Драйвер шагового двигателя A4988. Подключения к Arduino и пример использования. Драйвер шагового двигателя a4988

Было рассчитано максимальное значение для двигателя 17HS4401, но это значение должно быть уменьшено на 70%, поскольку при таком напряжении двигатель прогревается в режиме ожидания.

Драйвер шагового двигателя A4988. Подключения к Arduino и пример использования

Шаговые двигатели — это электромеханические устройства, задача которых заключается в преобразовании электрического стимула в движение вала двигателя под определенным углом. Преимуществами шаговых двигателей по сравнению с простыми двигателями являются

• Высокая точность позиционирования и повторяемость — точность высококачественных шаговых двигателей составляет не менее 2,5% от значения шага, и эта ошибка не накапливается на следующем шаге.
• Шаговые двигатели можно быстро запускать, останавливать и менять направление вращения.
• Четкая зависимость между углом поворота ротора и количеством входных импульсов (нормальные условия эксплуатации) позволяет устанавливать систему без обратной связи.
• Шаговые двигатели обеспечивают очень низкую скорость вращения оси без необходимости использования редуктора.
• Шаговые двигатели работают в широком диапазоне скоростей, поскольку их скорость прямо пропорциональна количеству входных импульсов.

Шаговые двигатели используются там, где требуется высокая точность перемещения. Примерами применения являются принтеры, факсимильные и копировальные аппараты, станки с ЧПУ и 3D-принтеры. Специальные устройства — направляющие шаговых двигателей используются для управления шаговыми двигателями. Популярный драйвер шагового двигателя A4988 (рис. 1) работает при напряжении от 8 до 35 В и может выдавать до 1 А на фазу без теплоотвода (и до 2 А с теплоотводом). A4988 имеет защиту от перегрузки и перегрева. Одним из параметров шагового двигателя является количество шагов на 360° вращения. Например, для шагового двигателя Nema 17 это 200 шагов на оборот. Другими словами, один шаг соответствует 1,8°. С драйвером A4988 это значение может быть увеличено с помощью промежуточного шагового управления, и существует пять микрошаговых режимов: 1 (полный), 1 / 2, 1 / 4, 1 / 8 и 1 / 16.

Технические характеристики A4988

• Напряжение питания: 8-35 В.
• Функция микрошага: 1, 1 / 2, 1 / 4, 1 / 8 и 1 / 16
• Разумное напряжение: 3-5,5 В
• Защита от перегрева.
• Макс. ток на фазу: — 1 A без теплоотвода — 2 A с теплоотводом
• Размеры: 20 x 15 мм
• Без теплоотвода: 2 г

• ENABLE — включить/выключить драйвер
• MS1, MS2, MS3 — контакты для регулировки микроклимата
• RESET — сброс микросхемы
• STEP-импульсный выход для движения двигателя (каждый импульс равен одному шагу), скорость двигателя можно регулировать
• DIR-Регулировка направления вращения
• VMOT-Мотор питания (8-35 В)
• GND-Common
• 2B, 2A, 1A, 1B — для подключения обмоток двигателя
• VDD — питание микросхемы (3,5-5 В)

Значение микросети определяется комбинацией сигналов на входах MS1, MS2 и MS3. Существует пять пошаговых вариантов

Для работы в микроволновом режиме требуется небольшой ток. A4988 позволяет ограничить ток с помощью встроенного потенциометра. Поскольку драйвер очень чувствителен к скачкам напряжения в источнике питания двигателя, производитель рекомендует установить большой электролитический конденсатор в источнике питания VMOT для сглаживания скачков.

Внимание! -Подключение или отключение шагового двигателя при работающем драйвере может привести к повреждению двигателя.

Подключение драйвера к Arduino

Схема подключения A4988 к плате Arduino

Направляющая диаграмма A4988 для управления биполярным шагом показана на рисунке выше. Контакт сброса подключен к контакту сна, поэтому уровень выше. Давайте загрузим скетч из примера №1 на плату Arduino. Это управляет движением биполярного шага в одном направлении, затем в другом направлении, затем с постоянной скоростью в петле.

