Драйвер для шагового двигателя: Обзоры модулей Arduino: описание, примеры использования — ПромБытТех

Блоки управления шаговыми двигателями. Драйверы шаговых двигателей. Контроллеры шаговых двигателей. Управление от компьютера. Устройства управления ШД

Мы предоставляем открытый коммуникационный протокол, а также готовое программное обеспечение под ОС
Windows для работы с
контроллерами серии SMSD.

Для контроллеров SMSD‑4.2CAN предоставляется программа CANOpen Builder для конфигурирования работы
по
протоколу CANopen
через USB подключение. Программа также позволяет выполнить тестовые запуски шагового привода через SDO
запросы,
настроить параметры работы в сети CAN, сконфигурировать необходимые TPDO/RPDO, пакетов, выполнить сброс к
заводским
настройкам. Программа также позволяет получить доступ к объектному словарю блока через USB интерфейс,
выполняет расчёты
параметров управления шаговым двигателем для режима управления напряжением.

Для контроллеров SMSD‑LAN мы предоставляем программу SMC‑Program‑LAN, с помощью которой можно
составлять и
записывать
пользовательские программы в память блока, считывать программы из памяти блока, осуществлять покомандное
управление
приводом (режим direct control). Готовые программы управления можно записывать в файл на ПК и считывать их
из файла.
Программа также позволяет считывать и изменять настройки передачи по сети Ethernet и изменять пароль
доступа к
контроллеру. Соединение с компьютером в программе SMC‑Program‑LAN доступно как по сети Ethernet, так и
через USB.

Для контроллеров SMSD‑Modbus предоставляется две программы – SMSD Controller Demonstrator и
SMC‑Program‑Modbus.

SMSD Controller Demonstrator предназначена конфигурирования контроллера, считывания и записи
пользовательских программ в
память блока, изменения регистров контроллера. Также SMSD Controller Demonstrator содержит утилиту SMSD
Updater для
поиска обновлений программного обеспечения контроллера и их установки.

SMC‑Program‑Modbus предназначена для управления шаговым приводом в режиме Direct Control,
считывания
текущих параметров
работы привода, изменения основных настроек движения. Программа позволяет редактировать и записывать в
память
контроллера пользовательские программы. Редактирование программ доступно в виде списка инструкций IL и в
виде лестничных
диаграмм (начиная с версии ПО V.2.0).

Помимо программ для ПК мы предлагаем HMI панели с готовым программным обеспечением для работы с
контроллерами
SMSD‑Modbus. HMI панель с готовым ПО позволяет осуществлять контроль за состоянием блока без использования
ПК, считывать
пользовательские программы из памяти, редактировать и записывать готовые программы в память контроллера.
Готовые
программы можно переносить с ПК на HMI панель с помощью Flash накопителей (USB).

Для работы с контроллерами SMSD‑1.5 предоставляется программа SMC‑Program ver.4.0.5. Программа
предназначена для
создания, редактирования пользовательских программ, считывания программ из памяти и записи программ в
память
контроллеров. Также программа позволяет осуществлять управление шаговым приводом в режиме реального
времени direct
control.

Отличия контроллеров шаговых двигателей нового поколения от контроллеров, разработанных в начале 21 века.

Увеличить картинку «Отличия контроллеров шаговых двигателей нового поколения
от контроллеров,
разработанных в начале 21 века»

Драйвер шагового двигателя Bigtreetech TMC2209 v1.2

Плата с драйвером TMC2209 служит для эффективного управления двухфазным шаговым двигателем. Вращение мотора с микрошагом 1/256 в сочетании с умным контролем питания позволяет сделать 3D-принтер практически бесшумным и прецизионно рулить шаговыми моторами без дрожания и пропущенных шагов.

Особенности

Предельно тихий режим работы шагового двигателя.
Плавное вращение мотора с разрешением до 256 микрошагов.
Драйвер не допускает рывков и пропусков шагов при вращении двигателя.
Определение заклинивания и нагрузки на валу двигателя для диагностики.
Управление по интерфейсу STEP/DIR или UART.
Эффективное охлаждение модуля с крупным терморассеивателем и радиатором.

Применение

Драйвер TMC2209 часто используют для апгрейда характеристик 3D-принтера. В этом случае модуль ставится вместо штатного драйвера шагового двигателя на отдельной оси, а затем в прошивку принтера вносятся соответствующие изменения.

Драйвер шагового двигателя TMC2209 отлично подойдёт для управляющей платы BTT SKR v1.4, если вы собираете собственную начинку 3D-принтера с кастомной прошивкой.

Модуль TMC2209 обратно совместим по габаритам и распиновке с драйвером на базе TMC2208, поэтому существующие проекты можно перевести на TMC2209 с минимальными изменениями.

Питание

Модуль TMC2209 питается постоянным током с напряжением от 4,75 до 28 В, которое также поступает на обмотки шагового двигателя. Поэтому для связки «драйвер+двигатель» можно обойтись одним источником питания.

В 3D-принтере модуль берёт питание напрямую от материнской платы.
В остальных случаях вам понадобится дополнительный блок питания.

Комплектация

1× Драйвер шагового двигателя
1× Радиатор
1× Провод-джампер

Характеристики

Модель: Bigtreetech TMC2209 v1.2
Напряжение питания: 4,75–28 В
Напряжение логических уровней: 3,3–5 В
Номинальный выходной ток: 2 А
Пиковый выходной ток: до 2,8 А
Режим управления: STEP/DIR или UART
Количество микрошагов: до 256
Определение нагрузки и обнаружение остановки: есть
Размеры: 20,4×15,2×22,3 мм

Драйвер шагового двигателя для лазерного и фрезерного станка

В компании «ВЕНТАРИО» Вы можете приобрести комплектующие для производственного оборудования. Наряду с прочими изделиями мы предлагаем драйверы шаговых двигателей. Вся техника произведена крупными производителями и отличается высокими эксплуатационными характеристиками. На комплектующие предоставляется гарантия.

Преимущества сотрудничества с компанией
«ВЕНТАРИО»:

соблюдение всех договоренностей с заказчиком;

предоставление консультаций в вопросах подбора и приобретения техники;

оперативная доставка оборудования по России.

Драйверы для шаговых двигателей: описание и применение

В современных станках, используемых для обработки металла, древесины, полимеров и других твердых материалов, широко применяются электромоторы шагового типа. Они позволяют выполнять высокоточные дискретные перемещения заготовки и рабочего инструмента. В таких моторах используются статоры с раздельными обмотками, управление работой которых требует применения специальной электроники.

Функция управления шаговыми двигателями выполняется драйверами. Данное устройство представляет собой особый электронный блок, получающий команды с материнской платы станка. Применение драйверов позволяет точно контролировать величину напряжения, подаваемого на шаговый двигатель, повысив тем самым КПД и точность работы станка. Современные модели снабжены встроенной защитой от короткого замыкания, системой компенсацией резонанса, режимом удержания ротора. Использование качественных драйверов позволяет осуществлять плавный запуск, продлевающий срок службы шагового двигателя.

Устройство выполнено в прочном полимерном корпусе, не боящемся ударов, вибрации и температурных перепадов. Использование качественных разъемов обеспечивает надежную фиксацию контактов даже при значительных нагрузках. Наличие схемы подключения со всеми необходимыми маркировками, нанесенными на верхнюю крышку, исключает ошибки при коммутации драйвера.

Особенности выбора драйвера шагового двигателя

Эффективность работы управляющего устройства оказывает крайне большое влияние на функционирование станка в целом. Именно от типа драйвера шагового двигателя в большой степени зависит максимальный момент и мощность на валу. Как показывает практика, наилучших результатов позволяют добиться драйверы с импульсной стабилизацией тока, способные обеспечить пятикратный прирост момента шагового двигателя в определенном диапазоне скоростей. Другое преимущество таких устройств — расширение допустимого диапазона скоростей вращения.

Драйвер шагового двигателя TMC2208 — сравниваем со штатным.

Борьба за шума и тишины, жары и прохлады, расточительства и экономии, брутальности и комфорта.
Стоят ли изменения потраченных на них денег? Посмотрим. С графиками, осциллограммами, замерами шума, электричества и вибраций.
Да, и все модернизации выполнены ленивым человеком, с минимальными затратами труда, по принципу «воткнул — работает».

Кратко: драйвер — устройство, позволяющее управлять шаговым двигателем. На входе — команды на сколько шагов поворачивать вал и в какую сторону. На выходе — последовательность сигналов на обмотки электромотора. Всю кухню по преобразованию одного в другое выполняет драйвер. Драйвера бывают хорошие и не очень. Хорошие поддерживают большие выходные токи, мало греются и управляют двигателем так, что он не гудит, не греется и крутится плавно. У плохих все наоборот. Драйвера применяются везде, где есть шаговые двигатели: 3Д принтеры, станки с чпу, лазерные граверы, актюаторы и прочая техника.

