Працюємо з 09:00 до 19:00 Пн-Пт
Київ біля ТЦ Квадрат бул.Перова


Микросхемы – драйвера шаговых двигателей такие, как A4988, отличаются от обычных H-мостов, или по-другому драйверов коллекторных двигателей таких как L298, возможностью автоматической стабилизации тока, а так же автоматическим формированием управляющих сигналов на обмотки шагового двигателя для вращения или удержания ротора. Если сравнить блоксхемы микросхем этих драйверов, вам станет понятно, что они так же похожи как боевой самолет и кукурузник. H-мост работает просто как усилитель тока и напряжения, в то время как драйвер шагового двигателя берёт на себя множество логических операций и формирует на свои внутренние H-мосты близкие к идеалу сигналы широтно-импульсной модуляции с обратной связью по току через обмотки двигателя и другими фичами. Дочитайте статью до конца и узнаете какие значения тока драйвер держит на обмотках двигателя на каждом микрошаге.





Буду благодарен, если вы подпишитесь и поставите лайк. Поехали дальше! 

Стабилизация тока через обмотки необходима в случае работы со скоростными низкоомными двигателями. А к ним относится большинство популярных шаговиков. Такие ставят на 3D-принтеры и CNC-станки. Стабилизация тока значительно улучшает динамические характеристики двигателя, ограничивает перегрев катушек и драйвера, а так же позволяет расширить диапазон питающих напряжений без влияния на скорость вращения ротора. Стабилизация в драйверах шаговых двигателей построена на принципе широтно-импульсной модуляции ШИМ напряжения и управляется ПИД-регуляторами. 




Ток стабилизации в большинстве драйверов задается вручную при помощи подстроечного резистора. Но есть и такие драйверы, у которых ток можно изменять по командам с управляющего контроллера. В рамках этого урока мы настроем желаемый ток стабилизации у драйвера A4988 при помощи подстроечного резистора. Судя по электрической схеме платы этого драйвера, в удержании тока принимают участие измерительные резисторы Rsc, а так же резисторы подключенные к выводу VREF – это R5 и переменный R9. Резисторов Rsc две штуки по одному на каждую катушку двигателя. Они дают возможность измерять текущее значение тока, по падению напряжения на них. А резисторы R5 и R9 выступают как делитель напряжения и формируют заданное напряжение для сравнения с потенциалами на измерительных резисторах.




Есть простая формула для расчета заданного напряжения, согласно требуемого тока, подаваемого на двигатель. В неё подставляется номинальный ток двигателя и сопротивление одного измерительного резистора. На моей плате стоят большие резисторы с маркировкой R100, что соответствует сопротивлению 0,1 Ом. Для платы A4988 и двигателя на 1,7А, максимальное напряжение VREF = 1,36В. При чем на всех тематических сайтах рекомендуется задавать ток процентов на 30% меньше максимального. То есть послушаемся и выставим на нашем подопытном драйвере заданное напряжение, близкое к 0,95 В.




Для настройки тока понадобится источник напряжения 5В – я для этого возьму контроллер Arduino Nano. Ещё потребуется вольтметр и мелкая отверточка. Для начала подключаем общий провод Arduino Nano к общему драйвера и +5В к выводу питания логики драйвера под названием VDD. Запитываем Ардуино и вольтметром меряем напряжение между общим проводом и движком подстроечного резистора. Далее подкручивая этот движок отверточкой, добиваемся желаемого напряжения 0,95 В. Я так же проверяю это значение без контакта руки к металлической части отвертки, ибо рука может воздействовать на измеряемую электрическую цепь. Мы молодцы – научились настраивать максимальный заданный ток на драйвере A4988. При настройке не нужно подавать напряжение питания двигателя, а только для работы логики. Если вам нужен максимальный момент силы от двигателя, то настраивайте ток на рабочий максимум, но иногда от двигателя требуется нежная сила для безопасности оборудования, чтобы он не мог порвать и поломать все на своем пути при сбоях в механике – тогда уводим ток подстроечным резистором понемногу вниз проверяя его усилие на практике. Если же напряжение не меняется при вращении движка резистора, то микросхема драйвера похоже вышла из строя. А, если все получилось, можно приступать к дальнейшей работе с драйвером, задействуя остальные выводы и подключая питание двигателя. 




Теперь обещанный рассказ о том, какие значения тока драйвер стабилизирует на конкретных микрошагах. Открываем документацию и находим графики тока, который выставляет драйвер на обе катушки в разные моменты шагов и микрошагов. Первый график показывает теоретическую работу драйвера в полношаговом режиме, то есть без микрошагов. Здесь видно, что амплитуда составляет 71% от заданного нами тока. Значит драйвер в полношаговом режиме будет стараться держать не заданный нами ток, а 71% от него. Возможно это сделано для минимизации всплесков тока на переходных процессах. А второй и последующие графики более оптимистичны. Они показывают теоретические графики управления двигателем с микрошагами, и здесь, в следствии большей плавности переходных процессов, уже ток доходит до 100%, то есть бывает равным нашему заданному при помощи отвертки. Разберем второй график подробнее. Это иллюстрация полушагового режима. В нем драйвер поворачивает ротор двигателя на один шаг при поступлении двух импульсов от контроллера на вход STEP. Один шаг равняется двум импульсам. На графике при поступлении первого импульса на первую обмотку идет задание 0 Ампер, а на вторую -100% от заданного нами. При поступлении второго импульса через первую обмотку стабилизируется 70% от заданного тока, а через вторую -70%. И так далее. Таким хитрым способом имитируется токовая синусоида для плавности управления двигателем,  что способствует минимизации паразитных всплесков тока и уменьшению вибрации двигателя. И во всех этих графиках за основу берется заданное нами значение максимального тока. Так что его настройка архи важна для ваших проектов. Так же здесь в инструкции ознакомьтесь и с остальными графиками по микрошагам. А точнее значения токов найдете в таблице ниже. Там раскрыты все секреты каждого микрошага.




Надеюсь эта статья была вам полезна. Пишите в комментах какие ещё темы затронуть в следующий раз. Спасибо за внимание!


24.02.2021


<< Проекты << Все товары >> Статьи, уроки >>

Написать отзыв

Примечание: HTML разметка не поддерживается! Используйте обычный текст.
    Плохо           Хорошо
Модуль MOSFET-транзистора IRLR2905

Модуль MOSFET-транзистора IRLR2905

Модуль (драйвер) силового MOSFET-транзистора для подключения мощной нагрузки на выход контролле..

39.90грн.

Модуль реле 5В HIGH высокий уровень срабатывания

Модуль реле 5В HIGH высокий уровень срабатывания

Одноканальный модуль реле с питанием  катушки 5 В и прямой логикой срабатывания.Максимальная ко..

49.80грн.

Прото шилд для Arduino UNO

Прото шилд для Arduino UNO

Шилд для прототипирования для Arduino UNO. Призван упростить монтаж небольших любительских проектов ..

53.18грн.

Клавиатура для панели управления аналоговая

Клавиатура для панели управления аналоговая

Аналоговая клавиатура может использоваться как джойстик управления или как панель управления менюшко..

61.74грн.

Блок питания 9 В 2 А с разъемом 5,5мм x 2,1мм

Блок питания 9 В 2 А с разъемом 5,5мм x 2,1мм

Импульсный блок питания розеточного типа с разъемом 5,5мм x 2,1ммВходное напряжение переменного..

159.71грн.