Драйвер крокового двигуна А4988 для 3д принтера

Опис драйверу крокового мотора:

Драйвер створений на базі мікросхеми управління кроковим двигуном компанії Allegro A4988, виготовленої по ДМОП-технології з регулятором і захистом по струму, тому ми настійно рекомендуємо, перед використанням цього продукту, ознайомитися зі специфікацією A4988 Цей драйвер дозволить управляти біполярним кроковим двигуном з вихідним струмом до 2 А на обмотку (для отримання додаткової інформації дивіться розділ про розсіюванні потужності). Нижче наведені ключові особливості драйвера:

• Простий інтерфейс управління кроком і напрямком обертання електродвигуна
• П’ять різних дозволів переміщення: повний крок, 1/2-кроку, 1/4-кроку, 1/8-кроку, 1/16-кроку
• Регульований контроль струму за допомогою потенціометра, дозволить встановити максимальний вихідний струм. Це дасть вам можливість використовувати напругу вище допустимого діапазону для досягнення більш високої кутової швидкості кроку двигуна
• Інтелектуальне управління автоматично вибирає режим регулювання загасання струму (повільний і швидкий режими)
• Захисне відключення при перегріванні і перевантаження по струму, а також блокування харчування при зниженій напрузі
• Захист від короткого замикання на землю, захист від замикання в навантаженні

Цей продукт поставляється з усіма компонентами поверхневого монтажу, включаючи мікросхему драйвера A4988, встановлених як показано на зображенні.

Зверніть увагу, що Pololu виробляє кілька драйверів крокових двигунів, які можуть бути використані в якості альтернативи цього модуля. У драйвера крокової двигуна Pololu A4988 Black Edition продуктивність на 20% вище, і за винятком теплових характеристик, Black Edition, і дана (зелена) плата є взаємозамінними. Є також велика версія драйвера Pololu на A4988, яка має захист від зворотного потужності на головному вході харчування, а також вбудованою 5 В і 3,3 В стабілізатори напруги, які усувають необхідність у покупці окремого живлення для логіки і двигунів. Плати Pololu на DRV8825 пропонують на близько 50% вищу продуктивність в більш широкому діапазоні напруг і з декількома додатковими функціями, в той час як плати на DRV8834 працюють з двигунами з напругою живлення від 2,5 В; будь-яку з цих плат можна використовувати в якості альтернативи цього драйвера в багатьох додатках.

Деякими однополярним кроковими двигунами (наприклад, з шістьма або вісьмома виводами) можна керувати за допомогою цього драйвера як біполярні. Драйвер не можна використовувати для управління уніполярними двигунами з п’ятьма виводами.

Використання:
– З’єднання з джерелом живлення:

Для роботи з драйвером необхідно харчування логічного рівня (3 – 5,5 В), що подається на висновки VDD і GND, а також харчування двигуна (8 – 35 В) на висновки VMOT і GND. Щоб забезпечити необхідний струм (при пікових до 4 А), необхідно поставити конденсатори для гальванічної розв’язки якомога ближче до плати.

Увага: У платі використовуються керамічні конденсатори з низьким еквівалентним послідовним опором, що робить її вразливою для індуктивно-ємнісних стрибків напруги, особливо якщо живлять дроти довше декількох сантиметрів. У деяких випадках, навіть при напрузі живлення двигуна всього в 12 В, ці перегони можуть перевищити максимально допустиме значення (35 В для A4988) і пошкодити плату. Одним із способів захисту плати від подібних стрибків є установка великого (не менш 47 мкФ) електролітичного конденсатора між висновком харчування (VMOT) і землею близько до плати.

– З’єднання двигуна:

При правильному підключенні, через Pololu A4988 можна управляти чотирьох-, шести- і восьми-дротяними кроковими двигунами.

Увага: З’єднання або роз’єднання крокової двигуна при включеному драйвер може привести до поломки двигуна.

– Розмір кроку (і мікрошага):

У крокових двигунів зазвичай встановлена конкретна величина (наприклад 1,8 ° або 200 кроків на оборот), при якій досягається повний оборот в 360 °. Мікрошаговий драйвер, такий як A4988 дозволяє збільшити дозвіл за рахунок можливості управління проміжними кроками. Це досягається шляхом порушення обмоток середньої величини струму. Наприклад, управління мотором в режимі чверті кроку дасть двигуну з величиною 200-кроків через-оборот вже 800 мікрошагов при використанні різних рівнів струму.

Дозвіл (розмір кроку) задається комбінаціями перемикачів на входах (MS1, MS2, і MS3). З їх допомогою можна вибрати п’ять різних кроків, відповідно до таблиці нижче. На входи MS1 і MS3 перемикача встановлені 100 кОм підтягують на землю резистори, а на MS2 – 50 кОм, і якщо залишити їх не підключеними, двигун буде працювати в полношаговом режимі. Для правильної роботи в режимі мікрошага необхідний слабкий струм (див. Нижче), який забезпечується обмежувачами по току. В іншому випадку, проміжні рівні будуть некоректно сприйматися, і двигун буде пропускати мікрошагі.

