Pololu 1183 - A4988 Драйвер шагового двигателя с регуляторами напряжения

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

Обзор

Данный продукт представляет собой несущую плату или коммутационную плату для микрошагового драйвера DMOS A4988 Allegro 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 управлять одним биполярным шаговым двигателем с выходным током до 2 А на катушку (см.Соображения относительно рассеивания мощностираздел ниже для получения дополнительной информации). Вот некоторые из основных особенностей драйвера:

• Простой интерфейс управления шагом и направлением
• Пять различных разрешений шага: полный шаг, полушаг, четверть шага, восьмой шаг и шестнадцатый шаг
• Регулируемый контроль тока позволяет вам устанавливать максимальный выходной ток с помощью потенциометра, что позволяет использовать напряжение выше номинального напряжения вашего шагового двигателя для достижения более высоких скоростей шагов.
• Интеллектуальное управление прерыванием, которое автоматически выбирает правильный режим затухания тока (быстрое затухание или медленное затухание)
• Тепловое отключение при перегреве, блокировка при пониженном напряжении и защита от перекрестного тока
• Защита от замыкания на землю и короткого замыкания нагрузки

Этот держатель имеет защиту от обратной полярности питания на основном входе питания и встроенные регуляторы напряжения 5 В и 3,3 В, которые устраняют необходимость в отдельных источниках питания логики и двигателя и позволяют управлять драйвером с помощью микроконтроллеров, работающих от напряжения 5 В или 3,3 В. Мы также продаем уменьшенную версию держателя A4988 без регуляторов напряжения.

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

Некоторые униполярные шаговые двигатели (например, с шестью или восемью выводами) могут управляться этим драйвером как биполярные шаговые двигатели. Более подробную информацию можно найти в разделе часто задаваемых вопросов. Униполярные двигатели с пятью выводамине можетиспользоваться с этим драйвером.

Включенное оборудование

Плата драйвера шагового двигателя A4988 с регуляторами напряжения поставляется с одним 1-14-контактным разрывным 0,1-дюймовым штыревым разъемом и одним 1-8-контактным разрывным 0,1-дюймовым штыревым разъемом. Разъемы можно припаять для использования с беспаечными макетными платами или гнездовыми разъемами 0,1". Вы также можете припаять выводы двигателя и другие соединения непосредственно к плате.

Использование драйвера

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

Силовые соединения

Драйверу требуется логическое напряжение питания (3–5,5 В), подключенное к контактам VDD и GND, а также напряжение питания двигателя (8–35 В), подключенное к контактам VMOT и GND. Логическое напряжение может подаваться от внешнего источника, например, источника питания логики остальной части системы, или путем подключения выходов регулятора напряжения 5 В или 3,3 В к VDD. Существуют также контактные площадки для поверхностного монтажа, которые позволяют выбирать VDD путем создания перемычки из пайки между соответствующими контактными площадками. Обратите внимание, что регуляторы драйвера также можно использовать для питания другой электроники в системе, например управляющего микроконтроллера.

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

Соединения двигателя

Четырех-, шести- и восьмипроводные шаговые двигатели могут управляться A4988, если они правильно подключены; В ответе на часто задаваемые вопросы подробно объясняется правильная проводка.

Предупреждение:Подключение или отключение шагового двигателя при включенном драйвере может привести к выходу драйвера из строя. (В более общем смысле, переподключение чего-либо, когда оно находится под напряжением, — это напрашиваться на неприятности.)

Размер шага (и микрошага)

Шаговые двигатели обычно имеют спецификацию размера шага (например, 1,8° или 200 шагов на оборот), которая применяется к полным шагам. Микрошаговый драйвер, такой как A4988, обеспечивает более высокое разрешение за счет промежуточных положений шагов, которые достигаются путем подачи на катушки тока промежуточных уровней. Например, работа двигателя в четвертьшаговом режиме даст двигателю с частотой 200 шагов на оборот 800 микрошагов на оборот, используя четыре различных уровня тока.

