. Разъем для подключения входа питания, а также 4 разъема для подключения проводов управления шаговым двигателем. Я не уверен, стоит ли ставить их на один и тот же разъем, но я так и сделал.По центру платы есть место для несущей платы A4988. На левой стороне платы находится ATtiny44A и все его компоненты. Также разъем ISP для программирования микропроцессора. Других вариантов ввода питания для платы я не добавил, кроме регулятора от основного ввода питания. Это означает, что мне нужно подключить источник питания с входным напряжением более 6,5 В для правильной работы регулятора и снизить напряжение до 5 В для микропроцессора. Согласно паспорту регулятора 5 В перепад напряжения регулятора избыточного напряжения равен 1.2 В. Вот почему необходимо около 6,5 В или более. Конечно, если ISP-программист обеспечивает питание платы для программирования, то дополнительное питание не требуется. В настоящее время у меня нет ISP-программиста, который бы это делал, поэтому мне придется использовать внешний источник питания.



После сборки платы я припаял на нее компоненты. Было бы неплохо немного дополнительного места на левой стороне несущей платы, рядом с заголовком. Сначала я припаял заголовок, а после этого пришлось немного поработать, чтобы припаять контакты заголовка.Вот объяснение платы.

После этого подключил питание на плату … и сжег. Что-то было не так с платой. Я был почти уверен, что это не короткое замыкание, по крайней мере, не замыкание на землю и питание, как я измерял раньше. Как бы то ни было, несущая плата сильно нагрелась, и я отключил систему от батареи 9 В, которую я использовал для ее питания. Поскольку я понятия не имел, в чем проблема, я снял несущую плату со своей. Это была слишком сильная операция, и некоторые колодки были оторваны.

Чтобы решить, в чем дело, я решил отдельно протестировать работу плат A4988-носителя. Для этого я получил хороший совет попробовать это с платой Arduino и средой программирования.

Установка среды Arduino оказалась на удивление простой. Я погуглил «Arduino IDE», наткнулся на страницу Arduino и установил версию для Windows.

Теперь я сделал тестовую установку, которую нашел на странице How to mechatronics-www.Я также использовал пример кода для Arduino с той же www-страницы. Я также протестировал код теста шагового двигателя библиотеки Arduino. Этот код находится в конце страницы.

Вот как это выглядело.

На этой настройке и в примере программного обеспечения с той же страницы все в некоторой степени работало. Программа должна была запустить двигатель на 360 градусов и обратно, но в моем случае он только немного сдвинулся в правильном направлении.Я предполагаю, что это было из-за того, что вся мощность поступала от Arduino, и мне было недостаточно. Но это не имело значения, теперь я знал, что в основном настройка должна работать.

Теперь я хотел узнать, будет ли работать логическая часть моей платы, то есть программное обеспечение и микроконтроллер в целом. Поскольку я частично прорвался на борт при снятии носителя, мне пришлось адаптироваться к ситуации, у меня еще не было готовой платы. Итак, я сделал следующую настройку.

Больше всего раздражало то, что все работает правильно. В итоге я запитал свою плату от батареи 9 В и регулятора 5 В. Логическая мощность A4988 поступала от выхода Arduino 5 В, а Arduino питалась от настенной розетки. А в конце к входным разъемам питания двигателя A4988 была подключена батарея 9 В. Это беспорядок, но подходит для этого быстрого теста, который я хотел провести.

К этому моменту я написал простой код для ATtiny44A, который использовал.Он только немного повернул шаговый двигатель вперед, остановился, а затем снова повернул его. В приведенном здесь примере кода я управляю штифтами шага и направления A4988. A4988 подает все необходимые сигналы, чтобы шаговый двигатель сделал шаги. В этом случае вывод управления шагом подключен к выводу PA2, а вывод выбора направления подключен к выводу PA3. Это было просто для проверки электроники, которую я построил. Настройка сработала.

После тестирования платы на общую работоспособность я сделал код, который, когда я нажимаю кнопку, запускается.

Вот финальная плата и двухполюсный шаговый двигатель.

После всего этого и припаивания новой платы заголовка A4988 к моей собственной конструкции, она начала работать. Я предположил, что это короткое замыкание на моей плате, которое было удалено, когда я заменил плату заголовка.

Через несколько недель я наконец выяснил, в чем была первоначальная проблема с моей платой.Из тех плат A4988, которые были заказаны откуда-то для использования в Fab Lab, некоторые с самого начала не работали. Для начала у них было короткое замыкание между питанием и землей. Итак, причина, по которой я сжег плату с первой попытки, заключалась в том, что плата заголовка A4988 была в коротком замыкании. Я узнал об этом, когда проводил сетевые недели.

Я использую обновленную версию этой платы управления шаговым двигателем в своем последнем проекте. Есть два из этих бегущих боковых и вертикальных движений.См. Последнюю страницу проекта.