У меня есть 3д принтер, Anycubic I3 Mega. Это простой и недорогой принтер с подвижным столом. В нем установлено 5 шаговых двигателей и 5 драйверов для них. Один двигает стол, второй — печатающую каретку, два двигателя установлены на оси Z, поднимая вверх балку с кареткой и последний драйвер управляет экструдером, который подает филамент к хотенду. С завода на принтере стоят драйвера A4988. Это недорогие, простые, но очень надежные драйвера. Они обеспечивают хороший крутящий момент на валу двигателя и никогда не выходят из строя. Но принтер с ними работает шумновато. С характерным звуком «з-з-з-з» как при движении роботов в фантастических фильмах. Но производитель предусмотрел возможность апгрейда, не распаяв драйвера на плате принтера, а установив их в слоты. По посадочным местам драйвера принтеров совпадают, так что апгрейд не должен быть сложным: одни вытащили, другие поставил.

Итак, что мы знаем о TMC2208? Описание этого драйвера занимает 81 страницу в pdf. Что само по себе говорит о сложности устройства и его возможностях. Весь мануал я конечно не читал, но с основными моментами ознакомился. У драйвера есть два режима работы. В первом режиме он управляется с платы принтера по uart. Во втором он ведет самостоятельную работу, выполняя тот же функционал, что и родные драйвера, но делая все элегантнее и экономичнее. Такая универсальность предоставляет вам выбор — можно за 3 минуты воткнуть новые драйвера, закрыть гештальт и наслаждаться тишиной, а можно добавить провода связи платы принтера с драйверами, перепрошить принтер, освоить новые функции. В этом случае драйвера позволят адаптивно перенастраивать управление двигателями под требования печати, снимать с драйверов данные (температуру и пр.) и делать автокалибровку стола, следя за пропусканием шагов при утыкании сопла в поверхность.

У этого драйвера сейчас на рынке есть конкурент — TMC2130. Производства той же германской фирмы. У него чуть шире функционал, но он управляется по SPI. Это более высокоскоростной, но и более капризный в интерфейс. Так что я выбрал 2208. Версия 1.2 — хороший компромисс между ценой и доведенностью. У первой версии 1.0 были недопилены некоторые функции, 1.1 отличался другой разводкой платы, которая не подходила к моему принтеру, а версии более современные, чем 1.2, обладают лишь одним значимым отличием — у них выходы на обмотки мотора совпадают с выходами 4899. Но это легко лечится, скоро мы до этого доберемся. Так что из «умных» драйверов 2208 v1.2 — дешево и сердито.

Описывать в подробностях технологии, применённые в драйвере, распиновку и команды наверное смысла нет — все это есть в мануале и такое глубокое погружение для первого ознакомления избыточно. Так что перейдем к посылке. Что же это к нам пришло?

Мне достался вариант с пятью драйверами порознь. В магазине продаются и комплекты из пяти штук сразу.

Комплект самый полный: драйвер, радиатор, степстик протектор и даже специальная отверточка для настройки. Упаковка — полиэтиленовый пакетик. Ножки защищены от загибания пенкой.

Радиатор из анодированного алюминия. Самый массивный из всех радиаторов для драйверов. Его установка стала возможной, потому что плата драйвера ориентирована вверх дном: все элементы расположены между ногами, а на внешней стороне ровная поверхность с термоинтерфейсом. Ноги модуля из гребенок разных цветов — с одной стороны синий, с другой — черный. Видимо это сделано для того, чтобы не поставить в плату задом наперед. В этом случае модуль скорее всего сгорит. У меня в принтере посадочные места без цветовой маркировки, но и там и там все ноги подписаны, так что нужно всего лишь быть внимательным при установке.

Еще на плате модуля имеется регулировочный реостат. Он задает ток на обмотках мотора. Не смотря на то, что он тоже установлен на нижней поверхности платы, вращать его можно не вынимая драйвер из слота, через отверстие в плате драйвера. Для контроля выходного тока нужно отслеживать напряжение в контрольной точке на плате.

Степстик протектор устанавливается между платой принтера и драйвером. Его назначение — фильтровать сигналы от драйвера на моторы и предотвращать обратные токи. Он состоит из 8 диодов Шотки SS34 на 3А 40В и керамического конденсатора. Позже посмотрим как он работает.

Отклеиваем защитную пленку от радиаторов и собираем комплект:

Прежде чем устанавливать драйвера в принтер, мне захотелось взглянуть на возможные настройки. Настраивать драйвера можно не только при работе принтера, но и подключив их к компьютеру, через интерфейс usb-uart. Интересно, что и rx и tx подключаются к одной ноге драйвера, но с использованием резистора. Вот по такой схеме:

Дальше находим и скачиваем в интернете файл TMC2208_soft-master.zip, там есть все необходимое, чтобы увидеть и изменить настройки драйвера. Да, для того, чтобы ввести драйвер в режим настройки, нужно повесить соплю припоем на пару контактных площадок на плате драйвера. Я просто замыкал их тонкой отверткой. Вот что у меня показала программа настройки:

Честно говоря, я тут мало что понял, а разбираться не хотелось, так что я довольствовался тем, что драйвер в принципе управляется через uart. На последней вкладке программы есть возможность OTP программирования — one time programmable memory. Один раз можно занести нужные значения в регистры драйвера и потом жить с этими значениями всю жизнь. Не разобравшись досконально было бы слишком безрассудно трогать эти настройки, так что я отсоединил драйвер и перешел к установке его в принтер.

Вскрыв принтер, я увидел вот что:

Красные модули — это и есть драйвера A4899, которые подлежат замене. Перво-наперво, снимаем вентилятор.

Далее подписываем все отсоединяемые провода и отсоединяем их.

Затем нужно включить принтер и измерить напряжение на стоящих драйверах. Нам нужно будет его выставить на новых. Напряжение измеряем между корпусом блока питания и контрольной точкой. Но мне проще было подключить щуп вольтметра к регулировочной отвертке и измерять непосредственно на регулировочном реостате. Иногда в комплект драйверов кладут керамическую отвертку, чтоб ненароком не коротнуть там что. Мне дали стальную и в этом свои плюсы — можно не орудовать там, среди контактов и проводов, сразу и отверткой и щупом, глядя при этом на экран вольтметра.

Итак, первый драйвер, он обозначен как E1 и он заведует вторым мотором на оси Z:

0.929 вольта.

Второй драйвер — экструдер:

0.802 вольта.

Третий — первый мотор на оси Z:

0.927 вольта. Хорошо, что напряжения моторов по оси Z почти совпадают.

Четвертый драйвер — ось Y, перемещение стола:

1.012 вольта. Логично, что для перемещения тяжелого стола требуются бОльшие токи.

Наконец, ось X — движение каретки:

0.944 вольта.

Я записал назначение каждого драйвера и его напряжение на бумажках и вложил их в пакетики из-под купленных драйверов. Туда же вложил снятые драйвера.

Все готово к установке? Нет, не все. Как я говорил, у новых драйверов поменяны местами выводы на обмотки моторов. Если их просто поставить, принтер будет перемещать, к примеру, каретку влево, а по факту она будет перемещаться вправо. Все это будет происходить до утыкания каретки в ограничитель, а потом пойдут пропуски шагов с характерным треском. Нам это не нужно, нам нужно, чтобы все работало и для этого у нас есть три варианта: а) перепрошить принтер, поменяв пару настроек в прошивке, б) поддеть скальпелем и вытащить из колодок два провода и поменять их местами и в) повернуть пластиковые детали разъемов другой стороной. Мне показалось, что последний способ наиболее простой. Слева разъем уже перевернул, следом в процессе, осталось еще четыре:

Казалось бы, вот и все. Но нет. Беда пришла, откуда не ждали:

Драйвера немного крупнее старых. Буквально, четверть миллиметра. Но как старые, гуськом, они уже не влезают.

Мне пришлось немного подпилить платы надфилем. Не все принтеры предусматривают такую рядную установку драйверов. Так что вам, возможно, делать ничего не придется.

После установки, но до подключения проводов, я выставил на драйверах нужные напряжения. Надо сказать, что они выставляются очень точно и до тысячной доли вольта выдерживаются в последствии. Что на старых драйверах, что на новых. Никакого дребезга контактов, никаких флуктуаций — выставил 0.944, значит будет 0.944, сейчас и через час.

Подключил провода. Первым делом, мне захотелось посмотреть, так ли необходимы эти модули защиты. Полистав интернет, я понял, что есть три аргумента в пользу их установки.

Первый: при переходе напряжения драйвера через 0 без этого защитного модуля возникает скачок, потому что существует некое ограничение на минимальную длительность шим-импульса, и совсем близкие к 0 напряжения драйвер выдать неспособен. С модулем все напряжение сдвигаются на напряжения открытия диода и скачок, таким образом, нивелируется.

Второй: в дельта-принтерах перемещение одной оси создает момент и на других. Их моторы в какой-то степени начинают работать как динамо, создавая противотоки. Таким образом возникает «эхо» перемещения одной оси на других осях, особенно заметное на гладких поверхностях с небольшой кривизной. Опыты с защитными модулями на дельтах это подтверждают, но у меня не дельта, и перемещение одной оси никак не влияет на другие.