MS1	MS2	MS3	дозвіл мікрошага
низький	низький	низький	повний крок
високий	низький	низький	1/2 кроку
низький	високий	низький	1/4 кроку
високий	високий	низький	1/8 кроку
високий	високий	високий	1/16 кроку

– Входи управління:

Кожен імпульс на вході STEP відповідає одному мікрошагу двигуна, напрямок обертання якого залежить від сигналу на виводі DIR. Зверніть увагу, що висновки STEP і DIR НЕ підтягнуті до якогось конкретного внутрішнього напруження, тому ви не повинні залишати ці висновки плаваючими при створенні додатків. Якщо ви просто хочете обертати двигун в одному напрямку, ви можете з’єднати DIR безпосередньо з VCC або GND. Чіп має три різних входу для управління станом харчування: RST, SLP і EN. Додаткові відомості про ці станах см. В технічному описі. Зверніть увагу, що висновок RST плаває; якщо ви його не використовуєте, ви можете підключити його до сусіднього контакту SLP на друкованій платі, щоб подати на нього високий рівень і включити плату.

– Обмеження струму:

Для досягнення високої швидкості кроку, харчування двигуна, як правило, набагато вище, ніж це було б припустимо без активного обмеження струму. Наприклад, типовий кроковий двигун може мати максимальний струм 1 А з 5 Ом; опором обмотки, звідси максимально допустимий харчування двигуна дорівнює 5 В. Використання ж такого двигуна з харчуванням 12 В дозволить підвищити швидкість кроку. Однак щоб запобігти пошкодженню двигуна, необхідно обмежити струм до рівня нижче 1 А.

Pololu A4988 підтримує активну обмеження струму, яке можна встановити підлаштування резистором на платі. Один із способів встановити граничний струм – підключити драйвер в полношаговий режим і вимірювати струм, що протікає через одну обмотку двигуна без синхронізації по входу STEP. Виміряний струм буде дорівнює 0,7 частини граничного струму (так як обидві обмотки завжди обмежуються приблизно на 70% від поточної настройки граничного струму в полношаговом режимі). Врахуйте, що при зміні логічного напруги Vdd, на інше значення, змінить граничний струм, оскільки напруга на виводі “ref” є функцією Vdd.

Ще один спосіб встановити граничний струм – виміряти напругу на виводі “ref” і обчислити отримане обмеження струму (резистори SENSE рівні 0,05 Ом). Напруга виведення доступно через металізоване наскрізний отвір (в гуртку на шовкографії друкованої плати). Обмеження струму відноситься до опорної напруги наступним чином:

Current Limit = VREF × 2,5

Наприклад: опорна напруга одно 0,3 У, граничний струм 0,75 А. Як згадувалося вище, в режимі повного кроку, струм через котушки обмежений 70% від поточного межі, тому, щоб отримати повний крок струму котушки в 1 А, поточний межа повинен бути 1 A / 0,7 = 1,4 А, що відповідає VREF 1,4 A / 2,5 = 0,56 В. Дивіться специфікацію A4988 для отримання додаткових відомостей.

Примітка: Ток обмотки може сильно відрізнятися від струму джерела живлення, тому не слід вимірювати струм на джерелі живлення, щоб встановити обмеження струму. Підходящим місцем для вимірювання струму є одна з обмоток вашого крокової двигуна.

– Рекомендації по розсіюванню потужності:

Максимально допустимий струм подається на обмотку, у мікросхеми A4988 дорівнює 2 A. Фактичний струм, який можна подати на плату, залежить від якості охолодження мікросхеми. Плата розроблена з урахуванням відводу тепла від мікросхеми, але при струмі вище 1 A на обмотку необхідний тепловідвід або інше додаткове охолодження.

Ця плата може нагрітися так, що можна отримати опік, задовго до того як перегріється сама мікросхема. Будьте обережні при поводженні з платою і з усіма підключеними до неї пристроями.

Зверніть увагу, що струм, який вимірюється на джерелі живлення, як правило, не відповідає величині струму на обмотці. Так як напруга, що подається на драйвер, може бути значно вище напруги на обмотці, то, відповідно, вимірюваний струм на джерелі живлення може бути трохи нижче, ніж струм на обмотці (драйвер і обмотка в основному працюють в якості перемикається джерела з покроковим зниженням харчування) . Крім того, якщо напруга живлення набагато вище необхідного двигуну рівня для досягнення необхідного струму, то шпаруватість буде дуже низькою, що також призводить до істотних відмінностей між середнім і RMS струмом (середньоквадратичне значення змінного струму).