Controlador de motor de passo A4988 Black Edition

O Controlador de motor de passo A4988 Black Edition é um substituto de alta performance para o Controlador de motor de passo A4988 original. Ele tem um PCB de 4 camadas para melhorar o rendimento térmico permitindo que o CI A4988 forneça aproximadamente 20% a mais de corrente do que a versão de duas camadas. Como a versão básica o Black Edition oferece limitação de corrente automática, proteção contra sobre-corrente e cinco resoluções de micropasso diferentes. Opera na faixa de 8 a 35V o fornece até 2A por bobina com refrigeração adicional sufuciente.

Este produto é uma placa de suporte para o DMOS A4988 da Allegro, portanto a leitura do datasheet do A4988 é altamente recomendável. Este controlador permite o controle de um motor de passo bipolar com até 2A de corrente por bobina.

Características:

• Interface de controle de passo simples e de direção.
• Cinco resoluções diferentes: passo cheio, meio passo, um quarto, um oitavo, e um dezesseiavos.
• Controle de corrente permite o ajuste de corrente máxima com um potenciômetro, o que possibilita utilizar voltagens acima das recomendadas para obter maior taxa de passos.
• Controle de alteração inteligente que seleciona automaticamente o modo de decaimento de corrente (rápido ou lento)
• Deligamento por superaquecimento, travamento por sub-voltagem e proteção contra corrente cruzada
• Proteção contra curto ao terra e curto à alimentação
• Circuito impresso de 4 camadas de cobre para melhorar a dissipação térmica.
• Conector de aterramento soldável exposto na base do circuito impresso.

Este item é enviado com todos os componentes SMD soldados incluindo o A4988, como mostrado na imagem acima.

O Black edition tem o mesmo arranjo de componentes e pinagem do Controlador de motor de passo A4988, assim ele pode ser utilzado como um susbtituto de alto desempenho. Enquanto o modelo original pode fornecer aproximadamente 1A por fase em modo de passo cheio sem um dissipador térmico, o Black Edition pode fornecer aproximadamente 1,2A nestas mesmas condições.

Hardware incluído

Este controlador vem com uma barra pinos com 16 unidades que podem ser soldados para utilização com protoboards ou com com conectores fêmea. Você também pode sodar os cabos do motor e outras conexões diretamente na placa.

Utilização do controlador

Diagrama de cabeamento mínimo para conexão de um microcontrolador  ao A4988 (modo de passo cheio)

Conexões de alimentação

O controlador necessita de uma alimentação lógica (3 a 5,5V) conectada nos pinos VDD e GND, e uma alimentação para o motor (8 a 35V) conectada aos pinos VMOT e GND. Estas alimentações devem ter capacitores de desacoplamento próximos à placa e que devem ser capazes de fornecer as correntes esperadas (picos de até 4A para a alimentação do motor).

Nota: Esta placa utiliza capacitores cerâmicos de baixa ESR sucetíveis a destruição por picos de tensão LC, especialmente quando utilizando cabos de alimentação maiores do que alguns centímetros. Sob certas condições estes picos podem exceder a voltagem máxima de 35V permitida para o A4988, causando danos permanentes, mesmo com voltagens de alimentação tão baixas quanto 12V. Um modo de proteger o controlador contra estes picos é colocar um capacitor eletrolítico grande (> 50 µF) entre os pinos VMOT e GND tão próximo à placa quanto possível.

Conexões do motor

Motores de passo com 4, 6 e 8 cabos podem ser controlados pelo A4988 se estiverem conectados corretamente. Veja as perguntas frequêntesna página do fabricante para maiores detalhes.

Nota: Conectar ou desconectar um motor de passo enquanto o controlador está alimentado pode destruir o controlador.

Tamanho do passo (e do micropasso)

Motores de passo normalmente têm um tamnaho de passo específico (e.g. 1,8º ou 200 passo por revolução), que se aplicam a passos cheios. Um controlador de micropassos como o A4988 permite resoluções maiores através alocações em passos intermediários, o que é alcançado energizando as bobinas com níveis intermediários de corrente. Por exemplo, controlando um motor em modo de um quarto de passo fará com que um motor de 200 passos por revolução tenha 800 micropassos por revolução utilizando 4 níveis deiferentes de corrente.

