A4988 Driver del motore passo-passo Carrier

A4983 / A4988 driver del motore passo-passo carrier con dimensioni.

Panoramica

Questo prodotto è una scheda carrier o breakout board per il driver Microstepping DMOS A4988 di Allegro con traduttore e protezione da sovracorrente; si consiglia pertanto un’attenta lettura della scheda tecnica A4988 (pdf da 1 MB) prima di utilizzare questo prodotto. Questo driver del motore passo-passo consente di controllare un motore passo-passo bipolare con una corrente di uscita fino a 2 A per bobina (vedere la sezione Considerazioni sulla dissipazione di potenza di seguito per ulteriori informazioni). Ecco alcune delle caratteristiche principali del driver:

• Semplice passo e direzione interfaccia di controllo
• Cinque diverse risoluzioni passo: passo intero, mezzo passo, quarto passo, l’ottavo passo, e il xvi-passo
• Regolazione corrente di controllo consente di impostare la corrente massima in uscita con un potenziometro che permette di utilizzare tensioni superiori a tuo motore passo-passo della tensione nominale per raggiungere il gradino più alto costo
• Intelligente, tagliere di controllo, che seleziona automaticamente la corrente corretta modalità di decadimento (veloce o decadimento lento decadimento)
• temperatura Oltre arresto termico, sotto-tensione di blocco, e il crossover di protezione a corrente
• Maniche a terra e in cortocircuito-protezione del carico

Questo prodotto viene fornito con tutta la superficie-montaggio componenti—tra cui il driver A4988 IC-installato come mostrato nella foto del prodotto.

Questo prodotto viene fornito confezionato singolarmente con 0.1″ maschio intestazione pins incluso ma non saldato in; abbiamo anche una versione con maschio intestazione pins già saldato in. Per i clienti interessati a volumi più elevati a costi unitari inferiori, offriamo una versione bulk-packaged senza pin di intestazione e una versione bulk-packaged con pin di intestazione installati.

Si noti che portiamo diversi driver del motore passo-passo che possono essere utilizzati come alternative per questo modulo (e drop-in sostituzioni in molte applicazioni):

• La Black Edition A4988 stepper motor driver carrier è disponibile con circa il 20% di prestazioni migliori; fatta eccezione per le caratteristiche termiche, la Black Edition e questa scheda (verde) sono intercambiabili.
• Il supporto MP6500 può fornire fino a 1,5 A per fase (continua) senza dissipatore di calore ed è disponibile in due versioni, una con pot per il controllo del limite di corrente e una con controllo digitale del limite di corrente per la regolazione dinamica del limite di corrente da parte di un microcontrollore.
• Il supporto DRV8825 offre circa il 50% di prestazioni migliori su un intervallo di tensione più ampio e ha alcune funzionalità aggiuntive.
• Il supporto DRV8834 funziona con tensioni di alimentazione del motore fino a 2,5 V, rendendolo adatto per applicazioni a bassa tensione.
• Il vettore DRV8880 offre dinamicamente scalabile limitazione della corrente e “AutoTune”, che seleziona automaticamente la modalità di decadimento ogni ciclo PWM per prestazioni ottimali di regolazione della corrente in base a fattori come la resistenza di avvolgimento del motore e induttanza e la velocità dinamica del motore e il carico.

Vendiamo anche una versione più grande del vettore A4988 che ha protezione d’inversione di potenza sull’ingresso di alimentazione principale e built-in 5 V e 3.3 V regolatori di tensione che eliminano la necessità di logica separata e motore forniture.

Alcuni motori passo-passo unipolari (ad esempio quelli con sei o otto conduttori) possono essere controllati da questo driver come motori passo-passo bipolari. Per ulteriori informazioni, consultare le domande frequenti. I motori unipolari con cinque conduttori non possono essere utilizzati con questo driver.

Hardware incluso

Il vettore driver del motore passo-passo A4988 viene fornito con un 1×16-pin breakaway 0.1″ maschio header. Le intestazioni possono essere saldati in per l’uso con breadboards solderless o 0.1″ connettori femmina. È inoltre possibile saldare i cavi del motore e altre connessioni direttamente alla scheda. (È disponibile anche una versione di questa scheda con intestazioni già installate.)

Utilizzando il driver

Minimo di schema di cablaggio per il collegamento di un microcontrollore per un A4988 stepper motor driver vettore (full-modalità di passaggio).

Connessioni di alimentazione

Il driver richiede una tensione di alimentazione logica (3 – 5.5 V) da collegare attraverso i pin VDD e GND e una tensione di alimentazione del motore (8-35 V) da collegare attraverso VMOT e GND. Questi alimentatori dovrebbero avere condensatori di disaccoppiamento appropriati vicino alla scheda e dovrebbero essere in grado di erogare le correnti previste (picchi fino a 4 A per l’alimentazione del motore).