Если после загрузки эскиза двигатель не двигается, проверьте правильность подключения обмоток к шипу драйвера A4988. Кабель двигателя подключен к шипам 2B и 2A (1A и 1B) и «подключен» к контроллеру.

Принцип работы ступени NEMA 17 аналогичен другим ступеням. Подробнее о том, как управлять шаговым двигателем, вы можете прочитать в статье о подключении шагового двигателя к микроконтроллеру AVR.

Шаг A4988.

Шаговые двигатели используются в производстве высокоточных станков, которые имеют много преимуществ перед коллекторными двигателями.

• Шаговые двигатели мгновенно запускаются, останавливаются и дают задний ход.
• Высокая точность установки и прокладки.
• Может устанавливаться без обратной связи.
• Диапазон изменения скорости.
• Возможность замедления без необходимости использования коробки передач.

Очень большой диапазон шагов. В офисном оборудовании шаговый двигатель не встречается в приводах ксероксов, принтеров, факсов или 3D-принтеров.

Шаговый двигатель управляется водителем. Driver происходит от английского слова, означающего «водитель». Недорогим и поэтому очень популярным драйвером является драйвер A4988. A4988 имеет защиту от перегрузки и перегрева. Одним из параметров шагового двигателя является количество шагов на 360° вращения. Например, при шагах NEMA 17 это 200 шагов на оборот, поэтому один шаг равен 1,8°. Направляющая A4988 позволяет увеличить это значение с возможностью управления промежуточными шагами и имеет пять микро (1/2, 1/4, 1/8 и 1/16) функций.

A4988 технические характеристики.

• Напряжение питания: 8-35 В.
• MicroStep: 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16
• Разумное напряжение: 3-5,5 В
• Защита от перегрева.
• Макс. фаза: -1 a без теплоотвода -2 a с теплоотводом
• Размеры драйвера: 20 x 15 x 10 мм,.
• Размеры комата: 9 x 5 x 9 мм,.
• Вес с теплоотводом: 3 г,.
• Вес без теплоотвода: 2 г

Назначения драйверов A4988.

• Enabled — включение/выключение драйверов.
• MS1, MS2, MS3 — штифты для регулировки микроорганизмов
• Сброс — восстанавливает микросхему
• шаг — импульсы движения двигателя (каждый импульс — один шаг), скорость двигателя можно регулировать.
• dir — установка направления вращения
• vmot — мощность двигателя (8-35 В)
• напряжение — общественный
• 2 b, 2 a, 1 a, 1 b — контакты для подключения обмоток двигателя
• VDD — напряжение питания микросхемы (3,5-5 В)

Выбор выводов микроконтроллера.

Микрошаговый режим доступен в руководстве A4988. Это достигается путем подачи питания на катушку на промежуточном уровне.

Например, если вы решите управлять шаговиками Nema 17 с шагом 1,8 градуса (200 шагов на оборот) в режиме 1/4 шага, двигатель будет выдавать 800 микроконтроллеров на оборот.

Драйвер A4988 имеет три выбираемых выводами размера шага (разрешения), IE MS1, MS2 и MS3. Установив соответствующий разумный уровень на эти штифты, можно настроить двигатель на один из пяти ступенчатых анализов.

Направляющий селектор A4988.

По умолчанию эти три клеммы заземлены с помощью внутреннего резистора. Если оставить эти клеммы неподключенными, двигатель будет работать в режиме полного шага.

Управляющие контакты.

Драйвер A4988 имеет два управляющих вывода, а именно STEP и DIR.

STEP — управляет микрошагом двигателя. Каждый высокий импульс, подаваемый на этот вывод, приводит двигатель в движение на количество микрошагов, заданное контактами выбора микрошагов (MS1, MS2 и MS3). Чем быстрее импульсы, тем быстрее вращается двигатель.

DIR — управляет направлением вращения двигателя. При высоком значении двигатель будет вращаться по часовой стрелке, а при низком — против часовой стрелки.

Если вы хотите, чтобы двигатель вращался только в одном направлении, вы можете подключить клемму DIR непосредственно к VCC или GND соответственно.

Клеммы STEP и DIR не управляются внутренними резисторами, поэтому их не следует оставлять неподключенными.

Клеммы управления питанием A4988.

A4988 имеет три различных вывода для управления состоянием питания, а именно. EN, RST и SLP.

EN — это контакт разрешения (0)/запрета (1) драйвера A4988. По умолчанию этот вывод имеет низкий уровень, поэтому драйвер всегда включен.

Предел тока.

Перед использованием драйвера необходимо выполнить небольшую настройку. Для этого нам необходимо ограничить максимальный ток, протекающий через катушки шагового двигателя, и не допустить превышения номинального тока двигателя.

На драйвере A4988 есть небольшой потенциометр, который можно использовать для установки предельного тока. Вы должны установить предел тока равным или меньшим, чем номинальный ток двигателя.

Рассчитайте и установите предельный ток для драйвера шагового двигателя A4988.

В этом случае мы установим предел тока, измерив напряжение (Vref) на клемме «ref».

• Посмотрите паспорт шагового двигателя. Обратите внимание на его номинальный ток. Для примера расчета мы будем использовать NEMA 17 200 шагов/об, 12 В 350 мА.
• Переведите драйвер в режим полного шага, оставив три клеммы селектора микрошагов отключенными.
• Удержание двигателя в фиксированном положении без синхронизации входа STEP.
• Во время настройки измерьте напряжение Vref (один датчик мультиметра на минусе питания, а другой — на металлическом корпусе потенциометра).
• Отрегулируйте напряжение Vref в соответствии с формулой:

RS — сопротивление резистора. В моем случае RS = 0,100.

Формула Vref для A4988 зависит от номинала токоизмерительных резисторов. Это два черных прямоугольника на плате драйвера. Обычно они подписывают R050 или R100.

Из-за того, что рабочий ток двигателя составляет 70% от тока удержания. Нам нужно умножить это значение на 0,7. В противном случае двигатели будут сильно нагреваться в режиме ожидания.

Для 17HS4401 Vref _は。 = 1,36*0,7 = 0,952 В.

Vref _は。 = 0 , 9 6*0,7 = 0 , 67 2 В.

Эта ИС была впервые использована в коммутационной плате и превращена в практически пригодный для использования драйвер кардиостимулятора компанией Pololu Robotics.

Настройка тока двигателя на A4988

На плате драйвера имеется потенциометр для регулировки тока. Для настройки вам понадобится мультиметр для измерения напряжения на потенциометре.

Положение токоограничивающих резисторов и потенциометра Vref

Значение Vref для A4988 зависит от номинала токоограничивающих резисторов (обведены на рисунке выше). Обычно он подписывается R050 или R100.

Imax — максимальный ток двигателя,

RS — сопротивление резистора. В моем случае RS = 0,100. Для 17HS4401 Vref = 1,7 * 8 * 0,100 = 1,36 В.

Рабочий ток двигателя составляет 70% от тока удержания. Умножьте эти значения, чтобы двигатель прогревался на холостом ходу.

Для 17HS4401 Vref _は。 = 1,36*0,7 = 0,952 В.

Подключите драйвер к микроконтроллеру, включите его и измерьте напряжение Vref через драйвер. Если оно не соответствует требуемому значению напряжения, а скорее всего так и будет, поверните потенциометр в другую сторону и проверьте изменения. Доведите его до желаемого значения и радуйтесь, потому что ток в драйвере теперь установлен!

Настройка микрошага A4988

Чтобы отрегулировать микрошаг на этом устройстве, необходимо подать напряжение на определенные контакты.

A4988 Таблица распорки ступеней

На плате Ramps 1.4 есть специальные перемычки для переключения микрошага, которые расположены под пином самого драйвера и подписаны как M0, M1, M2 или MS0, MS1, MS2.

Примеры кода

Программа вращает ось сначала в одном направлении, а затем в другом.

Вы также можете прочитать о подключении и настройке драйвера DRV8825, который является приемником для этого драйвера, на странице «Как подключить DRV8825 к Arduino».

Или купить товар на Aliexpress по лучшей цене, ссылка .

Он может выдерживать ток 1,5 А без охлаждения и 2,2 А с принудительным воздушным охлаждением и теплоотводом, что является улучшением по сравнению с током 1 А без охлаждения A4988.

Драйвер шагового двигателя DM542T

DM542T драйвер шагового двигателя

Краткие технические характеристики

DM542T — мой личный фаворит, и именно его я чаще всего использую для своих DIY-приложений с ЧПУ.

Этот драйвер шагового двигателя может управлять практически любым двигателем NEMA 17 и NEMA 23, за исключением, возможно, двигателя NEMA 23 с высоким крутящим моментом 4,2A.

Этот драйвер шагового двигателя является отличным выбором для почти любого другого шагового двигателя в ЧПУ. Я говорю это потому, что NEMA 34 очень редко встречается в ЧПУ.

Это делает драйвер отличным выбором практически для любого проекта DIY с ЧПУ на базе GRBL, включая большие рамы 8’x4′.

Если вам нужно выбрать контроллер на базе GRBL, необходимый для вашего ЧПУ, то вам поможет это руководство, которое я написал — Контроллеры ЧПУ GRBL для любителей.

Этот контроллер двигателя известен своей высокой надежностью и длительным сроком службы. Благодаря чипу DM542T этот продукт отличается высоким качеством. Теплоотдача и охлаждение этого двигателя превосходны. Это очень тихий драйвер, который не напрягается даже при 4 А.

Одной из хороших особенностей этого двигателя является превосходная система плавного пуска. Шаговые двигатели без него потребляют большой ток при первом включении.

Это вызывает перегрузку двигателя и значительно сокращает срок его службы.

DM542T смягчает эту проблему, регулируя ток и обеспечивая постепенное увеличение крутящего момента.

Антирезонансная функция DM542T работает так, как заявлено, и это позволяет избежать вибрации и шума в среднем диапазоне (в усилителях).

Кроме того, шаговые двигатели имеют тенденцию нагреваться, когда не вращаются при подключении к источнику питания.

DM542T имеет функцию снижения тока холостого хода, при которой ток снижается до половины значения оборотов.

DM542T обеспечивает микрошаг до 1/128. Но что действительно приятно, так это микрошаговый контроль.

С помощью DIP-переключателей на шаговом двигателе можно легко настроить количество микрошагов из 15 предустановленных режимов (1/2, 1/4, … и так далее до 1/128).

Направляющая DM542T с синими DIP-переключателями

В отличие от предыдущих руководств по шаговым двигателям в этом списке, здесь нет необходимости вращать потенциометр для регулировки тока.

Как и в случае с микрошаговым драйвером, DIP-переключатель может использоваться для настройки тока из восьми выбираемых пиков тока (1,00 A, 1,46 A, 1,91 A, 2,37 A, 2,84 A, 3, 31 A, 3,76 A и 4,20 A).

Драйвер шагового двигателя TB6600

Драйвер TB6600.

Краткие технические характеристики

Драйвер TB6600 — это очень популярный драйвер, обычно используемый для питания двигателей NEMA 17 и NEMA 23.

Интегральная схема кардиостимулятора в этом драйвере изготовлена компанией Toshiba. Если быть точным, используемый шаговый двигатель — TB67S109A, а не TB6600.

Однако его функциональность аналогична TB6600.

