DRV8834 sterownik silnika krokowego Low-Voltage 10,8V 2A - Pololu 2134

Opis produktu: DRV8834 sterownik silnika krokowego Low-Voltage 10,8V 2A

Moduł oparty na sterowniku DRV8834 firmy Texas Instruments pozwala kontrolować silnik krokowy o maksymalnym poborze prądu do 2A na cewkę, zasilany napięciem z zakresu od 2,5 V do 10,8 V. Przed użyciem zalecamy zapoznać się z dokumentacją sterownika. 

Poniżej kilka głównych cech produktu:

• Moduł charakteryzuje się prostym interfejsem sterowania krokiem i kierunkiem.
• Posiada możliwość pracy w sześciu trybach: pełnego, pół-, 1/4-, 1/8-, 1/16- oraz 1/32- kroku.
• Zapewnia kontrolę maksymalnego prądu silnika za pomocą potencjometru, co umożliwia używanie napięcia zasilania wyższego niż znamionowe dla silników, dzięki temu można uzyskać większą prędkość wykonywania kroków.
• Silniki można zasilać napięciem od 2,5 V do 10,8 V.
• Pobór prądu do 2 A na cewkę (ciągły 1,5 A).
• Dzięki zintegrowanemu regulatorowi napięcia, użytkownik nie musi doprowadzać dodatkowego zasilania części logicznej.
• DRV8834 współpracuje z układami o napięciu części logicznej zarówno 3,3 V jak i 5 V.
• Posiada zabezpieczenie przed zbyt wysokim prądem, temperaturą i zwarciem oraz system blokujący start przy zbyt niskim napięciu zasilania.
• W celu zwiększania powierzchni oddającej ciepło płytka została wykonana w technologii cztero-warstwowej z grubszą pokrywą miedzi.
• Odkryte pole masy od spodu umożliwia przylutowanie elementów chłodzących.
• Moduł jest zgodny pod względem rozmiarów i wyprowadzeń z układem opartym na sterowniku A4988.

W naszej ofercie posiadamy także sterowniki dla silników krokowych o innych parametrach roboczych.

Podłączenie sterownika

Aby sterować silnikiem krokowym bipolarnym należy podłączyć układ zgodnie z poniższym rysunkiem. Sterownik pozwala także na pracę z niektórymi silnikami unipolarnymi - szczególy znajdują sie w instrukcji. 

Sterowanie sterownikiem

Jeden impuls podany na pin STEP powoduje jeden krok silnika w kierunku wybranym poprzez podanie odpowiedniego stanu logicznego (wysokiego lub niskiego) na wyprowadzenie DIR. Piny STEP oraz DIR są wewnętrznie ściągnięte, poprzez rezystor 200kΩ, do masy (GND). Jeśli silnik ma się kręcić tylko w jednym kierunku pin DIR można pozostawić niepodłączony.

Układ posiada jeszcze dwa wejścia do kontrolowania poboru mocy: SLEEP i ENBL, ich opis znajduje się w dokumentacji. Należy zwrócić uwagę, że oba wyprowadzenia są domyślnie w stanie niskim. Aby uruchomić układ należy  wyprowadzenie SLEEP podciągnąć do napięcia zasialnia - podać logiczną jedynkę (napięcie z zakresu 2,5 - 5,5 V). SLEEP można również podłączyć do mikrokontrolera, aby dynamicznie sterować stanem układu.

Sterownik DRV8834 posiada również wyprowadzenie oznacze jako FAULT. Stanem niskim (logicznym zerem) sygnalizuje pojawienie się nieprawidłości w pracy układu np. zadziałanie jednego z zabezpieczeń. Na płytce wyprowadzenie zostało połączone z pinem SLEEP, a więc podanie stanu wysokiego na pin SLEEP podciąga do VCC (pull-up) takżę FAULT. Dzięki zastosowaniu szeregowego rezystora zabezpieczającego wyprowadzanie FAULT można również podłączyć do napięcia VCC, co czyni moduł pin-kompatybilnym z wersja A4988.

Zasilanie sterownika DRV8834

Układ można zasilać napięciem z zakresu 2,5V do 10,5V podłączanym między piny VMOT (+) i GND (-). Napięcie powinno być filtrowane poprzez zewnętrzny kondensator umieszczony jak najbliżej płytki sterownika. Jego pojemność zależna jest od maksymalnego prądu pobieranego przez silnik.

Rozdzielczość

Sterownik mikrokrokowy taki jak DRV8834 pozwala na pracę silnika z wysoką rozdzielczością do 1/32 kroku. Rozmiar kroku wybierany jest za pomocą wejść M0 i M1 - dostępne tryby zostały pokazane w tabeli poniżej. Domyślnie wyprowadzenie M1 jest wewnętrznie ściągnięte do masy (poprzez rezystor 200kΩ). Wejście M0 jest niepodłączone (tryb floating). Pozostawienie obu wyprowadzeń niepodłączonych oznacza więc wybór trybu pracy z  ¼ kroku. 