Третий: защитные модули служат для защиты драйверов от токов, наводящихся при перемещении стола и экструдера. Конечно, я не собираюсь елозить столом как диджей, но мало ли. Посмотрим, в осциллограф, как меняется сигнал до и после модуля:

Сверху до, снизу после.

Крупнее, четыре варианта:

Ну что, эффект определенно есть, оставляем платы, хуже не будет.

Далее мне захотелось посмотреть что там у нас с температурой при работе. Массивные радиаторы намекали на то, что с ней могут быть проблемы. Вопрос с охлаждением еще предстояло решить, потому что если оставлять модули защиты, то новые драйвера занимали практически все место по высоте и старая схема уже была неприменима. Я воткнул термопару от токоизмерительных клещей между ребрами радиатора самого нагруженного драйвера — того, который перемещает стол.

Для эксперимента сделал временный обдув. Пробная печать — температура не достигла 50°C. Терпимо.

Заменил драйвер на старый, подключил термопару к нему — почти 60°C.

Похоже, с охлаждением все будет хорошо. Но старый вентилятор уже не поставить — места нет. В интернете нашел популярный вариант модернизации.

Но он мне не понравился: поток резко разворачивается на 90 градусов, причем в месте поворота заужение сечения вдвое. Так дела не делаются — решил я и нарисовал свой воздухоток.

Правда, вентилятор пришлось взять поменьше — 30 мм с толщиной 7 мм. Но снижение его производительности с лихвой компенсировалась снижением аэродинамических потерь по сравнению с распространенным угловым вариантом и прицельностью обдува по сравнению со штатной системой охлаждения.

Возникла еще одна проблема. Даже не проблема, а так — обстоятельство. Воздуховод касался крышки принтера. Не то чтобы он в нее упирался, но касался. А это могло привести к повышенному шуму. На всякий случай я решил немного понизить установку платы. Для этого нужно отпилить по миллиметру с четырех стоек, на которых установлена плата. Дремелем это делается за пару минут. А резьба в стойках похоже сквозная, так что винты нормально вкручиваются даже в укороченные стойки.

Воздуховод на месте:

Температура меня все еще немного беспокоила, и я решил посмотреть не на мгновенные ее значения, а, так сказать, охватить процесс в динамике. Для этого я использовал свой четырехканальный термометр, который пишет показания на флешку. Я его сделал в свое время для тестирования термоизоляционных свойств спальных мешков. На этот раз задействовал один первый канал.

Старые драйвера. Пробная печать небольшого объекта.

Печать еще не окончена, а температура уже 54 градуса.

Потом тот же объект, новые драйвера. И вот график изменения температуры:

Видно, что график 2208 уже близок к насыщению, а 4988 все еще имеет тенденцию к росту.

Но ведь тепло — это электричество, за которое мы платим? Наверное, на новых драйверах и потребление электричества ниже? Меньше греется блок питания, меньше крутится вентилятор, меньше рассеивают тепла двигатели? Посмотрим на тестовой печати:

Новые драйвера. Фильтр филамента потребовал 0,048 КВт.ч.

Старые драйвера. Та же модель, те же условия печати: 0,063 КВт.ч. На треть больше!

Новые драйвера не только тише и холоднее, они еще и сэкономят вам электричество.

Еще один тест: вибрации. Для него я поставил на телефон программу, отслеживающую вибрации, и телефон положил на печатающий принтер.

Новые драйвера: 3,4 балла. Конечно, цифры заметно менялись во времени, но 3,4 — типичное значение.

Старые драйвера:

6 баллов! Вибрации, как и следовало ожидать, значительно сильнее.

Быть может, качество печати упало? Нам поможет кораблик Бенчи:

Сложно фотографировать белый кораблик при искусственном освещении. Поверьте на слово, оба комплекта драйверов дали практически неотличимый результат.

Теперь финальный и самый важный тест, из-за которого и затевался, весь обзор. Шум!

На телефоне запущен шумомер. Старые драйвера — под 50 дБ, новые — 40-45. Разница на самом деле сильнее, чем кажется по цифрам. Температура отличается на 10 градусов в пользу 2208.

По-моему, все предельно ясно. После установки драйверов остался слышен только шум кулеров. Шум — это не только вопрос комфорта. Достигнутый уровень шума позволяет ставить принтер в комнату где отдыхают люди. Запускать печать на ночь. За счет этого снова экономить на электричестве. Субъективно, шум стал на уровне шума от системного блока компьютера. Для такой машинерии, с множеством перемещающихся деталей, это очень хороший показатель.

Теперь, когда эксперименты позади, я окончательно распрощался со старыми A4899. А значит, с них можно снять их маленькие радиаторы и налепить на чип 2208 — хуже не будет. Тем более, что поток воздуха омывает драйвера с изнанки столь же эффективно, сколь и со стороны основного радиатора.

Вот и все, обзор получился однобокий, но честный. 2208 рвут 4988 по всем критериям.

P.S.: Ах да, чуть не забыл. Менеджер магазина просил передать, что устроил для вас, читателей этого обзора, скидку еще на 14% к той, что уже есть на сайте. Дополнительная скидка по купону BGfe75b2.

Теперь точно все. Спасибо за внимание.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Настройка тока драйвера шагового двигателя просто и доступно на CNC-Design.ru

Драйвер шагового двигателя является достаточно важным компонентом любого ЧПУ устройства, управляя движением каждой из осей. Перед использованием необходимо убедиться, что они правильно установлены и настроены, чтобы не допустить перегорание шаговых моторов или платы контроллера Arduino Sheild.

Настройку тока драйвера необходимо сделать для решения нескольких достаточно важных моментов:

— уменьшить вероятность пропуска шагов при низком токе;

— снижение нагрева драйвера и шагового двигателя при высоком напряжении;

— снизить шум при высоких значениях тока;

Для настройки тока нам понадобится:

— контроллеры с установленными драйверами;

— драйвера А4988 или DRV8825;

— мультиметр;

— отвертка.

Для начала необходимо собрать и подключить всю систему в полношаговом режиме. После сборки «бутерброда» из контроллера Ардуино, ЧПУ шилда и драйверов шаговых двигателей необходимо подключить шаговые двигатели. В описании к выбранным моторам надо узнать значение максимального тока Imax (для примера у шагового двигателя 17HS8401 это значение 1,8А)

Затем надо рассчитать значение опорного напряжения Vref на переменном резисторе для каждого типа драйверов, у нас их два: А4988 или DRV8825.
Формула опорного напряжения Vref для драйверов отличается.

Расчет для драйвера типа А4988.

Для A4988 формула расчета зависит от номинала резисторов, которые распаяны на плате драйвера. Если присмотреться, то можно увидеть надписи R050 или R100.

На приведенной фотографии они обведены черными кружками, их значение R100.

В общем виде формула выглядит как:

Vref = Imax * 8 * (RS)

Imax — максимальный ток на обмотках двигателя, из описания;

RS — сопротивление резистора, если резистор подписан R100, то RS=0,100, при R050 значение RS=0,05.

Для двигателя из нашего примера 17HS8401

Vref = 1,8 * 8 * 0,100 = 1,44 В.

Из-за того, что рабочий ток двигателя обычно рекомендуется ограничивать в 70% от максимального тока, для уменьшения перегрева двигателя, полученное значение необходимо умножить на 0,7.

Vref= 1,44*0,7 = 1,01 В.

Расчет для драйвера типа DRV8825.

Формула опорного напряжение для данного типа драйвера:

Vref = Imax/2

При рекомендованной работе на 70% от максимального тока двигателя, подставив значения для нашего примера, получим следующие значения:

Vref = 0.7*1,8 / 2 = 0.63V

Настройка тока драйвера на контроллере.

Для настройки необходимо подключить сборку плат к компьютеру,

Включить на мультиметре измерение постоянного напряжения напротив положения «20».

Для измерения напряжения необходимо минусовой щуп приложить к минусу на CNC Sheild, а положительный щуп замкнуть с подстроечным резистором, который по совместительству является «+» в данной схеме.

Необходимо вращать подстроечный резитор, пока мультиметр не покажет требуемое значение напряжения, при вращении по часовой стрелке, значения растут, против часовой стрелки — напряжение падает.

Настройку расчетных значений необходимо повторить это для всех активных драйверов в сборке.

устройство, принцип работы, типы, схемы подключения

Для работы практически всех электрических приборов, необходимы специальные приводные механизмы. Предлагаем рассмотреть, что такое шаговый двигатель, его конструкцию, принцип работы и схемы подключения.

Что такое шаговый двигатель?

Шаговый двигатель представляет собой электрическую машину, предназначенную для преобразования электрической энергии сети в механическую энергию. Конструктивно состоит из обмоток статора и магнитомягкого или магнитотвердого ротора. Отличительной особенностью шагового двигателя является дискретное вращение, при котором заданному числу импульсов соответствует определенное число совершаемых шагов. Наибольшее применение такие устройства получили в станках с ЧПУ, робототехнике, устройствах хранения и считывания информации.

