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arduino: EasyDriver步進電機驅動器

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樓主
ID:81203 發表于 2015-5-26 18:20 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
簡介:
    介紹一個簡單的步進電機驅動器方案,原作者公開發布自己的設計,包括原理圖、接線、原材料清單。
描述
    Bruce Shapiro找我來搞了個UBW項目(使用USB接口的驅動板),以解決他電腦上沒有并行接口的問題。UBW的設計遠超出我的期望。除了達成最初的設計目標,它同樣可以作為其它各種形式的固件的很好的平臺。但還是有個問題!Bruce過去在他的雞蛋機器人課程上使用UCN5804B步進電機驅動板,因為它很容易配合實驗電路板,并且簡單易用。不幸的是,它們現在要17美元一個,還很難找到。Bruce希望我能設計制作一款同樣能搭載在實驗電路板上的替代品,仍然只需要兩條輸入線(步數和方向),能驅動兩極步進電機。于是就有了EasyDriver的設計。
簡介
    每個EasyDriver 能夠為兩級步進電機提供大約每相750mA的驅動。它被設置為固定的8步細分模式。(所以如果你的電機是每圈200步,你使用EasyDriver時為每圈1600步)。這是一種基于Allegro A3967驅動芯片的細分斷路器。對于此設計的完整規格,請查閱A3967的參數表。它的最大電流從150mA到750mA。它可以采用最大驅動電壓大概是30V,其中包括板載5V的調壓器,所以只需要一個電源。質優價廉,這玩意兒只要10美元,比你自己制作電路板更便宜。
    我并不出售EasyDriver。這項設計和UBW一樣是免費向公眾發布的。任何人可以參考本頁所述的設計方案并隨心所欲的改動。我會提供原理圖、電路板布局,還有原材料清單和如何制作和使用這一方案的說明。
    不過,你也可以在SparkFun上買到EasyDriver成品,15美元一個。
狀態
(09/17/08)Daniel Thompson已經寫了一個絕妙的教程(包含視頻),配合Arduino使用EasyDriver來驅動步進電機!謝謝Daniel!
注意:很多人在電源、EasyDriver和Arduino未接地的情況下進行嘗試。這可能會失效!所以先確認下接地吧,這樣更容易成功。
(5/23/07)增加了V3方案的文檔。
(4/6/07)建立最初的網頁,放出了EasyDriver的V1、V2、V3的設計修訂。

EasyDriver V1 - 這是第一次嘗試. 我在 BatchPCB (強烈推薦)制作了兩片. 它工作得很好,但是因為板子太小發熱量太大。并且沒有可調的電流限制和5V調節器。
EasyDriver V2 - 這是第二次嘗試。我在 Futurlec制作了一些,沒有用焊接掩模或者絲網印刷。這塊板子比V1要大了一倍,散熱好多了。 加上了5V的調壓器,新增了可變的電流限制。
EasyDriver V3 - 對V2的優化設計,板載了可變電流限制,轉為0603組件。因為對于V2的設計還是挺有信心的,我就沒有實際制作過V3。
說明:
Q) 我怎么來調節可變的電流限制?
A) 運行 R6 - 那個 10K 的電流限制組件 :) 其一,它會告訴驅動芯片提供每線圈750mA(通過線圈電阻和輸入電壓);其二,每線圈150mA。
Q) 我能用EasyDriver來驅動何種電機?
A) EasyDriver所基于的Allegro 3967是一種兩級驅動器。這意味著它有一個內置的H橋,通過單個或兩個線圈來傳輸電流。你可以使用4線、6線或8線步進電機。唯一不能使用的是5線步進電機。(它需要單級驅動器)
Q) 為什么EasyDriver這么熱?
A) PWM(脈沖寬度調制)電流限制驅動器(所以叫做 '砍刀' 驅動器)會很快的開啟和關閉線圈電流。這保證了最大的總電流(由R6控制)始終是通過步進電機的線圈的,即使它沒動作。這正是EasyDriver的工作方式。這意味著驅動器持續的通過大量電流,同時它內部的電阻并不為零,所以會發熱。如果你把R6調到每線圈通過750mA,整個EasyDriver就會燙手了。我是不會把手指放上去(摸它燙不燙)的,不過確實是很熱。(在最低值-大約每線圈150mA-僅僅是微微發熱)你覺得有必要的話可以在上面加個小風扇。但是不用害怕,驅動器芯片在165攝氏度會自動切斷,它是自保護的。V3有相當一部分銅片,加快散熱,情況比V1要好多了。
Q) 我能用什么硬件/軟件來測試EasyDriver?
A) 很快,我會發布一個Liberty Basic 示例代碼,通過一塊UBW板或者并行接口來一次測試4塊EasyDriver。
Q) 我怎么才能連接EasyDriver?
A) EasyDriver上所有的9針都在一個.100" 方陣里。這意味著可以插入一塊實驗電路板。當你將其插入一塊實驗板,你可以將你的步進電機插入四個電機針腳(JP4),你的5V-30V電源插到GND和 V+針(JP1),你的步數和方向信號連接到STP和DIR針(J3)。左下角的GND針腳只是用來做結構支撐的,但是你需要的話也可用于接地。你也可以做一個簡單的帶.100" 方陣母接頭的連接線(比如調試樣機時)。這樣就很容易把很多EasyDriver和步進電機連接起來了。
注意我在EasyDriver V3絲網印刷是有一些錯誤,STEP針沒有標記,電機線圈輸入針也標記不清。請參考下圖:
Q) 僅僅為了使用A3967芯片需要這么多工作啊。我不能直接把A3967焊接在我自己的電路板上嗎?這樣多省錢。
A) 當然。(笑)EasyDriver是提供給那些不介意花點小錢,省得麻煩自己去制作電路板來支持驅動芯片的人。是提供給那些需要得到一個可用的設計方案,而不是親自去試來試去的人。是提供給那些需要搞個雞蛋機器人而弄不到5804B芯片的人。如果你正在設計自己的電路板,那就不需要EasyDriver 了。直接把芯片放到你自己的電路板上就好了。



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