Файлы, использованные с назначением этой недели

Шаговый C-код
Файл Gerber .top
Файл Gerber .out
Файл Gerber .drd
Файл Eagle .sch
Файл Eagle .brd
Код шагового двигателя Arduino из примера Arduino .ino файл

A4988: Держатель драйвера шагового двигателя + DoRobot | автор J3 | Jungletronics

Allegro’s A4988 — Драйвер биполярного шагового двигателя — 2 А при пике 35 В — Ardu-Serie # 53

Эта коммутационная плата из микрошагового драйвера биполярного шагового двигателя Allegro A4988 имеет регулируемое ограничение тока, защиту от перегрузки по току и перегреву, а также пять различное разрешение микрошага (до 1/16 шага).Он работает от 8 В до 35 В и может выдавать примерно до 1 А на фазу без радиатора или принудительного воздушного потока (он рассчитан на 2 А на катушку с достаточным дополнительным охлаждением).

JK 42 HS 34 0424A

Предупреждение: В этой несущей плате используются керамические конденсаторы с низким ESR, что делает ее восприимчивой к деструктивным скачкам напряжения LC, особенно при использовании кабелей питания длиной более нескольких дюймов.При правильных условиях эти скачки напряжения могут превышать максимальное номинальное напряжение 35 В для A4988 и необратимо повредить плату, даже когда напряжение питания двигателя составляет всего 12 В. Один из способов защитить драйвер от таких скачков — это поместите большой (не менее 47 мкФ) электролитический конденсатор на питание двигателя (VMOT) и заземлите где-нибудь рядом с платой.

Предупреждение: Подключение или отключение шагового двигателя при включенном приводе может привести к его повреждению.(В более общем смысле, перемонтаж чего-либо , пока он запитан, вызывает проблемы .)

Предупреждение: Я думаю, что лучше никогда не оставлять контакты MS1 , MS2, и MS3 плавающие . В видео я демонстрирую, почему. Посмотрите видео и узнайте, о какой проблеме я говорю…

MS1 и MS3 имеют внутренние подтягивающие резисторы 100 кОм и MS2 имеют внутренний подтягивающий резистор 50 кОм , поэтому оставим эти три Контакты выбора микрошага отсоединены, что приводит к переходу в полношаговый режим.

Спасибо за визит. Береги себя 🙂 А пока пока!

Загрузить все файлы для этого проекта

Ссылки и источники:

Микросхема драйвера управления двигателем — Лист данных

ARDUINO STEPPER DRIVERS TUTORIAL-1/2

ARDUINO STEPPER DRIVERS TUTORIAL-2 / DC 2

ORS 3: STEPPERS

Управление двигателем постоянного тока Arduino с помощью H Bridge L9110 с кодом

Как использовать Arduino CNC Shield

Как использовать модуль двухканального драйвера двигателя HG7881 (L9110)

L9110 Модуль H-моста

9110_2_CHANNEL_MOTOR DC-Motors-Part-1-Continuous-Gear-Servo-Brushless

DC MOTORS TUTORIAL-2/3: SERVO, BRUSHLESS AND CORELESS, VIBRATION

DC MOTORS TUTORIAL-1/3: CONTINUOUS, H-BRIDGE, GEAR

Arduino CNC экранирует простейший тест

Arduino CNC Shield Instructions

Arduino & Visuino: управление двигателем постоянного тока с драйвером L9110S

Скачать все файлы с Google Drive и Github

Связанные сообщения:

Знакомьтесь, DoRobot — методы сборки J3 Caterpillar-Crawler-Chassis v 1.0 — ArduSerie # 46

L 9100S — Игрушечный драйвер, простой в использовании — Toy-low-voltage-h-bridge-easy-to-use-motor — .8A @ ​​12v пиковое — Ardu_Serie # 47

E ASYDRIVER : Драйвер 4-проводного шагового двигателя — Дизайн Брайана Шмальца на микросхеме A3967 — Биполярные двигатели — 0,75 А при пике 30 В — С их помощью проще простого! Ardu_Serie # 48

D RV8825 — Сильноточный держатель драйвера шагового двигателя — Шаговый двигатель — Биполярный режим — 2,5 А при 45 В, пик — Ardu_Serie # 59

L 298N — Двойной полномостовой драйвер — На основе транзисторных массивов Дарлингтона — 3A при пике 50 В — Серия Ardu # 52

T B6612FNG : Двойной драйвер двигателя постоянного тока — Драйвер двигателя SparkFun — 3.2A при пике 13,5 В — Ardu-Serie # 49

A 4988 — Несущая панель драйвера шагового двигателя — Allegro A4988 — Драйвер биполярного шагового двигателя — 2A при пике 35 В — Серия Ardu # 53

A dafruit Motor Shield v1 и v2 –4 двигателя постоянного тока или 2 шаговых двигателя или 2 сервопривода — 1,2 А при 25 В и 3,2 А при 15 В, пик — Ardu-Serie # 54

I FR 520 MOS — Модуль + DoRobot — Переключение тяжелых нагрузок постоянного тока — 10A при пике 100 В — Ardu-Serie # 60

L 9110 Модуль H-моста + DoRobot — Плата драйвера шагового двигателя постоянного тока -.8A при пике 12 В — Ardu_Serie # 62

B TS7960B — Сильноточный полумост PN — Приложения для сильноточного привода двигателя — NovalithIC TM — 43A при пике 24 В — ArduSerie # 64