Входы селектора разрешения (размера шага) (MS1, MS2, MS3) позволяют выбирать из пяти разрешений шага в соответствии с таблицей ниже. MS1 и MS3 имеют внутреннюю память 100kΩ подтягивающие резисторы и MS2 имеет внутренний 50kΩ подтягивающий резистор, поэтому если оставить эти три контакта выбора микрошага отключенными, то получится полношаговый режим. Для корректной работы микрошаговых режимов 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 эффективно работать в полношаговом режиме.

Входы управления

Каждый импульс на входе STEP соответствует одному микрошагу шагового двигателя в направлении, выбранном выводом DIR. Обратите внимание, что выводы STEP и DIR не имеют внутреннего напряжения, поэтому не следует оставлять ни один из этих выводов в вашем приложении неподключенным. Если вам нужно вращение только в одном направлении, вы можете подключить DIR напрямую к VCC или GND. Микросхема имеет три различных входа для управления многочисленными состояниями питания:РСТ,СЛП, иRU. Подробную информацию об этих состояниях питания см. в техническом описании.

Ограничение тока

Для достижения высокой скорости шага питание двигателя обычно намного выше, чем было бы допустимо без активного ограничения тока. Например, типичный шаговый двигатель может иметь максимальный номинальный ток 1 А при 5Ω сопротивление катушки, что указывает на максимальное напряжение питания двигателя 5 В. Использование такого двигателя с напряжением 12 В позволит увеличить частоту шагов, но ток должен быть активно ограничен до значения менее 1 А, чтобы предотвратить повреждение двигателя.

A4988 поддерживает такое активное ограничение тока, а подстроечный потенциометр на плате может использоваться для установки ограничения тока. Один из способов установить предел тока — 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 70% в полношаговом режиме). Обратите внимание, что ограничение тока зависит от напряжения Vdd.

Другой способ установить предел тока — измерить напряжение на выводе REF и рассчитать результирующий предел тока (резисторы датчика тока составляют 0,05 Ом). Более подробную информацию см. в техническом описании A4988.

Соображения относительно рассеивания мощности

Максимальный номинальный ток ИС драйвера A4988 составляет 2 А на катушку, но фактический ток, который вы можете обеспечить, зависит от того, насколько хорошо вы можете поддерживать охлаждение ИС. Печатная плата носителя предназначена для отвода тепла от ИС, но для подачи тока более 1 А на катушку требуется радиатор или другой метод охлаждения.

Этот продукт можно получитьгорячийдостаточно, чтобы обжечь вас задолго до того, как чип перегреется. Будьте осторожны при обращении с данным изделием и другими подключенными к нему компонентами.

Обратите внимание, что измерение тока, потребляемого источником питания, не обязательно обеспечивает точное измерение тока катушки. Поскольку входное напряжение драйвера может быть значительно выше напряжения катушки, измеренный ток на источнике питания может быть значительно ниже тока катушки (драйвер и катушка по сути действуют как импульсный понижающий источник питания). Кроме того, если напряжение питания слишком велико по сравнению с тем, которое необходимо двигателю для достижения заданного тока, рабочий цикл будет очень низким, что также приводит к значительным различиям между средним и среднеквадратичным током.

Принципиальная схема

Принципиальная схема держателя драйвера шагового двигателя md09a A4988 с регуляторами.

Примечание:Эта плата является простой заменой оригинального держателя драйвера шагового двигателя A4983 с регуляторами напряжения. Ключевое отличие заключается в том, что новый A4988 обеспечивает защиту от перегрузки по току, которой нет у A4983; В остальном он практически идентичен A4983.

Люди часто покупают этот продукт вместе с:

Универсальная алюминиевая монтажная ступица Pololu для пары валов 5 мм

Держатель драйвера шагового двигателя A4988

Шаговый двигатель: униполярный/биполярный, 200 шагов/об, 42x48 мм, 4 В, 1200 мА