Konfiguracja opcjonalna

Pin CONFIG pozwala na zmiane trybu pracy sterownika. Przejście w tryb phase/enable pozwala na kontrolę dwóch silników szczotkowych prądu stałego. Aby zmienić tryb nalezy również wykonać zworki, tak jak pokazano na rysunku poniżej.

Ograniczenie prądu

Aby zachować wysoką predkość przełączania kroków, można zastosować wyższe napięcie zasilania silnika niż nominalne. Należy tylko ograniczyć maksymalny prąd przepływający przez cewki do wartości katalogowej silnika.

Moduł pozwala na aktywne ograniczenie prądu przy pomocy potencjometru. Jednym ze sposobów wprowadzenia ograniczenia jest ustawienie sterownika w tryb pełnego kroku oraz pomiar prądu przepływającego przez jedną cewkę bez podania sygnału na wejście STEP. Zmierzony prąd to 70% ustawionego limitu (obie cewki są zawsze włączone i ograniczone do 70% w trybie pełnego kroku). 

Innym sposobem jest pomiar napięcia na wyprowadzeniu REF (oznaczonego kółkiem na płytce drukowanej) oraz obliczenie aktualnego limitu (rezystory pomiarowe mają wartość 0.1Ω). Limit prądowy można policzyć ze wzoru: 

Current Limit = VREF × 2

Przykładowo, jeśli silnik może pobierać maksymalnie do 1A, to napięcie referencyjne na pinie VREF powinno mieć wartość 0,5V.

Odprowadzanie ciepła

Płytka została zaprojektowana tak, aby mogła odprowadzić ciepło przy ciągłym poborze prądu około 1,5A na cewkę. Układ jest w stanie dostarczyć chwilowy prąd o natężeniu do 2,2A, jednak zabezpieczenie temperaturowe odłącza układ przy prądzie około 2A. Jeśli prąd będzie znacznie wyższy należy zastosować zewnętrzny radiator, który można zamontować przy pomocy kleju termoprzewodzącego.

Schemat modułu

Układ zawiera niezbędne komponenty pasywne do poprawnego działania sterownika. Schemat połączeń przedstawiony został na rysunki poniżej.

Główne różnice w stosunku do wersji A4888

Moduł DRV8834 został zaprojektowany w taki sposób, aby był kompatybilny z wersją opartą na układzie A4988. Płytki posiadają ten sam kształt, rozmiar i rozkład wyprowadzeń. Jest jednak kilka różnić pomiędzy nimi:
 

• Pin używany jako napięcie zasilania części logicznej A4988 został zastąpiony pinem FAULT, ponieważ DRV8834 nie wymaga dodatkowego zasilania. FAULT został podłączony przez rezystor zabezpieczający, a więc z powodzeniem może być stosowany w system projektowanych dla modułu A4988, gdzie na ten pin będzie podane napięcie zasilania częsci logicznej (2,2V do 5,5V).
   
• W module DRV8825 pin SLEEP nie jest domyślnie podciągnięty do zasilania, połączony został z wyprowadzeniem FAULT przez rezystor 10k. W układach projektowanych pod układ A4988, poprzez napięcie zasilania części logicznej podłączonej do FAULT, rezystor 10k podciąga SLEEP do napięcia zasilania, ustawiając stan wysoki.
   
• Potencjometr ograniczający maksymalny prąd dla silników znajduje się w innym miejscu
   
• DRV8834 pozwala na pracę w trybie 1/32 kroku, podczas gdy w A4988 pracował do 1/16 kroku
   
• Czas potrzebny na wykonaniu jednego impulsu to 1.9 us, podczas gdy A4988 potrzebował 1 us
   
• DRV8834 pozwala na pracę z niższymi napięciami zasilania - zakres 2,5 V - 10,8 V
   
• DRV8834 może dostarczyć prąd o wyższym natężeniu od A4988 bez dodatkowego chłodzenia (1,5A, chwilowy 2A)
• Wyprowadzenia mają różne nazwy, ale spełniają tę samą funkcje

Minimalne podłączenie sterownika - połączenia jak w module A4988.

Specyfikacja sterownika silników DRV8834

• Napięcie zasilania: 2,5 V - 10,8 V
• Prąd ciągły na cewkę: 1,5 A
• Maksmalny chwilowy prąd na cewkę: 2 A
• Napięcie zasilania części logicznej: 2,5 V - 5,5 V
• Tryby pracy: 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, i 1/32 kroku
• Wymiary: 20 x 15 mm
• Masa: 1,6 g (bez złącz)