Os seletores de entrada de resolução (tamanho do passo) MS1,MS2 e MS3 permitem selecionar entre os cinco niveis possíveis de acordo com a tabela abaixo. MS1 e MS3 têm resistências de rebaixamento de 100kΩ e o MS2 de 50kΩ. Desse modo, deixando estes pinos desconectados habiltará o funcionamento em modo de passo cheio. Para que os modos de micropasso funcionem corretamente o limite de corrente deve ser rebaixado de modo que os limitadores de corrente sejam habilitados. Caso contrário níveis intermediários de corrente não serão mantidos corretamente e motor funcionará efetivamente em modo de passo cheio.

Entradas de controle

Cada pulso na entrada STEP corresponde a um micropasso do motor na direção selecionada pelo pino DIR. Note que os pinos STEP e DIR não são direcionados internamente para nenhuma voltagem e você não deve deixar que flutuem em sua aplicação. Se você deseja apenas um sentido de rotação você pode conectar DIR a VCC ou a GND diretamente. O chip tem três diferentes entradas de controle para seus principais estados de alimentação: RST, SLP, e EN. Para detalhes sobre estes status veja o datasheet. Note que o pino RSTé flutuante, caso não necessite utilizá-lo você pode conactá-lo ao pino adjacente SLPno PCB.

Limitação de corrente

Para alcançar velocidades de passos mais altas a alimentação do motor é tipicamente muito mais alta do que o que seria permitido sem limitação ativa de corrente. Por exemplo, um motor de passo típico poderia estar classificado para correntes de 1A com uma resistência de bobina de 5Ω, o que indicaria uma alimentação máxima de 5V. Utilizar um motor destes com 12V permitiria maiores velocidades de passo, mas a corrente deve ser ativamente limitada para menos de 1A para prevenir danos.

O A4988 suporta esta esta limitação de corrente, e o potenciômetro de ajuste na placa pode ser utiizado para determinar o limite de corrente. Um dos modos de ajustar este limite de corrente é colocar o controlador a toda velocidade em modo de passo cheio e medir a corrente através de uma das bobinas sem ajustar a entrada de STEP. Como as duas bobinas estão sempre limitadas em 70% em modo de passo cheio, a corrente medida será 0,7 vezes o limite de corrente deste motor. Note que o limite de corrente depende da voltagem em VDD.

Outro modo de ajustar o limite é medir a voltagem no pino \"ref\" e calcular o limite de corrente resultante (os resistores de senso de corrente são de 0,05Ω). A voltagem no pino ref pode ser acessada em uma via marcada com um círculo na parte posterior do circuito. O limite de corrente se relaciona com a voltagem de referência desse modo:

Limite de corrente = VREF * 2.5

Por exemplo, se a voltagem de referência for de 0,3V o limite de corrente é de 0,75A. Em modo de passo cheio a corrente através das bobinas deve ser de 70% da corrente de limite, assim, para obter uma corrente de 1,2A o limite de corrente deve ser de 1,2/0,7=1,7A, o que corresponde a uma voltagem de referência de 1,7A/2,5=0,68V. Para mais informações veja o datasheet.

Nota: A corrente na bobina pode ser muito diferente da corrente de alimentação e você não deve utilizar a corrente medida na alimentação para ajustar o limite de corrente. O local apropriado para para instalar o amperímetro é em série com uma das bobinas do motor.

Considerações sobre dissipação de potência

O CI A4988 tem uma taxa máxima de corrente de 2A por bobina, mas a corrente real que você pode fornecer ao motor depende da capacidade de manter o chip refrigerado. A placa do circuito impresso foi desenvolvida para drenar calor do chip mas para fornecer mais do que 1A por bobina um dissipador de calor ou outro método de refrigeração é necessário.

Este produto pode se aquecer o suficiente para produzir queimaduras antes que o chip se superaqueça. Tome cuidado quando estiver manusenado este item e outros componentes ligados a ele.

Note que medir a corrente drenada na alimentação não necessariamente fornece uma medida da corrente na bobina. Como a voltagem de entrada do controlador pode ser significativamente mais elevada (o controlador e a bobina atuam como um rebaixador da alimentação). Além disso, se a voltagem de alimentação for muito alta comparada àquela necessária para o motor o duty cycle será muito lento, o que também acarreta em diferenças significativas entre as correntes médias e RMS.

Esquema

O conteúdo desta página é uma tradução para o português a partir do site originalda Pololu.