Имеется семь предустановленных выходных токов (0,5 A / 1,0 A / 1,5 A / 2,0 A / 2,5 A / 2,8 A / 3,0 A / 3,5 A), которыми можно управлять с помощью шестиразрядного DIP-переключателя драйвера.

Максимальный выходной ток, который можно регулировать с помощью DIP-переключателя, составляет 3,5 А, что ниже теоретического максимального тока в 4 А.

На мой взгляд, это руководство может хорошо работать, если требование составляет до 3А. Кроме того, здесь шумно и жарко.

Как и другие направляющие шагового двигателя ЧПУ этой серии, он имеет встроенную защиту от перенапряжения и температуры.

Этот шаговый двигатель имеет пять предустановленных микроволновых функций (1/1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 и 1/32), которыми можно управлять с помощью DIP-переключателей.

Направляющая шагового двигателя TB6600 с DIP-переключателями на боковой стороне.

Напряжение питания, доступное для работы этого шагового двигателя, составляет 9-42 В, рекомендуемое напряжение — 12-30 В.

На всякий случай лучше не превышать 30 вольт.

Большинство пользователей используют этот шаговый двигатель при напряжении 24 В, так как он имеет достаточную скорость и крутящий момент при таком напряжении питания.

По словам производителя, этот шаговый двигатель идеально подходит для достижения крутящего момента 255 унций на дюйм или меньше.

Самое интересное, что я нашел в этом шаговом двигателе, это то, что он обеспечивает по крайней мере 3 А бесшумного тока при почти вдвое меньшей цене DM542T.

Помните, что при использовании этого контроллера двигателя или DM542T, вам потребуется три таких контроллера для управления 3-осевым ЧПУ.

Если у вас ограниченный бюджет, а потребляемая мощность шагового двигателя не превышает 3 А, мы рекомендуем приобрести этот прибор. В противном случае мы рекомендуем выбрать DM542T или DM556, расширенный аналог DM542T.

Драйвер шагового двигателя DM556T

Руководство по шаговому двигателю DM556T

Краткие технические характеристики

Этот драйвер кардиостимулятора работает с чипом DM556T. Это руководство аналогично руководству для DM542T. Однако он может выдерживать пиковый ток 5,6 А.

Это делает данную направляющую шагового двигателя также подходящей для высокомоментных (4,2 A) двигателей NEMA 23 с удерживающим моментом 425 унций/дюйм.

Это руководство по темпу подходит практически для всех проектов с ЧПУ, включая большие фрезерные станки с ЧПУ 8’x4′.

Единственный, который может не работать, это, вероятно, NEMA34 с током 6A и удерживающим моментом более 1000oz.

Если это является обязательным условием, рекомендуется обратиться к следующему руководству по шаговому двигателю в этом списке.

DM556T имеет отличные антирезонансные функции для плавной и тихой работы.

Как и в DM542T, имеется DIP-переключатель для выбора одного из 16 предварительно заданных разрешений микропространства (до 1/125).

Также имеется еще один набор DIP-переключателей, которые можно включать и выключать для выбора одной из восьми предустановленных настроек выходного тока (1,8 A, 2,1 A, 2,7 A, 3,2 A, 3,8 A, 4,3 A, 4, 9 A и 5,6 A).

Со стороны направляющих шагового двигателя DM556T

Шаговый двигатель DM556T имеет функцию определения тока холостого хода, которая уменьшает выходной ток в два раза, когда двигатель не работает.

Этот шаговый двигатель работает при температуре ниже 60°C в большинстве случаев благодаря отличной технологии рассеивания тепла направляющей.

Рекомендуемое входное напряжение для этого драйвера кардиостимулятора составляет 20-50 В постоянного тока.

Документация в этом руководстве по кардиостимуляторам признана достаточной для начинающих.

Эта направляющая немного дороже DM542T и идеально подходит для шаговых двигателей с ЧПУ до NEMA 24.