A4988 Stepper Motor Driver Carrier

a4983/A4988 stepper motor driver carrier met afmetingen.

overzicht

Dit product is een dragerbord of breakoutbord voor Allegro ‘ s A4988 DMOS Microstepping Driver met Vertaler en Overstroombeveiliging; we raden daarom aan het A4988 datasheet (1MB pdf) zorgvuldig te lezen alvorens dit product te gebruiken. Deze stappenmotor driver laat u één bipolaire stappenmotor controleren bij maximaal 2 A uitgangsstroom per spoel (zie de overwegingen van de machtsdissipatie hieronder voor meer informatie). Hier zijn enkele van de belangrijkste functies van het stuurprogramma:

• eenvoudige stap-en richtingsbesturingsinterface
• vijf verschillende stapresoluties: full-step, half-step, quarter-step, eighth-step, and zestiende-step
• instelbare stroomregeling kunt u de maximale stroomuitgang instellen met een potentiometer, waarmee u spanningen boven de nominale spanning van uw stappenmotor kunt gebruiken om hogere stapsnelheden te bereiken
• intelligente snijregeling die automatisch de juiste stroomvervalmodus selecteert (snel verval of langzaam verval)
• over-temperatuur thermische uitschakeling, onderspanning lockout, en crossover-stroombeveiliging
• Short-to-bescherming tegen grond en kortsluiting

dit product wordt geleverd met alle opbouw componenten—waaronder de A4988 driver IC-geïnstalleerd zoals weergegeven in de productafbeelding.

dit product wordt per stuk geleverd met 0,1″ mannelijke headerpennen meegeleverd, maar niet gesoldeerd; we hebben ook een versie met mannelijke headerpennen die al gesoldeerd zijn. Voor klanten die geïnteresseerd zijn in hogere volumes tegen lagere eenheidskosten, bieden wij een bulk-packaged versie zonder header pinnen en een bulk-packaged versie met header pinnen geïnstalleerd.

merk op dat we verschillende stappenmotorbestuurders dragen die kunnen worden gebruikt als alternatieven voor deze module (en drop-in vervangingen in veel toepassingen):

• De Black Edition A4988 stappenmotor driver carrier is verkrijgbaar met ongeveer 20% betere prestaties; behalve de thermische eigenschappen, de Black Edition en deze (groene) board zijn uitwisselbaar.
• de mp6500-drager kan tot 1,5 A per fase (continu) leveren zonder koellichaam en is verkrijgbaar in twee versies, één met een pot voor het regelen van de huidige limiet en één met digitale stroomlimietregeling voor dynamische stroomlimietaanpassing door een microcontroller.
• de DRV8825-drager biedt ongeveer 50% betere prestaties over een breder Spanningsbereik en heeft een paar extra functies.
• de drv8834-drager werkt met motorvoedingsspanningen tot 2,5 V, waardoor hij geschikt is voor laagspanningstoepassingen.
• de DRV8880-drager biedt dynamisch schaalbare stroombegrenzing en “AutoTune”, die automatisch de vervalmodus elke PWM-cyclus selecteert voor optimale stroomregulatieprestaties op basis van factoren zoals de weerstand en inductie van de motorwikkeling en de dynamische snelheid en belasting van de motor.

we verkopen ook een grotere versie van de A4988-drager met omgekeerde stroombeveiliging op het hoofdvermogen en ingebouwde 5 V-en 3,3 V-spanningsregelaars die de behoefte aan afzonderlijke logische en motorvoeding elimineren.

sommige unipolaire stappenmotoren (bijvoorbeeld die met zes of acht uitgangen) kunnen door deze driver worden bestuurd als bipolaire stappenmotoren. Voor meer informatie, zie de veelgestelde vragen. Unipolaire motoren met vijf draden kunnen niet worden gebruikt met deze driver.

inclusief hardware

de A4988 stappenmotor driver wordt geleverd met een 1×16-pins breakaway 0,1″ mannelijke header. De headers kunnen worden gesoldeerd voor gebruik met soldeerloze breadboards of 0.1 ” vrouwelijke connectoren. U kunt ook uw motorkabels en andere aansluitingen direct op het bord solderen. (Een versie van dit bord met al geïnstalleerde headers is ook beschikbaar.)

het Gebruik van de driver

Minimaal schakelschema voor het verbinden van een microcontroller om een A4988 stappenmotor driver vervoerder (full-stap-modus).

stroomaansluitingen

de driver heeft een logische voedingsspanning (3 – 5.5 V) om over de VDD en GND spelden en een motorleveringsvoltage (8 – 35 V) te worden aangesloten over VMOT en GND. Deze voedingen moeten beschikken over geschikte ontkoppelingscondensatoren dicht bij het bord, en ze moeten in staat zijn om de verwachte stromen te leveren (pieken tot 4 A voor de motorvoeding).