В Nh3SP30 — Monster Moto Shield — Используйте эту плату в приложениях с очень высокими требованиями — Драйверы двигателей с полным мостом — 30 А при пике 16 В — Ardu_Serie # 63

A4988 Модуль драйвера шагового двигателя — Поддержка Envistia Mall

Этот модуль драйвера шагового двигателя представляет собой промежуточную / несущую плату для микрошагового драйвера A4988 DMOS от Allegro с транслятором и защитой от перегрузки по току и совместим с Pololu / StepStick.Этот драйвер шагового двигателя позволяет управлять биполярным шаговым двигателем при постоянном токе 1 А на фазу без радиатора или охлаждения и при максимальном выходном токе до 2 А на катушку, если предусмотрено дополнительное охлаждение. Встроенный потенциометр используется для регулировки токового выхода.

Этот драйвер может управлять шаговым двигателем с помощью всего 2 штырей от контроллера, один для управления направлением вращения, а другой для управления ступенями. Шаговые двигатели обычно имеют спецификацию размера шага (например,г. 1,8 ° или 200 шагов на оборот), что относится к полным шагам. Микрошаговый драйвер, такой как этот, обеспечивает более высокое разрешение, позволяя устанавливать промежуточные ступеньки, что достигается за счет подачи питания на катушки с промежуточными уровнями тока. Например, управление двигателем в четвертьшаговом режиме даст двигателю с 200 шагами на оборот 800 микрошагов на оборот за счет использования четырех различных уровней тока. Входы селектора разрешения (размера шага) (MS1, MS2, MS3) позволяют выбирать из пяти значений разрешения в соответствии с таблицей ниже.

Переводчик — ключ к простому внедрению A4988. Простой ввод одного импульса на вход STEP приводит в движение двигатель на один микрошаг, в то время как входные контакты MS1 — MS3 управляют разрешением микрошага. Здесь нет таблиц последовательности фаз, высокочастотных линий управления или сложных интерфейсов для программирования. Интерфейс A4988 идеально подходит для приложений, в которых отсутствует сложный микропроцессор, и хорошо сочетается с микроконтроллерами Arduino.

Технические характеристики:

  • Рабочее напряжение: от 8 В минимум до 35 В максимум
  • Постоянный ток на фазу: 1 А
  • Максимальный ток на фазу: 2 А (с охлаждением)
  • Логическое напряжение: от 3 В минимум до 5.5 В максимум
  • Схема теплового отключения
  • Защита от замыкания на землю
  • Защита от короткого замыкания нагрузки
  • Микрошаговое разрешение: полное, 1/2, 1/4, 1/8 и 1/16

Описание выводов:

VDD и земля: Поддерживает питание от 3 В до 5,5 В.

1A и 1B: Подключены к одной катушке двигателя.

2A и 2B: Подключен к другой катушке двигателя.

VMOT и земля: от 8 В до 35 В для питания двигателя.Мы рекомендуем использовать развязывающий конденсатор емкостью не менее 47 мкФ для защиты платы драйвера от скачков напряжения.

НАПРАВЛЕНИЕ: Управляет направлением вращения двигателя, должен быть подключен к одному из цифровых выводов вашего микроконтроллера.

STEP: Управляет микрошагами двигателя, при каждом импульсе, посылаемом на этот вывод, двигатель перемещается на один шаг.

SLEEP: Низкий логический уровень переводит плату в спящий режим для минимизации энергопотребления, когда двигатель не используется.

СБРОС: Устанавливает переводчик в предварительно определенное исходное состояние, как определено в таблице данных A4988. Это начальные положения, с которых двигатель запускается, и они различаются в зависимости от разрешения микрошага. Если состояние входа этого вывода — низкий логический уровень, все входы STEP будут игнорироваться. Следует поднять вверх, чтобы активировать доску.

MS1, MS2 и MS3: Выберите одно из пяти шагов разрешения в соответствии с таблицей ниже. Эти контакты имеют внутренние подтягивающие резисторы, поэтому, если они отключены, плата будет работать в полношаговом режиме.

Распиновка задней стороны драйвера шагового двигателя A4988
MS1 MS2 MS3 Разрешение микрошага
Низкое Низкое Низкое Полный шаг
Низкое Полное шаг Полушаг
Низкий Высокий Низкий Четвертьшаг
Высокий Высокий Низкий Восьмой шаг
Высокий Высокий Высокий Шестнадцатый шаг

ВКЛЮЧИТЬ: Включает или выключает выходы полевых транзисторов.Высокий логический уровень будет отключать выходы.

Схема подключения драйвера шагового двигателя A4988 Схема драйвера шагового двигателя A4988

Другие ссылки:

Как управлять шаговым двигателем с помощью драйвера A4988 и Arduino , учебное пособие и видео по HowToMechatronics: http://envistia.info/a4988howto

Таблица данных микросхемы Allegro A4899

: http://envistia.info/a4988ds

Авторские права © 2017-2021 Envistia Mall
www.envistiamall.com

P / N EM-MOTOR-0002

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *