DRV8825 Operador de conductor de motores paso a paso, alta corriente

Descripción

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

Interfaz de control de dirección y paso simple
Seis resoluciones de pasos diferentes: paso completo, paso medio, paso 1 / 4, paso 1 / 8, paso 1 / 16 y paso 1 / 32
Control de salida de corriente ajustable con potencia máxima, que le permite usar voltajes por encima del voltaje nominal de su motor paso a paso para lograr tasas de paso más altas
Control de corte inteligente that 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 fuente de alimentación lógica externa)
Puede interactuar directamente con sistemas de 3.3 V y 5 V
Cierre térmico por sobrecalentamiento, apagado por sobrecorriente y bloqueo por bajo voltaje
Protección de corto a tierra y carga corta
PCB de cobre de 4 capas y 2 oz para una mejor disipación del calor
Almohadilla de tierra soldable expuesta debajo del controlador IC en la parte inferior de la PCB
El tamaño del módulo, la distribución de pines 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).

También llevamos un portador de controlador de motor paso a paso DRV8824 that puede servir como un sustituto directo del portador DRV8825 cuando se utilizan motores paso a paso de corriente más baja. El DRV8824 solo puede entregar hasta 0.75 A por bobina sin un disipador de calor (1.2 A como máximo con refrigeración adecuada), pero tiene resistencias de detección de corriente más grandes that Permiten un mejor rendimiento de microstepping que el portador DRV8825 a bajas corrientes. La única forma de distinguir a nuestro operador DRV8824 del operador DRV8825 es mediante las marcas en el controlador IC; Si tiene una combinación de los dos, puede considerar marcarlos (hay un cuadrado en blanco en la pantalla de seda inferior que puede usar para esto).

Notas that Llevamos varios otros controladores de motor paso a paso that se pueden usar 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 escalable dinámicamente y "AutoTune", que selecciona automáticamente el modo de caída en cada ciclo PWM para un rendimiento óptimo de regulación de corriente en función de factores como la resistencia e inductancia del devanado del motor y la velocidad y carga dinámicas del motor.
El portador de controlador de motor paso a paso Black Edition A4988 es una versión de mayor rendimiento de nuestro portador A4988 original.

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

Este producto se envía empaquetado individualmente con 0.1? clavijas de cabezal macho incluidas pero no soldadas; también llevamos una versión con clavijas de cabezal macho ya soldados. Para los clientes interesados ​​en volúmenes más altos a costos unitarios más bajos, ofrecemos una versión empaquetada a granel sin clavijas de encabezado y una versión empaquetada a granel con clavijas de encabezado instaladas.
Algunos motores paso a paso unipolares (por ejemplo, aquellos con seis u ocho conductores) pueden ser controlados por este controlador como motores paso a paso bipolares. Para obtener más información, consulte las preguntas frecuentes. Los motores unipolares con cinco cables no se pueden utilizar con este controlador.

Hardware incluido
El portador de controlador de motor paso a paso DRV8825 se envía con un cabezal macho de 1 ″ separable de 16 × 0.1 pines. Los cabezales 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: Instalación de los pines del cabezalhat el lado de la serigrafía está hacia arriba y los componentes hacia abajo pueden 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 conductor

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

Conexiones de potencia
El controlador requiere una tensión de alimentación del motor de 8.2 a 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 portadora utiliza condensadores cerámicos de baja ESR, lo que la hace susceptible a picos de voltaje LC destructivos, especialmente cuando se utilizan 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 controlador de tales picos es colocar un condensador electrolítico grande (al menos 47 µF) a través de la potencia del motor (VMOT) y tierra en algún lugar cercano a la placa.

Conexiones de motor
El DRV8825 puede accionar motores paso a paso de cuatro, seis y ocho cables si están conectados correctamente; una respuesta a las preguntas frecuentes explica en detalle el cableado adecuado.
Advertencia: Conectar o desconectar un motor paso a paso mientras el controlador está encendido puede destruirlo. (De manera más general, recablear cualquier cosa mientras está encendido es buscar problemas).

Tamaño de paso (y microstep)
Los motores paso a paso generalmente tienen una especificación de tamaño de paso (por ejemplo, 1.8 ° o 200 pasos por revolución), que se aplica a los pasos completos. Un controlador de microstepping 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 200-paso-para-revolución 800 microsteps de revolución mediante el uso de 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 siguiente. Las tres entradas del selector tienen 100k? resistencias desplegables, por lo que dejar estos tres pines de selección de micropasos desconectados da como resultado el modo de paso completo. Para que los modos de micropasos funcionen correctamente, el límite de corriente debe establecerse lo suficientemente bajo (ver más abajo) para que that se limita la limitación actual. De lo contrario, los niveles de corriente intermedios no se mantendrán correctamente y el motor omitirá los micropasos.

MODE0
MODE1
MODE2
Resolución de microstep

Baja
Baja
Baja
Paso completo

Alta
Baja
Baja
Medio paso

Baja
Alta
Baja
Paso 1 / 4

Alta
Alta
Baja
Paso 1 / 8

Baja
Baja
Alta
Paso 1 / 16

Alta
Baja
Alta
Paso 1 / 32

Baja
Alta
Alta
Paso 1 / 32

Alta
Alta
Alta
Paso 1 / 32

Entradas de control
Cada pulso a la entrada STEP corresponde a un micropaso del motor paso a paso en la dirección seleccionada por el pin DIR. ¿Estas entradas son bajas por defecto a través de 100k internos? resistencias desplegables. 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 that el conductor tira del pin SLEEP hacia abajo a través de un 1M interno? resistencia pull-down, y baja los pines RESET y ENBL a través de 100k internos? resistencias desplegables. Estos estados predeterminados de RESET y SLEEP son unos that evitar que el conductor opere; Ambos pines deben ser altos para habilitar el controlador (se pueden conectar directamente a un voltaje lógico? alto? 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 se puede dejar desconectado.

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

El DRV8825 también presenta una salida FALLO that baja cuando los FET del puente H están desactivados como resultado de la protección contra sobrecorriente o el apagado térmico. La placa portadora conecta este pin al pin SLEEP a través de una resistencia de 10k that actúa como un pull-up de FAULT cuando SLEEP se mantiene externamente alto, por lo que no es necesario un pull-up externo en el pin de FAULT. Notas that el portador incluye una resistencia de protección de 1.5k en serie con el pin FAULT that 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 portador A4988 compatible con pines. En tal sistema, la resistencia de 10k entre SLEEP y FAULT actuaría entonces como un pull-up para SLEEP, haciendo que el portador DRV8825 sea más un reemplazo directo del A4988 en tales 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 los 4.7k.
Limitación de corriente

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 un 5? resistencia de la bobina, que indicaría un suministro máximo del motor de 5 V. El uso de un motor de este tipo con 12 V permitiría velocidades de paso más altas, pero la corriente debe limitarse activamente a menos de 1 A para evitar daños al motor.

El DRV8825 admite dicha limitación de corriente activa, y el potenciómetro de ajuste en la placa se puede usar para establecer el límite de corriente. Su motor paso a paso Una forma de poner el controlador en modo de paso completo. El límite de corriente será 0.7 multiplicado por el límite de corriente (ya que ambas bobinas están limitadas a aproximadamente 70% de la configuración del límite de corriente en el modo de paso completo).

Otra forma de establecer el límite de corriente es medir el voltaje en el? Ref? pin y para calcular el límite de corriente resultante (las resistencias de detección de corriente son 0.100?). El voltaje del pin de referencia es accesible en una vía that está encerrado en un círculo en la serigrafía 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 de 1 A, puede establecer el límite de corriente en 1 A configurando 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 no debe utilizar 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 las bobinas de su motor paso a paso.

Consideraciones de disipación de potencia.
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 entregar depende de qué tan bien pueda mantener frío el IC. La placa de circuito impreso del portador está diseñada para extraer calor del IC, 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 that 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 más alto 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 básicamente actúan como una fuente de alimentación conmutada). Además, si la tensión de alimentación es muy alta en comparación con what el motor necesita 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 that 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 micropaso. Consulte la hoja de datos DRV8825 para obtener más información.
Diagrama esquemático

Diagrama esquemático del DRV8824 / DRV8825 portador del controlador del motor paso a paso.

Las resistencias de detección de corriente (R2 y R3) en la portadora DRV8825 son 0.100 ?. Este esquema también está disponible como un pdf descargable (196k pdf).
Diferencias clave entre el 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 reemplazo directo del portador A4988 en muchas aplicaciones porque comparte el mismo tamaño, distribución de pines e interfaz de control general. Hay algunas diferencias entre los dos módulos that Cabe señalar, sin embargo:

DRV8825 portador del conductor del motor de pasos.

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

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). Notas that 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 that enrutar el poder lógico a este pin.
El pin SLEEP en el DRV8825 no está levantado por defecto como en el A4988, pero la placa de soporte lo conecta al pin FAULT a través de una resistencia de 10k. Por lo tanto, los sistemas destinados a la A4988 that Enrutar la energía lógica al pin FAULT tendrá efectivamente un pull-up de 10k en el pin SLEEP. (Esta resistencia de 10k no está presente en la versión inicial (md20a) de la portadora DRV8825).
El potenciómetro límite actual se encuentra en una ubicación diferente.
La relación entre la configuración del límite de corriente y la tensión del pin de referencia es diferente.
El DRV8825 ofrece microstepping de pasos 1 / 32; el A4988 solo baja a 1 / 16-step.
Las entradas del pin de selección de modo correspondientes a 1 / 16-step en el A4988 dan como resultado un microstepping de 1 / 32-step en el DRV8825. Para todas las demás resoluciones de microstepping, la selección de pasos es la misma tanto para DRV8825 como para 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 alto y bajo deben ser cada uno 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 se puede usar de manera más segura a voltajes más altos y es menos susceptible a daños por picos de voltaje LC.
El DRV8825 puede suministrar 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 el A4988 Black Edition y 1 A por bobina para el portador A4988 original) .
El DRV8825 usa una convención de nomenclatura diferente para las salidas del motor paso a paso, pero son funcionalmente los mismos que 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 bobinas? A? Y? B? En el DRV8825 y bobinas? 1? Y? 2? En la A4988).
Para aquellos con aplicaciones sensibles al color, tenga en cuenta that el portador DRV8825 es morado.

En resumen, el operador DRV8825 es lo suficientemente similar a nuestros operadores A4988 that 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 al controlador de motor paso a paso DRV8824 / DRV8825 (modo de paso completo).

Información Adicional