Waarschuwing: Dit draagbord maakt gebruik van keramische condensatoren met lage ESR, waardoor het gevoelig is voor destructieve LC-spanningspieken, vooral bij gebruik van stroomleidingen langer dan een paar centimeter. Onder de juiste omstandigheden kunnen deze spikes de maximale spanning van 35 V voor de A4988 overschrijden en permanent het bord beschadigen, zelfs wanneer de voedingsspanning van de motor zo laag is als 12 V. een manier om de bestuurder tegen dergelijke spikes te beschermen is om een grote (ten minste 47 µF) elektrolytische condensator over motorvermogen (VMOT) te plaatsen en ergens dicht bij het bord te aarden.

Motoraansluitingen

vier -, zes-en achtdraads stappenmotoren kunnen worden aangedreven door de A4988 als ze goed zijn aangesloten; een FAQ-antwoord legt de juiste bedrading in detail uit.

waarschuwing: Het aansluiten of loskoppelen van een stappenmotor terwijl de bestuurder wordt aangedreven kan de bestuurder vernietigen. (Meer in het algemeen, opnieuw bedraden iets terwijl het wordt aangedreven is vragen om problemen.)

stap (en microstep) grootte

stappenmotoren hebben meestal een stapgrootte specificatie (bijvoorbeeld 1,8° of 200 stappen per omwenteling), die van toepassing is op Volledige stappen. Een microstepping driver zoals de A4988 staat hogere resoluties toe door tussenliggende staplocaties toe te staan, die worden bereikt door de rollen met tussenliggende huidige niveaus te activeren. Bijvoorbeeld, het besturen van een motor in quarter-step modus zal de 200-stap-per-omwenteling motor 800 microstappen per omwenteling door het gebruik van vier verschillende huidige niveaus.

de ingangen van de resolutie (stapgrootte) selector (MS1, MS2 en MS3) maken selectie mogelijk uit de vijf stappen resoluties volgens onderstaande tabel. MS1 en MS3 hebben interne 100kω Trek-Neer weerstanden en MS2 heeft een interne 50kω Trek-Neer weerstand, zodat het verlaten van deze drie microstep selectie spelden losgekoppelde resultaten in volledig-stap wijze. Om de microstep modi correct te laten functioneren, moet de huidige limiet laag genoeg worden ingesteld (zie hieronder) zodat de huidige limiet wordt ingeschakeld. Anders zullen de tussenstroomniveaus niet correct worden gehandhaafd en zal de motor microstappen overslaan.

MS1	MS2	MS3	Microstep Resolutie
Laag	Laag	Laag	Volledige stap
Hoog	Laag	Laag	de Helft stap
Laag	Hoog	Laag	Kwartaal stap
Hoog	Hoog	Laag	Achtste stap
Hoog	Hoog	Hoog	Zestiende stap

Controle-ingangen

Elke impuls om de STAP input komt overeen met één van de microstep Stappenmotor in de door de DIR-pin geselecteerde richting. Merk op dat de STEP-en DIR-pinnen intern niet aan een bepaalde spanning worden getrokken, dus u moet geen van deze pinnen in uw toepassing laten zweven. Als je alleen maar rotatie in een enkele richting wilt, kun je DIR direct aan VCC of GND koppelen. De chip heeft drie verschillende ingangen voor het regelen van de vele vermogenstoestanden: RST, SLP en EN. Voor meer informatie over deze machtstoestanden, zie het datasheet. Houd er rekening mee dat de RST-pin drijft; als u de pin niet gebruikt, kunt u deze aansluiten op de naastgelegen SLP-pin op de PCB om deze hoog te brengen en het bord in te schakelen.

stroombegrenzing

Eén manier om de prestaties van de stappenmotor te maximaliseren is door een zo hoog voltage te gebruiken als praktisch is voor uw toepassing. In het bijzonder, het verhogen van de spanning staat over het algemeen voor hogere stap tarieven en het stappen koppel toe aangezien de stroom sneller in de spoelen na elke stap kan veranderen. Om echter veilig spanningen boven de nominale spanning van een stappenmotor te gebruiken, moet de spoelstroom actief worden beperkt om te voorkomen dat deze de nominale stroom van de motor overschrijdt.

de A4988 ondersteunt een dergelijke actieve stroombegrenzing, en de trimmerpotentiometer op het bord kan worden gebruikt om de huidige limiet in te stellen. Een manier om de huidige limiet in te stellen is om de bestuurder in full-step modus te zetten en de stroom te meten die door een enkele motorspoel loopt terwijl de huidige limietpotentiometer wordt aangepast. Dit moet gebeuren met de motor die een vaste positie (d.w.z. zonder de STAPINVOER te klokken). Merk op dat de stroom die u meet slechts 70% van de werkelijke stroomlimietinstelling is, aangezien beide spoelen altijd aan en beperkt zijn tot deze waarde in de volledige stapmodus, dus als u later microstepping-modi inschakelt, zal de stroom door de spoelen deze gemeten volledige stroom met 40% (1/0.7) kunnen overschrijden bij bepaalde stappen; houd hiermee rekening bij het instellen van de huidige limiet. Merk ook op dat u deze aanpassing opnieuw moet uitvoeren als u ooit de logische spanning, Vdd, wijzigt, aangezien de referentiespanning die de huidige limiet instelt een functie is van Vdd.

opmerking: de spoelstroom kan sterk verschillen van de stroomtoevoer, dus je moet de stroom die gemeten is bij de stroomtoevoer niet gebruiken om de huidige limiet in te stellen. De juiste plaats om uw huidige meter te plaatsen is in serie met een van uw stappenmotor spoelen.

een andere manier om de huidige limiet in te stellen is om de referentiespanning te berekenen die overeenkomt met uw gewenste Huidige Limiet en vervolgens de huidige limiet potentiometer aan te passen totdat u die spanning meet op de VREF pin. De VREF pin spanning is toegankelijk op een via die is omcirkeld op de bodem zeefdruk van de printplaat. De huidige limiet, IMAX, heeft als volgt betrekking op de referentiespanning:

“I_ (MAX) =(V_ (REF)) / (8 * R_(CS))”

or, herschikt om op te lossen voor VREF:

“V_ ( REF) = 8 * I_(MAX) * R_`CS)”

RCS is de huidige zinweerstand; de originele versies van dit bord gebruikten 0.050 Ω huidige zinweerstanden, maar we schakelden over op het gebruik van 0.068 Ω huidige zinweerstanden in januari 2017, wat meer van het bereik van de instelpotentiometer nuttig maakt. De volgende afbeelding laat zien hoe te identificeren welke huidige zinweerstanden uw bord heeft:

Identificatie van originele 50 mΩ zinweerstanden (links) en 68 mΩ zinweerstanden (rechts) geïntroduceerd in januari 2017.

dus, bijvoorbeeld, als je de huidige limiet wilt instellen op 1 A en je hebt een bord met 68 mΩ zintuigweerstanden, zou je VREF instellen op 540 mV. Dit zorgt ervoor dat, hoewel de stroom door elke spoel van stap tot stap verandert, de grootte van de stroomvector in de stappenmotor constant blijft op 1 A:

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

Als u in plaats daarvan wilt dat de stroom door elke spoel 1 A is in de volledige stapmodus, moet u de huidige limiet instellen op 40% hoger, of 1.4 A, aangezien de spoelen in volledige stapmodus beperkt zijn tot ongeveer 70% van de ingestelde stroomlimiet (bovenstaande vergelijking laat zien waarom dit het geval is). Om dit te doen met een bord met 68 mΩ zintuigweerstanden, stel je VREF in op 770 mV.

overwegingen voor energiedissipatie

de A4988 driver IC heeft een maximale stroomwaarde van 2 A per spoel, maar de werkelijke stroom die u kunt leveren hangt af van hoe goed u de IC koel kunt houden. De printplaat van de drager is ontworpen om warmte uit het IC te halen, maar om meer dan ongeveer 1 A per spoel te leveren, is een koellichaam of andere koelmethode vereist.

dit product kan heet genoeg worden om je te branden lang voordat de chip oververhit raakt. Wees voorzichtig bij het hanteren van dit product en andere daaraan gekoppelde componenten.

houd er rekening mee dat het meten van de stroomafname aan de voeding over het algemeen geen nauwkeurige meting van de spoelstroom oplevert. Aangezien de ingangsspanning naar de driver aanzienlijk hoger kan zijn dan de spoelspanning, kan de gemeten stroom op de voeding een stuk lager zijn dan de spoelstroom (de driver en spoel fungeren in principe als een schakelende step-down voeding). Ook als de voedingsspanning zeer hoog is in vergelijking met wat de motor nodig heeft om de ingestelde stroom te bereiken, zal de duty cycle zeer laag zijn, wat ook leidt tot aanzienlijke verschillen tussen gemiddelde en RMS-stromen.

schema

schema van de A4988 stappenmotor driver carrier (zowel groene als zwarte edities).

Opmerking: Dit bord is een drop-in vervanging voor onze originele (en nu niet meer leverbaar) a4983 stappenmotor driver carrier. De nieuwere A4988 biedt overstroom bescherming en heeft een interne 100k pull-down op de MS1 microstep selectie speld, maar het is verder vrijwel identiek aan de A4983.