Controladora de Motor a Pasos A4988

Este producto es una placa base o placa de expansión para el controlador de micropasos DMOS A4988 de Allegro con traductor y protección contra sobrecorriente; por lo tanto, recomendamos leer atentamente la hoja de datos del A4988 (pdf de 1 MB) 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 A por bobina (consulte la sección Consideraciones sobre disipación de potencia a continuación para obtener más información). Estas son algunas de las características clave del controlador:

• Interfaz de control de dirección y paso simple
• Cinco resoluciones de paso diferentes: paso completo, medio paso, cuarto de paso, octavo de paso y dieciseisavo de paso
• El control de corriente ajustable le permite establecer la salida de corriente máxima con un potenciómetro, lo que le permite usar voltajes superiores al voltaje nominal de su motor paso a paso para lograr velocidades de paso más altas
• Configurado para modo de decaimiento mixto
• Apagado térmico por sobretemperatura, bloqueo por bajo voltaje y protección contra corriente cruzada
• Protección contra cortocircuito a tierra y carga en cortocircuito

Características:

• Voltaje mínimo de operación: 8V
• Voltaje máximo de operación: 35V
• Corriente continua por fase: 1A
• Corriente máxima por fase: 2A
• Voltaje lógico minimo: 3V
• Voltaje lógico máximo: 5.5V
• Resolución de micropasos: completo, 1/2, 1/4, 1/8 y 1/16

Hardware incluido

El soporte del controlador del motor paso a paso A4988 viene con un conector macho de 0,1″ con 1 x 16 pines. Los conectores se pueden soldar para usar con placas de pruebas sin soldadura o conectores hembra de 0,1″. También puede soldar los cables del motor y otras conexiones directamente a la placa.

Conexiones de alimentación

El controlador requiere que se conecte una tensión de alimentación lógica (3 – 5,5 V) a través de los pines VDD y GND y una tensión de alimentación del motor (8 – 35 V) a través de VMOT y GND. Estas fuentes de alimentación deben tener condensadores de desacoplamiento adecuados cerca de la placa y deben ser capaces de proporcionar las corrientes esperadas (picos de hasta 4 A para la alimentación del motor).

Advertencia: Esta placa base utiliza condensadores cerámicos de baja ESR, lo que la hace susceptible a picos de tensión LC destructivos, especialmente cuando se utilizan cables de alimentación de más de unas pocas pulgadas. En las condiciones adecuadas, estos picos pueden superar la tensión nominal máxima de 35 V para el A4988 y dañar permanentemente la placa, incluso cuando la tensión de alimentación del motor es tan baja como 12 V. Una forma de proteger el controlador de estos picos es colocar un condensador electrolítico grande (al menos 47 µF) a través de la alimentación del motor (VMOT) y la tierra en algún lugar cerca de la placa.

Conexiones del motor

El A4988 puede controlar 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 correcto.

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 buscar problemas).

Tamaño de paso (y micropaso)

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 A4988 permite resoluciones más altas al permitir ubicaciones de pasos intermedios, que se logran al energizar las bobinas con niveles de corriente intermedios. Por ejemplo, controlar un motor en modo de cuarto de paso le dará al motor de 200 pasos por revolución 800 micropasos por revolución al usar cuatro niveles de corriente diferentes.

Las entradas del selector de resolución (tamaño de paso) (MS1, MS2 y MS3) permiten la selección de entre las cinco resoluciones de paso según la tabla siguiente. MS1 y MS3 tienen resistencias pull-down internas de 100 kΩ y MS2 tiene una resistencia pull-down interna de 50 kΩ, 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 configurarse 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 se saltará micropasos.

Entradas de control

Cada pulso de la entrada STEP corresponde a un micropaso del motor paso a paso en la dirección seleccionada por el pin DIR. Tenga en cuenta que los pines STEP y DIR no se someten a ningún voltaje particular internamente, por lo que no debe dejar ninguno de estos pines flotando en su aplicación. Si solo desea rotación en una sola dirección, puede conectar DIR directamente a VCC o GND. El chip tiene tres entradas diferentes para controlar sus numerosos estados de energía: RST, SLP y EN. Para obtener detalles sobre estos estados de energía, consulte la hoja de datos. Tenga en cuenta que el pin RST es flotante; si no está utilizando el pin, puede conectarlo al pin SLP adyacente en la PCB para ponerlo en alto y habilitar la placa.

Limitación de corriente

Para lograr altas tasas de pasos, la alimentación del motor suele ser mucho mayor de lo que sería permisible sin limitación de corriente activa. Por ejemplo, un motor paso a paso típico podría tener una corriente nominal máxima de 1 A con una resistencia de bobina de 5 Ω, lo que indicaría una alimentación máxima 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 A4988 admite dicha limitación de corriente activa, y el potenciómetro de ajuste en la placa se puede utilizar para establecer el límite de corriente. Una forma de establecer el límite de corriente es poner el controlador en modo de paso completo y medir la corriente que pasa por una sola 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 al 70 % del ajuste del límite de corriente en el modo de paso completo). Tenga en cuenta que cambiar el voltaje lógico, Vdd, a un valor diferente cambiará el ajuste del límite de corriente, ya que el voltaje en el pin «ref» es una función de Vdd.

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 de 0,05 Ω). El voltaje del pin ref es accesible en una vía que está rodeada por 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 de corriente = VREF × 2,5

Por lo tanto, por ejemplo, si el voltaje de referencia es 0,3 V, el límite de corriente es 0,75 A. Como se mencionó anteriormente, en el modo de paso completo, la corriente a través de las bobinas está limitada al 70 % del límite de corriente, por lo que para obtener una corriente de bobina de paso completo de 1 A, el límite de corriente debe ser 1 A/0,7=1,4 A, lo que corresponde a un VREF de 1,4 A/2,5=0,56 V. Consulte la hoja de datos del A4988 para obtener más información.

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 adecuado para colocar el medidor de corriente es en serie con una de las bobinas del motor a pasos.

Consideraciones sobre la disipación de potencia

El CI del controlador A4988 tiene una corriente nominal máxima de 2 A por bobina, pero la corriente real que puede suministrar depende de lo bien que pueda mantener frío el CI. La placa de circuito impreso del portador está diseñada para extraer calor del CI, pero para suministrar más de aproximadamente 1 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 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 reductora de conmutación). Además, si el voltaje de suministro es muy alto en comparación con lo que el motor necesita para lograr la corriente establecida, el ciclo de trabajo será muy bajo, lo que también genera diferencias significativas entre las corrientes promedio y RMS.