CONTROLADOR POLOLU DRV8825 PARA MOTOR PASO A PASO ALTA CORRIENTE

Descripción

Visión general

Este producto es una placa de soporte o placa de conexión para el controlador de motor paso a paso DRV8825 de TI; Por lo tanto, recomendamos una lectura cuidadosa de la hoja de datos DRV8825 (1MB pdf) antes de usar este producto. Este controlador de motor paso a paso le permite controlar un motor paso a paso bipolar a una corriente de salida de hasta 2.2 A por bobina (consulte la sección Consideraciones de disipación de energía a continuación para obtener más información). Estas son algunas de las características clave del controlador:

• Interfaz simple de control de paso y dirección
• Seis resoluciones de pasos diferentes: paso completo, medio paso, 1/4 paso, 1/8 paso, 1/16 paso y 1/32 paso
• El control de corriente ajustable le permite configurar la salida de corriente máxima con un potenciómetro, que le permite usar voltajes por encima del voltaje nominal de su motor paso a paso para lograr velocidades de paso más altas
• Control de corte inteligente que selecciona automáticamente el modo de decaimiento actual correcto (decaimiento rápido o decaimiento lento)
• Tensión de alimentación máxima de 45 V
• Regulador incorporado (no se necesita suministro de voltaje lógico externo)
• Puede interactuar directamente con sistemas de 3.3 V y 5 V
• Apagado térmico por sobretemperatura, apagado por sobrecorriente y bloqueo por bajo voltaje
• Protección de corto a tierra y de carga en corto
• PCB de cobre de 2 onzas y 4 capas para una mejor disipación de calor
• Almohadilla de tierra soldable expuesta debajo del controlador IC en la parte inferior de la PCB
• El tamaño del módulo, el pinout y la interfaz coinciden con los de nuestros portadores de controladores de motor paso a paso A4988 en la mayoría de los aspectos (consulte la parte inferior de esta página para obtener más información)

Tenga en cuenta que contamos con varios otros controladores de motor paso a paso que se pueden utilizar como alternativas para este módulo (y reemplazos directos en muchas aplicaciones):

• El portador DRV8834 funciona con voltajes de suministro de motor tan bajos como 2.5 V, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de bajo voltaje.
• El portador DRV8880 ofrece limitación de corriente dinámicamente escalable y “AutoTune”, que selecciona automáticamente el modo de caída de cada ciclo PWM para un rendimiento óptimo de regulación de corriente basado en factores como la resistencia e inductancia del devanado del motor y la velocidad y carga dinámica del motor.
• El portador MP6500 puede entregar hasta 1.5 A por fase (continuo) sin un disipador de calor y está disponible en dos versiones, una con una olla para controlar el límite de corriente y otra con control de límite de corriente digital para el ajuste dinámico del límite de corriente mediante un microcontrolador.
• El portador de controlador de motor paso a paso Black Edition A4988 es una versión de mayor rendimiento de nuestro portador original A4988 .

Este producto se envía con todos los componentes de montaje en superficie, incluido el controlador IC DRV8825, instalados como se muestra en la imagen del producto.

Este producto se envía empaquetado individualmente con clavijas de encabezado macho de 0.1 “incluidas pero no soldadas; También tenemos una versión con pines de encabezado macho ya soldados . Para los clientes interesados ​​en volúmenes más altos a costos unitarios más bajos, ofrecemos una versión en paquete a granel sin pines de encabezado y una versión en paquete a granel con pines de encabezado instalados .

Este controlador puede controlar algunos motores paso a paso unipolares (por ejemplo, aquellos con seis u ocho cables) como motores paso a paso bipolares. Para obtener más información, consulte las preguntas frecuentes . Motores unipolares con cinco cables.no poder ser utilizado con este controlador

Hardware incluido

El portador de controlador de motor paso a paso DRV8825 se envía con un conector macho de 0.1 ” separable de 1 × 16 pines . Los encabezados se pueden soldar para usar con placas de prueba sin soldadura o conectores hembra de 0.1″ . También puede soldar los cables del motor y otras conexiones directamente a la placa. ( También está disponible una versión de esta placa con encabezados ya instalados ).

Precaución: la instalación de los pines del encabezado de modo que el lado de la serigrafía esté hacia arriba y los componentes hacia abajo puede limitar el rango de movimiento del trimpot utilizado para establecer el límite actual. Si planea instalar los pines del encabezado en esta orientación, establezca el límite actual antes de soldar en los pines.