Attenzione: Questa scheda portante utilizza condensatori ceramici a bassa ESR, che la rendono suscettibile di picchi di tensione LC distruttivi, specialmente quando si utilizzano cavi di alimentazione più lunghi di pochi pollici. Nelle giuste condizioni, questi picchi possono superare la tensione massima di 35 V per l’A4988 e danneggiare in modo permanente la scheda, anche quando la tensione di alimentazione del motore è bassa come 12 V. Un modo per proteggere il driver da tali picchi è quello di mettere un grande (almeno 47 µF) condensatore elettrolitico attraverso la potenza del motore (VMOT) e terra da qualche parte vicino alla scheda.

Connessioni motore

I motori passo-passo a quattro, sei e otto fili possono essere azionati dall’A4988 se sono collegati correttamente; una risposta FAQ spiega in dettaglio i cablaggi corretti.

Attenzione: Collegare o scollegare un motore passo-passo mentre il driver è alimentato può distruggere il driver. (Più in generale, ricablare qualsiasi cosa mentre è alimentato sta chiedendo problemi.)

Passo (e microstep) dimensioni

Motori passo-passo in genere hanno una dimensione passo specifica (ad esempio 1.8° o 200 passi per giro), che si applica a pieno passi. Un driver microstepping come l’A4988 consente risoluzioni più elevate consentendo posizioni di passaggio intermedie, che si ottengono energizzando le bobine con livelli di corrente intermedi. Ad esempio, la guida di un motore in modalità quarto passo darà al motore a 200 passi per giro 800 micropassi per giro utilizzando quattro diversi livelli di corrente.

Gli ingressi di selezione risoluzione (dimensione passo) (MS1, MS2 e MS3) consentono la selezione tra le risoluzioni a cinque passi in base alla tabella seguente. MS1 e MS3 hanno interno 100kΩ pull-down resistenze e MS2 ha un interno 50kΩ pull-down resistenza, in modo da lasciare questi tre microstep selezione pin scollegato risultati in modalità full-step. Affinché le modalità microstep funzionino correttamente, il limite di corrente deve essere impostato abbastanza basso (vedi sotto) in modo che il limite di corrente venga attivato. In caso contrario, i livelli di corrente intermedi non verranno mantenuti correttamente e il motore salterà i micropassi.

MS1	MS2	MS3	Microstep Risoluzione
Basso	Basso	Basso	passo
Alta	Basso	Basso	Mezzo passo
Basso	Alta	Basso	Quarto passo
Alta	Alta	in esaurimento	Ottavo passo
Alta	Alta	Alta	Xvi passo

ingressi di Controllo

Ogni impulso per il segnale di ingresso a GRADINO corrisponde a una microstep del motore passo-passo nella direzione selezionata dal perno DIR. Si noti che i pin STEP e DIR non vengono tirati a una tensione particolare internamente, quindi non si dovrebbe lasciare uno di questi pin galleggianti nell’applicazione. Se si desidera solo la rotazione in un’unica direzione, è possibile legare DIR direttamente a VCC o GND. Il chip ha tre diversi ingressi per controllare i suoi numerosi stati di potenza: RST, SLP e EN. Per i dettagli su questi stati di alimentazione, vedere la scheda tecnica. Si prega di notare che il primo pin è galleggiante; se non si utilizza il pin, è possibile collegarlo al pin SLP adiacente sul PCB per portarlo alto e abilitare la scheda.

Limitazione di corrente

Un modo per massimizzare le prestazioni del motore passo-passo è quello di utilizzare il più alto di una tensione come è pratico per la vostra applicazione. In particolare, l’aumento della tensione generalmente consente tassi di passo più elevati e coppia di passo poiché la corrente può cambiare più rapidamente nelle bobine dopo ogni passo. Tuttavia, per utilizzare in modo sicuro tensioni superiori alla tensione nominale di un motore passo-passo, la corrente della bobina deve essere attivamente limitata per evitare che superi la corrente nominale del motore.