В отличии от других типов машин шаговый двигатель совершает вращение не непрерывно, а шагами, от чего и происходит название устройства. Каждый такой шаг составляет лишь часть от его полного оборота. Количество необходимых шагов для полного вращения вала будет отличаться, в зависимости от схемы соединения, марки двигателя и способа управления.

Преимущества и недостатки шагового электродвигателя

К преимуществам эксплуатации шагового двигателя можно отнести:

В шаговых электродвигателях угол поворота соответствует числу поданных электрических сигналов, при этом, после остановки вращения сохраняется полный момент и фиксация;
Точное позиционирование – обеспечивает 3 – 5% от установленного шага, которая не накапливается от шага к шагу;
Обеспечивает высокую скорость старта, реверса, остановки;
Отличается высокой надежностью за счет отсутствия трущихся компонентов для токосъема, в отличии от коллекторных двигателей;
Для позиционирования шаговому двигателю не требуется обратной связи;
Может выдавать низкие обороты для непосредственно подведенной нагрузки без каких-либо редукторов;
Сравнительно меньшая стоимость относительно тех же сервоприводов;
Обеспечивается широкий диапазон управления скоростью оборотов вала за счет изменения частоты электрических импульсов.

К недостаткам применения шагового двигателя относятся:

Может возникать резонансный эффект и проскальзывание шагового агрегата;
Существует вероятность утраты контроля из-за отсутствия обратной связи;
Количество расходуемой электроэнергии не зависит от наличия или отсутствия нагрузки;
Сложности управления из-за особенности схемы

Устройство и принцип работы

Рис. 1. Принцип действия шагового двигателя

На рисунке 1 изображены 4 обмотки, которые относятся к статору двигателя, а их расположение устроено так, что они находятся под углом 90º относительно друг друга. Из чего следует, что такая машина характеризуется размером шага в 90º.

В момент подачи напряжения U1 в первую обмотку происходит перемещение ротора на те же 90º. В случае поочередной подачи напряжения U2, U3, U4 в соответствующие обмотки, вал продолжит вращение до завершения полного круга. После чего цикл повторяется снова. Для изменения направления вращения достаточно изменить очередность подачи импульсов в соответствующие обмотки.

Типы шаговых двигателей

Для обеспечения различных параметров работы важна как величина шага, на который будет смещаться вал, так и момент, прилагаемый для перемещения. Вариации данных параметров достигаются за счет конструкции самого ротора, способа подключения и конструкции обмоток.

По конструкции ротора

Вращаемый элемент обеспечивает магнитное взаимодействие с электромагнитным полем статора. Поэтому его конструкция и технические особенности напрямую определяют режим работы и параметры вращения шагового агрегата. Чтобы на практике определить тип шагового мотора, при обесточенной сети необходимо провернуть вал, если ощущаете сопротивление, то это свидетельствует о наличии магнита, в противном случае, это конструкция без магнитного сопротивления.

Реактивный

Реактивный шаговый двигатель не оснащается магнитом на роторе, а выполняется из магнитомягких сплавов, как правило, его набирают из пластин для уменьшения потерь на индукцию. Конструкция в поперечном разрезе напоминает шестерню с зубцами. Полюса статорных обмоток запитываются противоположными парами и создают магнитную силу для перемещения ротора, который двигается от попеременного протекания электрического тока в обмоточных парах.

С переменным магнитным сопротивлением

Весомым плюсом такой конструкции шагового привода является отсутствие стопорящего момента, образуемого полем по отношению к арматуре. По факту это тот же синхронный двигатель, в котором поворот ротора идет в соответствии с полем статора. Недостатком является снижение величины вращающего момента. Шаг для реактивного двигателя колеблется от 5 до 15°.

С постоянными магнитами

В этом случае подвижный элемент шагового двигателя собирается из постоянного магнита, в котором может быть два и большее количеством полюсов. Вращение ротора обеспечивается притяжением или отталкиванием магнитных полюсов электрическим полем при подаче напряжения в соответствующие обмотки. Для этой конструкции угловой шаг составляет 45-90°.

С постоянным магнитом

Гибридные

Был разработан с целью объединения лучших качеств двух предыдущих моделей, за счет чего агрегат обладает меньшим углом и шагом. Его ротор выполнен в виде цилиндрического постоянного магнита, который намагничен по продольной оси. Конструктивно это выглядит как два круглых полюса, на поверхности которых расположены зубцы ротора из магнитомягкого материала. Такое решение позволило обеспечить отличный удерживающий и крутящий момент.

Устройство гибридного шагового двигателя

Преимущества гибридного шагового двигателя заключатся в его высокой точности, плавности и скорости перемещения, малым шагом – от 0,9 до 5°. Их применяют для высококлассных станков ЧПУ, компьютерных и офисных приборах и современной робототехнике. Единственным недостатком считается относительно высокая стоимость.

Для примера разберем вариант гибридных ШД на 200 шагов позиционирования вала. Соответственно каждый из цилиндров будет иметь по 50 зубцов, один из них является положительным полюсом, второй отрицательным. При этом каждый положительный зубец расположен напротив паза в отрицательном цилиндре и наоборот. Конструктивно это выглядит так:

Расположение пазов гибридника

Из-за чего на валу шагового двигателя получается 100 перемежающихся полюсов с отличной полярностью. Статор также имеет зубцы, как показано на рисунке 6 ниже, кроме промежутков между его компонентами.

Рис. 6. Принцип работы гибридного ШД

За счет такой конструкции можно достичь смещения того же южного полюса относительно статора в 50 различных позиций. За счет отличия положения в полупозиции между северным и южным полюсом достигается возможность перемещения в 100 позициях, а смещение фаз на четверть деления предоставляет возможность увеличить количество шагов за счет последовательного возбуждения еще вдвое, то есть до 200 шагов углового вала за 1 оборот.

Обратите внимание на рисунок 6, принцип работы такого шагового двигателя заключается в том, что при попарной подаче тока в противоположные обмотки происходит подтягивание разноименных полюсов ротора, расположенных за зубьями статора и отталкивание одноименных, идущих перед ними по ходу вращения.

По виду обмоток

На практике шаговый двигатель представляет собой многофазный мотор. Плавность работы в котором напрямую зависит от количества обмоток – чем их больше, тем плавне происходит вращение, но и выше стоимость. При этом крутящий момент от числа фаз не увеличивается, хотя для нормальной работы их минимальное число на статоре электродвигателя должно составлять хотя бы две. Количество фаз не определяет числа обмоток, так двухфазный шаговый двигатель может иметь четыре и более обмотки.

Униполярный

Униполярный шаговый двигатель отличается тем, что в схеме подключения обмотки имеется ответвление от средней точки. Благодаря чему легко меняются магнитные полюса. Недостатком такой конструкции является использование только одной половины доступных витков, из-за чего достигается меньший вращающий момент. Поэтому они отличаются большими габаритами.

Униполярный ШД

Для использования всей мощности катушки средний вывод оставляют не подключенным. Рассмотрите конструкции униполярных агрегатов, они могут содержать 5 и 6 выводов. Их количество будет зависеть от того, выводится срединный провод отдельно от каждой обмотки двигателя или они соединяются вместе.

Схема а) с различными, б) с одним выводом

Биполярный

Биполярный шаговый двигатель подключается к контроллеру через 4 вывода. При этом обмотки могут соединяться внутри как последовательно, так и параллельно. Рассмотрите пример его работы на рисунке.

Биполярный шаговый двигатель

В конструктивной схеме такого двигателя вы видите с одной обмоткой возбуждения в каждой фазе. Из-за этого смена направления тока требует использовать в электронной схеме специальные драйверы (электронные чипы, предназначенные для управления). Добиться подобного эффекта можно при помощи включения Н-моста. В сравнении с предыдущим, биполярное устройство обеспечивает тот же момент при гораздо меньших габаритах.

Подключение шагового двигателя

Чтобы запитать обмотки, потребуется устройство способное выдать управляющий импульс или серию импульсов в определенной последовательности. В качестве таких блоков выступают полупроводниковые приборы для подключения шагового двигателя, микропроцессорные драйвера. В которых имеется набор выходных клемм, каждая из них определяет способ питания и режим работы.

В зависимости от схемы подключения должны применяться те или другие выводы шагового агрегата. При различных вариантах подведения тех или иных клемм к выходному сигналу постоянного тока получается определенная скорость вращения, шаг или микрошаг линейного перемещения в плоскости. Так как для одних задач нужна низкая частота, а для других высокая, один и тот же двигатель может задавать параметр за счет драйвера.