Usando el controlador

Diagrama de cableado mínimo para conectar un microcontrolador a un portador de controlador de motor paso a paso DRV8824 / DRV8825 (modo de paso completo).

Conexiones de poder

El controlador requiere una tensión de alimentación del motor de 8.2 – 45 V para conectarse a través de VMOT y GND. Este suministro debe tener condensadores de desacoplamiento apropiados cerca de la placa, y debe ser capaz de entregar la corriente esperada del motor paso a paso.

Advertencia: esta placa de soporte utiliza condensadores cerámicos de baja ESR, lo que la hace susceptible a picos destructivos de voltaje LC , especialmente cuando se usan cables de alimentación de más de unas pocas pulgadas. En las condiciones adecuadas, estos picos pueden exceder la clasificación de voltaje máximo de 45 V para el DRV8825 y dañar permanentemente la placa, incluso cuando el voltaje de suministro del motor es tan bajo como 12 V. Una forma de proteger al conductor de tales picos es poner un Condensador electrolítico grande (al menos 47 µF) a través de la potencia del motor (VMOT) y conectado a tierra en algún lugar cerca de la placa.

Conexiones del motor

El DRV8825 puede conducir motores paso a paso de cuatro, seis y ocho cables si están conectados correctamente; una respuesta de preguntas frecuentes explica el cableado correcto en detalle.

Advertencia: Conectar o desconectar un motor paso a paso mientras el controlador está encendido puede destruirlo. (En términos más generales, volver a cablear cualquier cosa mientras está encendido es un problema).

Tamaño de paso (y microstep)

Los motores paso a paso suelen tener una especificación de tamaño de paso (por ejemplo, 1,8 ° o 200 pasos por revolución), que se aplica a pasos completos. Un controlador de micropasos como el DRV8825 permite resoluciones más altas al permitir ubicaciones de pasos intermedios, que se logran energizando las bobinas con niveles de corriente intermedios. Por ejemplo, conducir un motor en modo de cuarto de paso le dará al motor de 200 pasos por revolución 800 microsteps por revolución al usar cuatro niveles de corriente diferentes.

Las entradas del selector de resolución (tamaño de paso) (MODE0, MODE1 y MODE2) permiten la selección de las resoluciones de seis pasos de acuerdo con la tabla a continuación. Las tres entradas del selector tienen resistencias pull-down internas de 100kΩ, por lo que dejar estos tres pines de selección de micropaso desconectados da como resultado el modo de paso completo. Para que los modos de microstep funcionen correctamente, el límite de corriente debe establecerse lo suficientemente bajo (ver a continuación) para que se active la limitación de corriente. De lo contrario, los niveles de corriente intermedios no se mantendrán correctamente y el motor omitirá los micropasos.

Entradas de control

Cada pulso a la entrada STEP corresponde a un microstep del motor paso a paso en la dirección seleccionada por el pin DIR. Estas entradas se extraen por defecto a través de resistencias pull-down internas de 100kΩ. Si solo desea la rotación en una sola dirección, puede dejar DIR desconectado.

El chip tiene tres entradas diferentes para controlar sus estados de energía: RESET , SLEEP y ENBL . Para obtener detalles sobre estos estados de energía, consulte la hoja de datos. Tenga en cuenta que el controlador tira el pin SLEEP a través de una resistencia interna de 1MΩ y tira los pines RESET y ENBL a través de las resistencias internas de 100kΩ. Estos valores predeterminados de RESET y SLEEPlos estados son los que impiden que el controlador funcione; ambos pines deben ser altos para habilitar el controlador (se pueden conectar directamente a un voltaje “alto” lógico entre 2.2 y 5.25 V, o se pueden controlar dinámicamente a través de conexiones a salidas digitales de una MCU). El estado predeterminado del pin ENBL es habilitar el controlador, por lo que este pin puede dejarse desconectado.

Esquema de los pines nSLEEP y nFAULT en los portadores DRV8824 / DRV8825 / DRV8834.

El DRV8825 también cuenta con una salida de FALLA que baja cuando los FET del puente H se desactivan como resultado de la protección contra sobrecorriente o el apagado térmico. La placa de soporte conecta este pin al pin SLEEP a través de una resistencia de 10k que actúa como un pull-up de FALLA siempre que SLEEP se mantenga alto externamente, por lo que no es necesario un pull-up externo en el pin FAULT . Tenga en cuenta que el soporte incluye una resistencia de protección de 1.5k en serie con el pin FAULT que hace que sea seguro conectar este pin directamente a un suministro de voltaje lógico, como podría suceder si usa esta placa en un sistema diseñado para el A4988 compatible con pin portador. En dicho sistema, la resistencia de 10k entre SLEEP y FAULT actuaría como un pull-up para SLEEP , haciendo que el soporte DRV8825 sea más un reemplazo directo para el A4988 en dichos sistemas (el A4988 tiene un pull-up interno en su SLEEP alfiler). Para evitar que las fallas bajen el pin SLEEP , cualquier resistencia pull-up externa que agregue a la entrada del pin SLEEP no debe exceder 4.7k.

Limitacion actual

Para lograr altas velocidades de paso, el suministro del motor es típicamente mucho más alto de lo que sería permisible sin limitación de corriente activa. Por ejemplo, un motor paso a paso típico podría tener una clasificación de corriente máxima de 1 A con una resistencia de bobina de 5Ω, lo que indicaría un suministro máximo del motor de 5 V. El uso de dicho motor con 12 V permitiría tasas de paso más altas, pero la corriente debe se limitará activamente a menos de 1 A para evitar daños al motor.

El DRV8825 admite dicha limitación de corriente activa, y el potenciómetro de trimmer en el tablero se puede usar para establecer el límite de corriente. Por lo general, querrá establecer que el límite de corriente del conductor sea igual o inferior a la clasificación actual de su motor paso a paso. Una forma de establecer el límite de corriente es poner el controlador en modo de paso completo y medir la corriente que se ejecuta a través de una bobina del motor sin sincronizar la entrada STEP. La corriente medida será 0.7 veces el límite de corriente (ya que ambas bobinas están siempre encendidas y limitadas a aproximadamente el 70% del ajuste del límite de corriente en el modo de paso completo).

Otra forma de establecer el límite de corriente es medir el voltaje en el pin “ref” y calcular el límite de corriente resultante (las resistencias de detección de corriente son 0.100Ω ). Se puede acceder al voltaje del pin de referencia en una vía que se encuentra en un círculo en la pantalla de seda inferior de la placa de circuito. El límite de corriente se relaciona con el voltaje de referencia de la siguiente manera:

Límite actual = VREF × 2

Entonces, por ejemplo, si tiene un motor paso a paso clasificado para 1 A, puede establecer el límite de corriente en 1 A estableciendo el voltaje de referencia en 0.5 V.

Nota: la corriente de la bobina puede ser muy diferente de la corriente de la fuente de alimentación, por lo que debenouse la corriente medida en la fuente de alimentación para establecer el límite de corriente. El lugar apropiado para colocar su medidor de corriente es en serie con una de sus bobinas de motor paso a paso.

Consideraciones de disipación de energía

El controlador IC DRV8825 tiene una clasificación de corriente máxima de 2.5 A por bobina, pero las resistencias de detección de corriente limitan aún más la corriente máxima a 2.2 A, y la corriente real que puede suministrar depende de qué tan bien pueda mantener el IC frío. La placa de circuito impreso del soporte está diseñada para extraer calor del circuito integrado, pero para suministrar más de aproximadamente 1,5 A por bobina, se requiere un disipador de calor u otro método de enfriamiento.

Este producto puede calentarse lo suficiente como para quemarlo mucho antes de que el chip se sobrecaliente. Tenga cuidado al manipular este producto y otros componentes conectados a él.

Tenga en cuenta que medir el consumo de corriente en la fuente de alimentación generalmente no proporcionará una medida precisa de la corriente de la bobina. Dado que el voltaje de entrada al controlador puede ser significativamente mayor que el voltaje de la bobina, la corriente medida en la fuente de alimentación puede ser bastante más baja que la corriente de la bobina (el controlador y la bobina actúan básicamente como una fuente de alimentación conmutada). Además, si el voltaje de suministro es muy alto en comparación con lo que el motor necesita para alcanzar la corriente establecida, el ciclo de trabajo será muy bajo, lo que también conduce a diferencias significativas entre las corrientes promedio y RMS. Además, tenga en cuenta que la corriente de la bobina es una función del límite de corriente establecido, pero no necesariamente es igual a la configuración del límite de corriente. La corriente real a través de cada bobina cambia con cada microstep. Consulte la hoja de datos DRV8825 para obtener más información.

Diagrama esquemático

Diagrama esquemático para el transportador de motor paso a paso DRV8824 / DRV8825.

Las resistencias de detección de corriente (R2 y R3) en el soporte DRV8825 son 0.100 Ω. Este esquema también está disponible como un pdf descargable (196k pdf).

Diferencias clave entre DRV8825 y A4988

El portador DRV8825 fue diseñado para ser lo más similar posible a nuestros portadores de controlador de motor paso a paso A4988 , y se puede usar como un reemplazo directo del portador A4988 en muchas aplicaciones porque comparte el mismo tamaño, pinout e interfaz de control general. Sin embargo, hay algunas diferencias entre los dos módulos que deben tenerse en cuenta:

DRV8825 portador del motor paso a paso.

Portador de controlador de motor paso a paso A4988, Black Edition (se muestra con resistencias de detección de corriente verdes originales de 50 mΩ).

• El pin utilizado para suministrar voltaje lógico al A4988 se utiliza como salida de FALLA del DRV8825 , ya que el DRV8825 no requiere un suministro lógico (y el A4988 no tiene una salida de falla). Tenga en cuenta que es seguro conectar el pin FAULT directamente a una fuente lógica (hay una resistencia de 1.5k entre la salida IC y el pin para protegerlo), por lo que el módulo DRV8825 puede usarse en sistemas diseñados para el A4988 que enruta la lógica poder a este pin.
• El pin SLEEP en el DRV8825 no está levantado por defecto como en el A4988, pero la placa portadora lo conecta al pin FAULT a través de una resistencia de 10k. Por lo tanto, los sistemas destinados al A4988 que enrutan la potencia lógica al pin FAULT tendrán un pull-up de 10k en el pin SLEEP . (Esta resistencia de 10k no está presente en la versión inicial (md20a) del soporte DRV8825).
• El potenciómetro de límite de corriente está en una ubicación diferente.
• La relación entre el ajuste del límite de corriente y el voltaje del pin de referencia es diferente.
• El DRV8825 ofrece microstepping de 1/32 pasos; el A4988 solo baja a 1/16 de paso.
• Las entradas de pin de selección de modo correspondientes a 1/16 de paso en el A4988 dan como resultado un micropaso de 1/32 paso en el DRV8825. Para todas las demás resoluciones de microstepping, la tabla de selección de pasos es la misma tanto para el DRV8825 como para el A4988.
• Los requisitos de tiempo para duraciones mínimas de pulso en el pin STEP son diferentes para los dos controladores. Con el DRV8825, los pulsos STEP altos y bajos deben ser de al menos 1,9 us; pueden ser tan cortos como 1 us cuando se usa el A4988.
• El DRV8825 tiene un voltaje de suministro máximo más alto que el A4988 (45 V frente a 35 V), lo que significa que el DRV8825 puede usarse de manera más segura a voltajes más altos y es menos susceptible a daños por picos de voltaje LC.
• El DRV8825 puede entregar más corriente que el A4988 sin ningún enfriamiento adicional (según nuestras pruebas de paso completo: 1.5 A por bobina para el DRV8825 frente a 1.2 A por bobina para la A4988 Black Edition y 1 A por bobina para el portador original A4988) .
• El DRV8825 usa una convención de nomenclatura diferente para las salidas del motor paso a paso, pero son funcionalmente iguales a los pines correspondientes en el portador A4988, por lo que las mismas conexiones a ambos controladores dan como resultado el mismo comportamiento del motor paso a paso. En ambas placas, la primera parte de la etiqueta identifica la bobina (por lo que tiene las bobinas “A” y “B” en el DRV8825 y las bobinas “1” y “2” en el A4988).
• Para aquellos con aplicaciones sensibles al color, tenga en cuenta que el portador DRV8825 es morado.

En resumen, el portador DRV8825 es lo suficientemente similar a nuestros portadores A4988 que el diagrama de conexión mínimo para el A4988 es una forma alternativa válida de conectar el DRV8825 a un microcontrolador también:

Diagrama de cableado mínimo alternativo para conectar un microcontrolador a un portador de controlador de motor paso a paso DRV8824 / DRV8825 (modo de paso completo).