Il A4988 supporta tale limitazione di corrente attiva, e il trimmer potenziometro sulla scheda può essere utilizzato per impostare il limite di corrente. Un modo per impostare il limite di corrente è quello di mettere il driver in modalità full-step e misurare la corrente che attraversa una singola bobina del motore durante la regolazione del potenziometro limite di corrente. Ciò dovrebbe essere fatto con il motore che tiene una posizione fissa (cioè senza cronometrare l’ingresso PASSO). Si noti che la corrente si misura solo il 70% dell’attuale impostazione del limite, dal momento che entrambe le bobine sono sempre e limitata a questo valore in modo full-step, quindi, se poi attivare la modalità di microstepping, la corrente attraverso la bobina essere in grado di superare questa misurato full-passaggio di corrente da 40% (1/0.7) in alcuni passaggi; si prega di prendere questo in considerazione quando si utilizza questo metodo per impostare il limite di corrente. Inoltre, si noti che è necessario eseguire nuovamente questa regolazione se si modifica la tensione logica, Vdd, poiché la tensione di riferimento che imposta il limite di corrente è una funzione di Vdd.

Nota: la corrente della bobina può essere molto diversa dalla corrente di alimentazione, quindi non è necessario utilizzare la corrente misurata all’alimentazione per impostare il limite di corrente. Il luogo appropriato per mettere il misuratore di corrente è in serie con una delle bobine del motore passo-passo.

Un altro modo per impostare il limite di corrente è calcolare la tensione di riferimento che corrisponde al limite di corrente desiderato e quindi regolare il potenziometro del limite di corrente fino a misurare tale tensione sul pin VREF. La tensione del pin VREF è accessibile su una via cerchiata sulla serigrafia inferiore del circuito stampato. Il limite di corrente, IMAX, si riferisce alla tensione di riferimento come segue:

`I_(MAX) = (V_(REF)) / (8 * R_(CS))`

o, riorganizzato per risolvere VREF:

“V_ ( REF) = 8 * I_ (MAX) * R_ (CS)”

RCS è la resistenza di senso corrente; le versioni originali di questa scheda utilizzavano resistori di rilevamento della corrente 0.050 Ω, ma siamo passati a utilizzare resistori di rilevamento della corrente 0.068 Ω a gennaio 2017, il che rende più utile la gamma del potenziometro di regolazione. L’immagine seguente mostra come identificare i resistori di rilevamento della corrente della scheda:

Identificazione dei resistori di rilevamento originali da 50 mΩ (a sinistra) e 68 mΩ (a destra) introdotti nel gennaio 2017.

Quindi, ad esempio, se si desidera impostare il limite di corrente su 1 A e si dispone di una scheda con resistori di rilevamento da 68 mΩ, si imposta VREF su 540 MV. Ciò garantisce che, anche se la corrente che passa attraverso ogni bobina modifiche da passo a passo, la grandezza del vettore di corrente nel motore passo-passo rimane costante a 1 a:

`sqrt(I_(COIL1)^2 + I_(COIL2)^2) = I_(MAX) = 1 testo A)`

Se invece si desidera che la corrente che passa attraverso ogni bobina da 1 A full-modalità di passaggio, è necessario impostare il limite di corrente per essere il 40% in più o 1.4 A, poiché le bobine sono limitate a circa il 70% del limite di corrente impostato in modalità full-step (l’equazione sopra mostra perché questo è il caso). Per fare ciò con una scheda con resistori di rilevamento da 68 mΩ, impostare VREF su 770 MV.

Considerazioni sulla dissipazione di potenza

Il driver IC A4988 ha una corrente nominale massima di 2 A per bobina, ma la corrente effettiva che è possibile fornire dipende da quanto bene è possibile mantenere l’IC fresco. Il circuito stampato del vettore è progettato per estrarre calore dall’IC, ma per fornire più di circa 1 A per bobina, è necessario un dissipatore di calore o un altro metodo di raffreddamento.

Questo prodotto può ottenere abbastanza caldo per bruciare voi molto tempo prima che il chip si surriscalda. Fare attenzione quando si maneggia questo prodotto e altri componenti ad esso collegati.

Si prega di notare che misurare l’assorbimento di corrente all’alimentazione generalmente non fornisce una misura accurata della corrente della bobina. Poiché la tensione di ingresso al driver può essere significativamente superiore alla tensione della bobina, la corrente misurata sull’alimentazione può essere un po ‘ inferiore alla corrente della bobina (il driver e la bobina agiscono fondamentalmente come un alimentatore step-down di commutazione). Inoltre, se la tensione di alimentazione è molto alta rispetto a ciò di cui il motore ha bisogno per raggiungere la corrente impostata, il ciclo di lavoro sarà molto basso, il che porta anche a differenze significative tra correnti medie e RMS.

Diagramma schematico

Schema del driver del motore passo-passo A4988 carrier (sia verde e nero edizioni).

Nota: Questa scheda è un drop-in di ricambio per il nostro originale (e ora fuori produzione) A4983 driver del motore passo-passo carrier. Il nuovo A4988 offre protezione da sovracorrente e ha un pull-down interno 100k sul pin di selezione MS1 microstep, ma è altrimenti praticamente identico all’A4983.