Типичные схемы подключения ШД

В зависимости того, какое количество выводов представлено на конкретном шаговом двигателе: 4, 6 или 8 выводов, будет отличаться и возможность использования той или иной схемы их подключения Посмотрите на рисунки, здесь показаны типичные варианты подключения шагового механизма:

Схемы подключения различных типов шаговых двигателей

При условии запитки основных полюсов шаговой машины от одного и того же драйвера, по данным схемам можно отметить следующие отличительные особенности работы:

Выводы однозначно подводятся к соответствующим клеммам устройства. При последовательном соединении обмоток увеличивает индуктивность обмоток, но понижает ток.
Обеспечивает паспортное значение электрических характеристик. При параллельной схеме увеличивается ток и снижается индуктивность.
При подключении по одной фазе на обмотку снижется момент на низких оборотах и уменьшает величину токов.
При подключении осуществляет все электрические и динамические характеристики согласно паспорта, номинальный токи. Значительно упрощается схема управления.
Выдает куда больший момент и применяется для больших частот вращения;
Как и предыдущая предназначена для увеличения момента, но применяется для низких частот вращения.

Управление шаговым двигателем

Выполнение операций шаговым агрегатом может осуществляться несколькими методами. Каждый из которых отличается способом подачи сигналов на пары полюсов. Всего выделяют тир метода активации обмоток.

Волновой – в таком режиме происходит возбуждение только одной обмотке, к которой и притягиваются роторные полюса. При этом шаговый двигатель не способен вытягивать большую нагрузки, так как выдает лишь половину момента.

Волновое управление

Полношаговый — в таком режиме происходит одновременная коммутация фаз, то есть, возбуждаются сразу обе. Из-за чего обеспечивается максимальный момент, в случае параллельного соединения или последовательного включения обмоток будет создаваться максимальное напряжение или ток.

Полношаговое управление

Полушаговый – представляет собой комбинацию двух предыдущих методов коммутации обмоток. Во время реализации которого в шаговом двигателе происходит поочередная подача напряжения сначала в одну катушку, а затем сразу в две. Благодаря чему обеспечивается лучшая фиксация на максимальных скоростях и большее количество шагов.

Полушаговое управление

Для более мягкого управления и преодоления инерции ротора используется микрошаговое управление, когда синусоида сигнала осуществляется микроступенчатыми импульсами. За счет чего силы взаимодействия магнитных цепей в шаговом двигателе получают более плавное изменение и, как следствие, перемещение ротора между полюсами. Позволяет в значительной степени снизить рывки шагового двигателя.

Без контроллера

Для управления бесколлекторными двигателями применяется система Н-моста. Который позволяет переключать полярность для реверса шагового двигателя. Может выполняться на транзисторах или микросхемах, которые создают логическую цепочку для перемещения ключей.

Схема Н-моста

Как видите, от источника питания V напряжение подается на мост. При попарном включении контактов S1 – S4 или S3 – S2 будет происходить движение тока через обмотки двигателя. Что и обусловит вращение в ту или иную сторону.

С контроллером

Устройство контроллера позволяет осуществлять управление шаговым двигателем в различных режимах. В основе контроллера лежит электронный блок, формирующий группы сигналов и их последовательность, посылаемых на катушки статора. Для предотвращения возможности его повреждения в случае короткого замыкания или другой аварийной ситуации на самом двигателе каждый вывод защищается диодом, который не пропусти импульс в обратную сторону.

Подключение через контроллер однополярного шагового двигателя

Простейший драйвер шагового двигателя своими руками

Чтобы собрать схему драйвера в домашних условиях могут пригодиться некоторые элементы от старых принтеров, компьютеров и другой техники. Вам понадобятся транзисторы, диоды, резисторы (R) и микросхема (RG).

Схема простейшего драйвера

Для построения программы руководствуйтесь следующим принципом: при подаче на один из выводов D логической единицы (остальные сигнализируют ноль) происходит открытие транзистора и сигнал проходит к катушке двигателя. Таким образом, выполняется один шаг.

На основе схемы составляется печатная плата, которую можно попытаться изготовить самостоятельно или сделать под заказ. После чего на плате впаиваются соответствующие детали. Устройство способно управлять шаговым устройством от домашнего компьютера за счет подключения к обычному USB порту.

Полезное видео

Модули драйверов двигателей

Модуль 16-и канального ШИМ (PWM) контроллера на базе микросхемы PCA9685.

Идеально подходит для управления 16 рулевыми машинками (сервоприводами).

Интерфейс управления: I2C
Напряжение питания модуля: 3-5 В
• Питание модуля: 3.3 или 5 В оба напряжения входят в диапазон допустимых;
• Питание чипа (VC..

169.85 р.

Технические характеристики
Напряжение питания силовой части (VMOT) : 5 — 35В
Напряжения питания логической части (VDD) : 3-5,5В
Ток максимальный, непрерывный, без дополнительного охлаждения: 1А
Ток максимальный, с дополнительным охлаждением: 2.2A
Дробление шага: 1/2/4/8/16

Описание

DRV8825 это мик..

81.73 р.

Выходное напряжение 5 В
Выходной ток 5А(max)
Входное напряжение 7 – 30В, рекомендуемое до 24В
..

110.24 р.

Технические характеристики
Напряжение питания силовой части (VMOT) : 8 — 45В
Напряжения питания логической части (VDD) : 3-5,5В
Ток максимальный, непрерывный, без дополнительного охлаждения: 1А
Ток максимальный, с дополнительным охлаждением: 2.2A
Дробление шага: 1/2/4/8/16/32

Описание
DRV8825 это м..

135.51 р.

Технические характеристики
напряжение питания: +7. ..+ 24 В;
количество силовых каналов: 4;
максимально-продолжительный ток каждого канала: 0,6 А;
напряжение питания сервоприводов: 5 В;
возможность реверса каждого двигателя;
возможность независимого управления каждым каналом;
Габариты 53 ..

135.16 р.

Драйвер двигателей на базе микросхемы VNh3SP30.
Ток до 30Ампер.
Напряжение до 16В

• Диапазон напряжения питания: 5,5V … 16V (от 5,0 вольт, не работает).
• Номинальный\максимальный ток: 14A\30A
• Управление логическим уровнем 3,3 вольт
• Максимальная частота ШИМ: 20 кГц
..

338.81 р.

Двухканальный драйвер двигателей на базе микросхемы VNh3SP30.
Ток до 30Ампер на канал.
Напряжение до 16В
Позволяет управлять двумя двигателями постоянного тока или одним шаговым двигателем.

• Напряжение питания на входе питания моторов Vin: 5,5 … 16 В;
• Напряжение логики: 5 В;
• Основан на чипе ..

525.14 р.

Модуль драйвера двигателей на базе двух микросхем TB6612FNG в комплекте с беспроводным джойстиком SP2.
Модуль способен управлять четырьмя моторами постоянного тока или двумя шаговыми двигателями.
Имеет разъемы для подключения модуля Bluetooth, УЗ дальномера, сервоприводов.

Теперь вашим роботом можн..

1 589.64 р.

Питание 12В, 30A..

321.75 р.

Напряжение логики 3 – 5 В (VDD, GND)
Напряжение для двигателей 5 – 46В (VMOT, GND)
Рабочий выходной ток 1,2 А, до 2 А (с радиатором)
Значение микрошага: 1/2, 1/4, 1/8, 1/16;
Значение микрошага с интерполяцией: до 1/256;

GND и VIO – питание логики;
M1B, M1A, M2A, M2B – управление фазами двигателя;
. .

402.51 р.

Данный модуль драйвера позволяет эффективно управлять одним шаговым двигателем, часто используется в 3D принтерах и станках ЧПУ. Больше всего привлекает бесшумной работой шагового двигателя, что довольно актуально на 3D принтерах работающих дома, большая надежность, повышенная мощностью до 2А по сра..

305.52 р.

Микросхема: L293D двойной-H мост DC моторов
..

622.48 р.

Контроллер позволяет управлять одним шаговым двигателем или двумя коллекторными двигателями постоянного тока.

Для подключения двигателей постоянного тока предусмотрены клеммники

— напряжение питания управляемой части (постоянный ток): 5-35В
— питание внешней логики (Vss): 5-7В
— входное напряжение..

215.49 р.

Микросхема L298N
• Управляющая часть пикового тока : 2 a
• Диапазон питания: от 4,5 до 5,5 В
• Логическая часть рабочего текущего диапазона: 0 ~ 36 мА
• Диапазон входного напряжения управления: 4,5 — 5,5
• Максимальная потребляемая мощность: 20 Вт
• Температура хранения: 25 град C ~ + 130 C
• Разме..

218.63 р.

Микросхема L298N
Напряжение питания: 5В
Напряжение питания моторов: 5-35В
Максимальный ток мотора: 2А (пиковый ток 3 А)
Габариты: 43.5 мм х 43.2мм х 29.4мм..

120.53 р.

Великолепный двухканальный драйвер моторов, который идеально подходит для сопряжения микроконтроллера с двумя маленькими электродвигателями постоянного тока или для управления одним биполярным шаговым мотором. Основанные на MOSFET H-мостах намного более эффективны, чем основанные на BJT H-мостах кот..

284.78 р.

Контроллер шагового двигателя.
Микросхема контроллера: TB6560
— ток удержания 25%,50%,100% в процентах от тока номинального драйвера
— ток рабочий 25%, 50%, 75%, 100% в процентах от тока номинального драйвера
— выбрать шаг двигателя (микрошаг) 1, 1/2, 1/8, 1/16
Максимальный ток: 3А (3,5А в пике..

402.61 р.

Кол-во фаз: 2;
Напряжение питания: 9 — 40 В постоянного тока;
Максимальный выходной ток: 4 А;
Шесть вариантов микрошага. Максимальное деление шага до 6400 шагов/оборот;
Входные сигналы оптоизолтрованы высокоскоростными оптронами;
Выполнен в закрытом корпусе;
Встроенная тепловая защита;
Защита от пер..

584.30 р.

Драйвер двигателя L9110S — с его помощью можно контролировать вращение 2-х независимых коллекторных моторов постоянного тока или одного 4-х проводного 2-х фазного шагового двигателя.
Характеристики
• Входное напряжение: 2.5-12 В;
• Допустимый ток на канал: 800 мА;
• Максимальный кратковременный ток:..

74.34 р.

Модуль предназначен для управления шаговым двигателем или другой нагрузкой
► Тип шагового двигателя: Униполярный
► Напряжение питания: 5 В, DC
► Количество фазы: 4
► Частота: 100 Гц
► Сопротивление постоянного тока: 50Ω ± 7% (25 ℃)
..

36.42 р.

Модуль ключей ULN2003 для шагового двигателя
Характеристики
Рабочее напряжение: 5 — 45 В;
Максимальный ток нагрузки: 500 мА;
Напряжение управляющей логики: 5 В.
..

37.97 р.

Регулируемое напряжение 50 — 220 V (на выходе)
Технические характеристики:
Максимальная мощность: 2000 Вт
Рабочее напряжение: AC 220 V
Пластина радиатора размер: 48x35x30 мм
..

119.98 р.

Материал: Алюминий
Диапазон входного напряжения: DC 9V-60V
Номинальный ток: 10А
Максимальный ток: 20А
Размер: 105 x 50 x 33 мм

Подходит для двигателя постоянного тока (или нагрузки постоянного тока) в пределах 20А…

318.14 р.

Рабочее напряжение: 5 В … 30 В, защита от обратного подключения
Номинальный ток 2,2: максимальный ток 5А 15а
Максимальная мощность 2,3: 150 Вт
Рабочая частота: 1 кГц ~ 99 кГц регулируемая, 1 кГц шаг, частота по умолчанию 20 кГц, точность около 1%
Рабочий цикл: 0-100%, 1% шаг
размер изделия: 79 мм ..

350.28 р.

Регулятор хода бесколлекторных двигателей. Оптимизирован для применения в мультикоптерах.
Ток до 30А (пиковый ток 40А на 10 секунд)
Входное напряжение 2-3s LiPo
Вес 25гр..

368.76 р.

Pololu — Драйверы шагового двигателя

Драйверы шаговых двигателей

специально разработаны для привода шаговых двигателей, которые способны непрерывно вращаться с точным контролем положения даже без системы обратной связи. Наши драйверы шаговых двигателей предлагают регулируемое управление током и несколько шагов разрешения, и они имеют встроенные преобразователи, которые позволяют управлять шаговым двигателем с помощью простых шагов и направлений. Эти модули, как правило, являются базовыми несущими платами для различных ИС драйверов шаговых двигателей, которые предлагают низкоуровневые интерфейсы, такие как входы, для непосредственного запуска каждого шага.Для генерации этих сигналов низкого уровня обычно требуется внешний микроконтроллер.

Большинство наших драйверов шаговых двигателей доступны в компактных (0,6 ″ × 0,8 ″) форм-факторах, совместимых с выводами. В следующей таблице сравнивается наш выбор из них:

	A4988 & lpar; оригинал & rpar;	A4988, Black Ed.	ДРВ8825	ДРВ8834	ДРВ8880	MP6500, Горшок.CC	MP6500, Цифровой CC	TB67S279FTG	TB67S249FTG	STSPIN820	STSPIN220
Чип драйвера:	A4988		DRV8825	DRV8834	DRV8880	MP6500		TB67S279FTG	TB67S249FTG	STSPIN820	STSPIN220
Мин. Рабочее напряжение:	8 В		8.2 В	2,5 В	6,5 В	4,5 В		10 В	10 В	7 В	1,8 В
Максимальное рабочее напряжение:	35 В		45 В	10,8 В	45 В	35 В		47 В	47 В	45 В	10 В
Макс.продолжительный ток на фазу: ⁽¹⁾	1 А	1.2 А	1,5 А	1,5 А	1 А	1,5 А		1,1 А	1,6 А	0,9 А	1,1 А
Пиковый ток на фазу: ⁽²⁾	2 А		2,2 А	2 А	1,6 А	2,5 А	2 А	2 А	4,5 А	1,5 А	1,3 А
Микрошаг до:	1/16		1/32	1/32	1/16	1/8		1/32	1/32	1/256	1/256
Количество слоев картона:	2	4	4	4	4	4		4	4	4	4
Особенности:			высокое макс напряжение, высокий ток	низковольтный рабочий, сильный ток	AutoTune, цифровой ток снижение, макс. напряжение	сильноточная	цифровой ток контроль, сильный ток	Автоматическая регулировка усиления, ADMD, макс. напряжение	Автоматическая регулировка усиления, ADMD, высокое максимальное напряжение, высокий ток	128 и 256 микрошагов, макс. напряжение	64, 128 и 256 микрошагов, низковольтный рабочий
Цена за 1 штуку:	5 долларов США.95	$ 7,49	$ 8.95	$ 5.95	$ 6.95	$ 5.95	$ 5.95	$ 7,75	$ 9.95	$ 7,75	$ 5.95

1 На несущей плате Pololu, при комнатной температуре и без дополнительного охлаждения. 2 Максимальный теоретический ток на основе компонентов на плате (требуется дополнительное охлаждение).

В эту категорию также входят несколько более крупных модулей драйверов, которые, как правило, могут обеспечивать более современные и предлагать больше функций, чем более компактные драйверы, указанные выше:



	TB67S279FTG Полный разрыв	TB67S249FTG Полный разрыв	AMIS-⁠30543	TB67S128FTG	Мощный шаговый двигатель Драйвер двигателя 36v4
Чип драйвера:	TB67S279FTG	TB67S249FTG	AMIS-30543	TB67S128FTG	DRV8711
Мин. Рабочее напряжение:	10 В	10 В	6 В	6.5 В	8 В
Максимальное рабочее напряжение:	47 В	47 В	30 В	44 В	50 В
Макс.продолжительный ток на фазу: ⁽¹⁾	1,2 А	1,7 А	1,8 А	2,1 А	4 А
Пиковый ток на фазу: ⁽²⁾	2 А	4,5 А	3 А	5 А	6 А
Микрошаг до:	1/32	1/32	1/128	1/128	1/256
Количество слоев картона:	2	2	2	2	2
Размеры:	1. 0 ″ × 1,4 ″	1,0 ″ × 1,4 ″	1,0 ″ × 1,2 ″	1,2 ″ × 1,6 ″	1,3 ″ × 1,2 ″
Особенности:	Автоматическая регулировка усиления, ADMD, высокое максимальное напряжение	Автоматическая регулировка усиления, ADMD, высокое максимальное напряжение, высокий ток	Интерфейс SPI, ШИМ с низким уровнем электромагнитных помех, большой ток, 1/128 микрошаг, обратная связь по ЭДС	Автоматическая регулировка усиления, ADMD, высокое максимальное напряжение, высокий ток, 1/128 микрошаг, дополнительный последовательный интерфейс	сверхвысокий ток, высокое максимальное напряжение, интерфейс SPI, 1/256 микрошаг, обратная связь по ЭДС, обнаружение останова
Цена за 1 штуку:	$ 9.75	$ 11.95	$ 14.95	$ 13.95	$ 16.95

1 На несущей плате Pololu, при комнатной температуре и без дополнительного охлаждения. 2 Максимальный теоретический ток на основе компонентов на плате (требуется дополнительное охлаждение).

Для более высокого уровня управления шаговым двигателем, рассмотрите наши контроллеры шагового двигателя Tic, которые содержат некоторые из тех же микросхем драйверов шагового двигателя, что и наши несущие платы, в сочетании со встроенным микроконтроллером, который интеллектуально генерирует в ответ низкоуровневый управляющий сигнал. к различным интерфейсам, таким как USB для прямого подключения к компьютеру, последовательный TTL и I²C для использования с микроконтроллером, RC-импульсные сервоимпульсы для использования в RC-системе, аналоговые напряжения для использования с потенциометром или аналоговым джойстиком и квадратурные энкодер для использования с поворотным энкодером.Tics также предлагает широкий спектр настроек, которые можно настроить через USB с помощью бесплатной программы.

Сравнить все товары в этой категории

Подкатегории

Эти коммутационные платы для драйверов биполярных шаговых двигателей STMicro STSPIN220 имеют девять различных разрешений микрошага с шагом 1/256, регулируемое ограничение тока и работу до 1,8 В.

Эти коммутационные платы для драйверов биполярных шаговых двигателей STMicro STSPIN820 имеют восемь различных микрошаговых разрешений с шагом 1/256, регулируемое ограничение тока и широкий рабочий диапазон от 7 В до 45 В.

Эти коммутационные платы для драйверов биполярных шаговых двигателей Toshiba TB67S2x9FTG имеют регулируемое ограничение тока, технологию адаптивного управления усилением, семь микрошаговых разрешений (вплоть до 1/32 ступени) и многое другое. Они работают от 10 В до 47 В и могут выдавать фазу приблизительно 1,2 А или 1,7 А без радиатора (в зависимости от версии).

Эти коммутационные платы для драйвера биполярного шагового двигателя MPS MP6500 имеют регулируемое ограничение тока, защиту от перегрузки по току и перегреву, а также четыре микрошаговых разрешения (вплоть до 1/8 шага).Они работают от 4,5 В до 35 В и могут выдавать примерно 1,5 А на фазу без радиатора (драйвер рассчитан на 2,5 А на катушку).

Эти коммутационные платы для драйвера биполярного шагового двигателя DRV8825 от TI имеют регулируемое ограничение тока, защиту от перегрузки по току и перегреву, а также шесть микрошаговых разрешений (вплоть до 1/32 шага). Они работают от 8,2 В до 45 В и могут выдавать приблизительно 1,5 А на фазу без радиатора (они рассчитаны на ток до 2,2 А на катушку).

Эти водители Black Edition являются более производительной заменой оригинального держателя драйвера шагового двигателя A4988. Они имеют четырехслойную печатную плату для улучшения тепловых характеристик, что позволяет микрошаговому биполярному шаговому двигателю A4988 выдавать примерно на 20% больше тока, чем наша двухслойная версия.

Эти коммутационные платы для драйвера биполярного шагового двигателя Allegro A4988 имеют регулируемое ограничение тока, защиту от перегрузки по току и перегреву, а также пять микрошаговых разрешений (вплоть до 1/16 шага).Они работают от 8 В до 35 В и могут выдавать приблизительно 1 А на фазу без радиатора (они рассчитаны на ток до 2 А на катушку).

Продукты в категории «Драйверы шаговых двигателей»

Этот драйвер шагового двигателя на дискретных полевых МОП-транзисторах позволяет управлять одним биполярным шаговым двигателем. Он поддерживает широкий диапазон рабочих напряжений от 8 В до 50 В и может обеспечивать до 4 А непрерывно на фазу без радиатора или принудительного воздушного потока (максимум 6 А при достаточном дополнительном охлаждении).Интерфейс SPI позволяет настроить ограничение тока, пошаговый режим (9 ступенчатых режимов от полного шага до 1/256 шага), режим спада и обнаружение останова. Драйвер также обеспечивает обратную связь по ЭДС, которую можно использовать для более сложных алгоритмов управления и обнаружения останова. Дополнительные функции включают защиту от обратного напряжения, пониженного напряжения и перегрузки по току.

Эта коммутационная плата упрощает использование микрошагового драйвера биполярного шагового двигателя TB67S128FTG, который имеет регулируемое ограничение тока и микрошаговый шаг до 1/128.Кроме того, он имеет возможность динамически выбирать оптимальный режим затухания, отслеживая фактический ток двигателя, и он может автоматически уменьшать управляющий ток ниже полной величины, когда двигатель слегка нагружен, чтобы минимизировать энергопотребление и тепловыделение. Драйвер имеет широкий диапазон рабочего напряжения от 6,5 В до 44 В и может непрерывно выдавать приблизительно 2,1 А на фазу без радиатора или принудительного воздушного потока (до 5 А пикового значения). Он имеет встроенную защиту от пониженного напряжения, перегрузки по току и перегрева; наша несущая плата также добавляет защиту от обратного напряжения (до 40 В).

Это коммутационная плата для микрошагового драйвера биполярного шагового двигателя AMIS-30543 компании ON Semiconductor, который имеет регулируемое по SPI ограничение тока, 11 ступенчатых режимов (от полного шага до 1/128-шагового), обратную связь по ЭДС, которую можно использовать для обнаружения опрокидывания или дополнительного управления с обратной связью, а также защиты от перегрузки по току и перегрева. Плата работает от 6 В до 30 В и может выдавать до 1,8 А на фазу без теплоотвода или принудительного воздушного потока (она рассчитана на 3 А на катушку при достаточном дополнительном охлаждении).

Это коммутационная плата для микрошагового драйвера биполярного шагового двигателя DRV8834 компании TI. Он имеет распиновку и интерфейс, которые почти идентичны таковым у наших носителей A4988, поэтому его можно использовать в качестве замены этих плат во многих приложениях. DRV8834 работает от 2,5–10,8 В, что позволяет питать шаговые двигатели от напряжения, слишком низкого для других драйверов, и может непрерывно выдавать до примерно 1,5 А на фазу без радиатора или принудительного воздушного потока (до 2 А пиковое значение). ).Он имеет регулируемое ограничение тока, защиту от перегрузки по току и перегреву, а также шесть микрошаговых разрешений (до 1/32 ступени). Эта плата поставляется с включенными, но не припаянными, штыревыми контактами 0,1 ″.

Эта версия нашей низковольтной подставки для драйвера шагового двигателя DRV8834 поставляется с установленными штыревыми контактами, поэтому пайка не требуется, чтобы использовать ее с соответствующей 16-контактной розеткой или макетной платой без пайки. Дополнительную информацию о драйвере см. На странице продукта-держателя низковольтного шагового двигателя DRV8834.

Эта коммутационная плата для микрошагового драйвера биполярного шагового двигателя DRV8880 от TI имеет регулируемое ограничение тока, защиту от перегрузки по току и перегреву, а также шесть микрошаговых разрешений (вплоть до 1/16 шага). Кроме того, ограничение тока драйвера может быть динамически уменьшено для экономии энергии, и он имеет функцию автонастройки, которая автоматически выбирает режим затухания, который приводит к наиболее плавной форме волны тока. Плата имеет распиновку и интерфейс, которые почти идентичны таковым у наших носителей A4988, поэтому ее можно использовать в качестве замены этих плат во многих приложениях.DRV8880 работает от 6,5 В до 45 В и может непрерывно выдавать до 1 А на фазу без радиатора или принудительного воздушного потока (пиковое значение до 1,6 А). Эта плата поставляется с включенными, но не припаянными, штыревыми контактами 0,1 ″.

A4988 Держатель драйвера шагового двигателя

A4983 / A4988 Держатель драйвера шагового двигателя с размерами.

Обзор

Этот продукт является несущей платой или коммутационной платой для микрошагового драйвера Allegro A4988 DMOS с транслятором и защитой от перегрузки по току; Поэтому мы рекомендуем внимательно прочитать техническое описание A4988 (1 МБ pdf) перед использованием этого продукта.Этот драйвер шагового двигателя позволяет вам управлять одним биполярным шаговым двигателем с выходным током до 2 А на катушку (дополнительную информацию см. В разделе «Вопросы рассеивания мощности» ниже). Вот некоторые из основных функций 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 установить максимальный выходной ток с помощью потенциометра, что позволяет вам использовать напряжения, превышающие номинальное напряжение вашего шагового двигателя, для достижения более высокой скорости шага
Интеллектуальное управление измельчением, которое автоматически выбирает правильный текущий режим затухания (быстрое или медленное затухание)
Тепловое отключение при перегреве, блокировка при пониженном напряжении и защита от перекрестного тока
Защита от короткого замыкания на массу и короткого замыкания нагрузки

Этот продукт поставляется со всеми компонентами для поверхностного монтажа, включая микросхему драйвера A4988, которые установлены, как показано на рисунке продукта.

Этот продукт поставляется в индивидуальной упаковке с включенными, но не припаянными, штыревыми контактами 0,1 ″; у нас также есть версия с уже впаянными штырями заголовка. Для клиентов, заинтересованных в больших объемах при более низких затратах на единицу продукции, мы предлагаем версию в оптовой упаковке без штырей заголовка и версию в оптовой упаковке с установленными штырями заголовка.

Обратите внимание, что у нас есть несколько драйверов шаговых двигателей, которые можно использовать в качестве альтернативы для этого модуля (и для замены во многих приложениях):

Доступен держатель драйвера шагового двигателя Black Edition A4988 с примерно на 20% большей производительностью; За исключением тепловых характеристик, Black Edition и эта (зеленая) плата взаимозаменяемы.
Носитель MP6500 может выдавать до 1,5 А на фазу (непрерывно) без радиатора и доступен в двух версиях: одна с потенциометром для управления ограничением тока, а другая — с цифровым регулятором ограничения тока для динамической регулировки ограничения тока с помощью микроконтроллера. .
Носитель DRV8825 предлагает примерно на 50% лучшую производительность в более широком диапазоне напряжений и имеет несколько дополнительных функций.
Держатель DRV8834 работает с напряжением питания двигателя всего 2.5 В, что делает его пригодным для низковольтных приложений.
Носитель DRV8880 предлагает динамически масштабируемое ограничение тока и «Автонастройку», которая автоматически выбирает режим затухания в каждом цикле ШИМ для оптимального регулирования тока на основе таких факторов, как сопротивление и индуктивность обмотки двигателя, а также динамическая скорость и нагрузка двигателя.

Мы также продаем увеличенную версию несущей A4988, которая имеет защиту от обратной мощности на основном входе питания и встроенные 5 В и 3.Стабилизаторы напряжения 3 В, которые устраняют необходимость в отдельных источниках питания логики и двигателя.

Некоторые униполярные шаговые двигатели (например, с шестью или восемью выводами) могут управляться этим драйвером как биполярные шаговые двигатели. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с часто задаваемыми вопросами. С этим драйвером нельзя использовать униполярные двигатели с пятью выводами.

Оборудование в комплекте

Держатель драйвера шагового двигателя A4988 поставляется с одним разъединяемым штекером 1 × 16 контактов 0,1 дюйма. Эти разъемы можно припаять для использования с беспаечными макетными платами или 0.Гнездовые разъемы 1 дюйм. Вы также можете припаять провода двигателя и другие соединения непосредственно к плате. (Также доступна версия этой платы с уже установленными разъемами).

Использование драйвера

Минимальная электрическая схема для подключения микроконтроллера к держателю драйвера шагового двигателя A4988 (полношаговый режим).

Силовые соединения

Драйвер требует, чтобы напряжение питания логики (3–5,5 В) было подключено к контактам VDD и GND, а напряжение питания двигателя (8–35 В) должно быть подключено к контактам VMOT и GND. Эти источники питания должны иметь соответствующие развязывающие конденсаторы рядом с платой, и они должны быть способны выдавать ожидаемые токи (пики до 4 А для питания двигателя).

Предупреждение. В этой несущей плате используются керамические конденсаторы с низким ESR, что делает ее восприимчивой к деструктивным скачкам напряжения LC, особенно при использовании кабелей питания длиной более нескольких дюймов.При правильных условиях эти выбросы могут превысить максимальное номинальное напряжение 35 В для A4988 и необратимо повредить плату, даже когда напряжение питания двигателя составляет всего 12 В. Один из способов защитить драйвер от таких скачков — установить большой (не менее 47 мкФ) электролитический конденсатор между мощностью двигателя (VMOT) и заземлением где-то рядом с платой.

Соединения двигателя

Четырех-, шести- и восьмипроводные шаговые двигатели могут приводиться в действие A4988, если они правильно подключены; Ответ на часто задаваемые вопросы подробно объясняет правильную проводку.

Предупреждение. Подключение или отключение шагового двигателя при включенном приводе может привести к его повреждению. (В более общем плане, переустановка чего-либо, пока оно находится под напряжением, вызывает проблемы.)

Размер шага (и микрошага)

Шаговые двигатели

обычно имеют размер шага (например, 1,8 ° или 200 шагов на оборот), который применяется к полному шагу. Микрошаговый драйвер, такой как A4988, обеспечивает более высокое разрешение, разрешая промежуточные положения ступеней, что достигается за счет подачи питания на катушки с промежуточными уровнями тока.Например, управление двигателем в четвертьшаговом режиме даст двигателю с 200 шагами на оборот 800 микрошагов на оборот за счет использования четырех различных уровней тока.

Входы селектора разрешения (размера шага) (MS1, MS2 и MS3) позволяют выбирать из пяти разрешений шага в соответствии с таблицей ниже. MS1 и MS3 имеют внутренние понижающие резисторы 100 кОм, а MS2 имеет внутренний понижающий резистор 50 кОм, поэтому оставление этих трех выводов выбора микрошага отключенными приводит к переходу в полношаговый режим.Для правильной работы микрошаговых режимов необходимо установить достаточно низкий предел тока (см. Ниже), чтобы сработало ограничение тока. В противном случае промежуточные уровни тока не будут поддерживаться должным образом, и двигатель будет пропускать микрошаги.

MS1	MS2	MS3	Разрешение микрошага
Низкая	Низкая	Низкая	Полный шаг
Высокая	Низкая	Низкая	Полушаг
Низкая	Высокая	Низкая	Четверть шага
Высокая	Высокая	Низкая	Восьмая ступень
Высокая	Высокая	Высокая	Шестнадцатая ступень

Управляющие входы

Каждый импульс на входе STEP соответствует одному микрошагу шагового двигателя в направлении, выбранном выводом DIR. Обратите внимание, что контакты STEP и DIR не подтягиваются к какому-либо определенному напряжению внутри, поэтому вы не должны оставлять ни один из этих контактов плавающим в вашем приложении. Если вам просто нужно вращение в одном направлении, вы можете связать DIR напрямую с VCC или GND. Микросхема имеет три разных входа для управления многочисленными состояниями питания: RST, SLP и EN. Подробные сведения об этих состояниях питания см. В таблице данных. Обратите внимание, что штифт RST плавающий; Если вы не используете контакт, вы можете подключить его к соседнему контакту SLP на печатной плате, чтобы поднять его и включить плату.

Ограничение тока

Одним из способов повышения производительности шагового двигателя является использование максимально возможного напряжения для вашего приложения. В частности, увеличение напряжения, как правило, обеспечивает более высокую частоту шагов и крутящий момент, поскольку ток в катушках может изменяться быстрее после каждого шага. Однако для безопасного использования напряжений, превышающих номинальное напряжение шагового двигателя, необходимо активно ограничивать ток катушки, чтобы не допустить превышения номинального тока двигателя.

A4988 поддерживает такое ограничение активного тока, а подстроечный потенциометр на плате может использоваться для установки ограничения тока. Один из способов установить ограничение тока — это перевести драйвер в полношаговый режим и измерить ток, протекающий через одну катушку двигателя, одновременно регулируя потенциометр ограничения тока. Это должно быть сделано с двигателем, удерживающим фиксированное положение (т. Е. Без синхронизации входа STEP). Обратите внимание, что ток, который вы измеряете, составляет только 70% от фактической настройки ограничения тока, так как обе катушки всегда включены и ограничены этим значением в полношаговом режиме, поэтому, если вы позже включите микрошаговые режимы, ток через катушки будет может превышать этот измеренный полный шаговый ток на 40% (1/0. 7) на определенных ступенях; Пожалуйста, примите это во внимание при использовании этого метода для установки текущего лимита. Кроме того, обратите внимание, что вам необходимо будет выполнить эту настройку еще раз, если вы когда-либо изменить логическое напряжение, Vdd, так как опорное напряжение, которое устанавливает предел тока является функцией Vdd.

Примечание. Ток катушки может сильно отличаться от тока источника питания, поэтому не следует использовать ток, измеренный на источнике питания, для установки ограничения тока. Подходящее место для установки измерителя тока — это последовательно с одной из катушек шагового двигателя.

Другой способ установить ограничение тока, чтобы вычислить опорное напряжение, которое соответствует нужному текущему пределу, а затем настроить ограничения тока потенциометра, пока вы не измерить, что напряжение на выводе VREF. Напряжение на выводе VREF доступно через переходное отверстие, обведенное кружком на нижней шелкографии печатной платы. Предел тока, я MAX, относится к опорному напряжению следующим образом:

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

или, преобразованный для решения для VREF:

« V_ (REF) = 8 * I_ (MAX) * R_ (CS) `

R _CS — текущее сопротивление; оригинальные версии этой платы использовали 0.Резисторы для измерения тока 050 Ом, но мы перешли на использование резисторов 0,068 Ом в январе 2017 года, что делает более полезными диапазон регулировочного потенциометра. На следующем рисунке показано, как определить, какие резисторы считывания тока установлены на вашей плате:

Идентификация исходных сенсорных резисторов 50 мОм (слева) и сенсорных резисторов 68 мОм (справа), представленных в январе 2017 года.

Итак, например, если вы хотите установить предел тока на 1 А и у вас есть плата с резисторами считывания 68 мОм, вы должны установить VREF на 540 мВ.2) = I_ (MAX) = 1 текст (A) «

Если вместо этого вы хотите, чтобы ток через каждую катушку составлял 1 А в полношаговом режиме, вам необходимо установить предел тока на 40% выше, или 1,4 А, так как катушки ограничены примерно 70% установленного значения. ограничение тока в полношаговом режиме (уравнение выше показывает, почему это так). Чтобы сделать это с платой с резисторами считывания 68 мОм, вы должны установить VREF на 770 мВ.

Принципиальная схема

Принципиальная схема держателя драйвера шагового двигателя A4988 (как для зеленого, так и для черного цветов).

Примечание. Эта плата представляет собой заменяемую замену нашему оригинальному (и сейчас снятому с производства) держателю драйвера шагового двигателя A4983.Более новый A4988 предлагает защиту от перегрузки по току и имеет внутреннее напряжение 100 кОм на выводе выбора микрошага MS1, но в остальном он практически идентичен A4983.