|
步進電動機是一種將脈沖信號變換成相應的角位移(或線位移)的電磁裝置，是一種特殊的電動機。一般電動機都是連續轉動的，而步進電動機則有定位和運轉兩種基本狀態，當有脈沖輸入肘步進電動機一步一步地轉動，每給它一個脈沖信號，它就轉過一定的角度。現在步進電機應用的領域越來越多。你也想要用Arduino控制你的步進電機嗎，那將會有許多有趣的應用，如繪畫儀，3D打印機，自動窗簾等等。 HR4988是一種便于使用的內部集成了譯碼器的微特步進電機驅動器。其設計為能使雙極步進電機以全、半、1/4、1/8、1/16步進模式工作。步進模式由邏輯輸入MSx選擇。輸出驅動能力達到38V和±2A。HR4988包含一個工作在慢衰或混合衰減模式的固定衰減時間的電流調節器。譯碼器是HR4988易于實施的關鍵。通過STEP簡單的輸入一個脈沖就可以使電機完成一次步進，省去了相序表，高頻控制線及復雜的編程接口。這使其更適于在沒有復雜的微處理器或微處理器負擔過重的場合。在步進操作期間，HR4988的內部電路可以自動的控制其PWM操作工作在快、慢及混合衰減模式。在混合衰減模式下，器件初始經過一段時間的快衰減后，將切換至慢衰減模式直至固定衰減時間結束。混合衰減模式控制不但降低了電機工作時產生的噪聲，還增加了步進的準確性，同時減小了系統的功耗。內部的同步整流控制電路改善了PWM操作時的功耗。內部保護電路包括：帶遲滯額過熱保護、欠壓鎖定及過流保護。不需要特別的上電時序。 板子Xbee接口角落上有一個wireless開關。PROG時停止無線模塊工作，可用USB編程。RUN時能夠用無線模塊通信。 HR4988步進電機驅動擴展板引腳說明和連接圖 
HR4988電機驅動芯片應用圖
HR4988電機驅動芯片功能模塊圖
模塊功能描述 器件工作：HR4988是一種便于使用的內部集成了譯碼器的微特步進電機驅動器,只需少量的控制線。其設計能夠讓雙極步進電機以全、半、1/4和1/8、1/16步進工作。每一個H橋都有一個有固定衰減時間的PWM電流控制電路，以限制其N溝道DMOS功率管的負載電流在一個設計值。每個步進的全橋輸出電流是由外部檢流電阻(RS1和RS2)的值，參考電壓(VREF)和DAC(依次由譯碼器的輸出控制)的輸出電壓來設定。 在上電或復位時，譯碼器將DAC和相電流的極性設為初始的Home狀態，且兩相的電流調節器均工作在混合衰減模式。當一個步進信號進入STEP端口，譯碼器自動將DAC排序進入下一電平和電流極性。微步細分精度由MS1、MS2和MS3輸入組合確定。 當步進進行時，如果DAC的輸出電平低于前一個輸出電平，則當前的H全橋進入混合衰減模式。如果DAC輸出電平高于或者等于前一個電平，則當前的H全橋進入慢衰減模式。自動的電流衰減選擇通過減小電流波形失真改善了微步進性能，其產生原因是電機的反電動勢。 微步進選擇(MS1、MS2、MS3)：微步細分精度由MS1、MS2 和MS3 邏輯輸入電壓確定。MSx 均有下拉電阻。當改變步進模式時，直到下一個STEP 的上升沿才起作用。如果步進模式改變，而譯碼器沒有復位，其絕對位置必須要保持。為了防止丟步，選擇一個適用于所有步進模式的步進位置，再去改變步進模式，這點很重要。當器件斷電或者由于過溫重啟或過流時，譯碼器被置于home 位置，這是所有步進模式默認的共同位置。 混合衰減操作：當上電復位后正常工作時，根據ROSC 的配置和步進順序，H 橋工作于混合衰減模式。在混合衰減期間，當達到預定值時，HR4988 初始進入快衰模式，快衰減時間占固定衰減時間tOFF 的31.25％。其后轉為慢衰減直至固定衰減時間結束。時序框圖在圖7 中呈現。一般混合衰減只是在繞組中的電流從一個高的值變為一個低的值時需要，由譯碼器的設置決定。對大多數負載來說，混合衰減模式的自動選擇很便利，因為能夠減小電流上升時的紋波和防止電流下降時的丟步。特別是在一些非常低速的微步進應用中十分必要，繞組中反電動勢的不足造成負載中的電流增加很快，導致丟步。通過將ROSC 管腳接地，混合衰減在100％的時間內起作用，無論電流上升或者下降，同時防止丟步。如果不存在丟步問題，也推薦使用自動選擇混合衰減模式，因為其會減小電流紋波。詳細描述請參考固定衰減時間一節。 低電流微步進：在某些應用中，過短的導通時間使得輸出電流無法調節到程序設定的低電流水 平。為了防止這種現象，器件可以在電流波形的上升和下降兩個方向都工作在混合衰減模式。這是通過將ROSC 管腳接地實現的。 復位輸入（nRESET）：RESET 輸入（低電平有效）使得TRANSLATOR 恢復初始狀態，關斷所有DMOS 輸出，此時STEP 輸入無效，直到RESET 重新變為高電平為止。 STEP輸入：STEP 信號上升沿觸發有效，通過TRANSLATOR 控制，每個STEP 上升沿觸發使得電機有一個步進的變化。TRANSLATOR 控制DAC的輸入和流過線圈的電流方向；每一步進的電流大小和轉動角度由MS1、MS2 和MS3 輸入邏輯電平控制。 方向控制（DIR）： DIR 輸入控制馬達的轉動方向，在STEP 信號上升沿觸發到來之前，任何 DIR 上的變動都對電路不產生影響；內部PWM 電流控制：每一個H 橋都有一個有固定衰減時間的PWM 電流控制電路，以限制其負載電流在一個設計值，ITRIP。初始時，對角線上的一對DMOS（一對上下橋臂）處于輸出狀態，電流流經電機繞組和SENSE 腳所接的電流取樣電阻，RSx。當 取樣電阻上的電壓等于DAC 的輸出電壓時，電流取樣比較器將PWM 鎖存器鎖定，從而關斷源驅動器（上橋臂），進入慢衰減模式；或同時關斷源驅動器和灌流驅動器（上下橋臂）進入快或混合衰減模式，使產生環流或電流回流至源端。該環流或回流將持續衰減至固定衰減時間結束為止。然后，正確的輸出橋臂被再次啟動，電機繞組電流再次增加，整個PWM 循環完成。其中，最大限流是由取樣電阻RSx 和電流取樣比較器的輸入電平VREF 控制的，ITripMAX(A)由下式決定： ITrip MAX＝VREF／(8×Rs) 每步的實際電流為最大電流的百分比，近似為： ITtip=(%ITtip Max/100)ITrip Max 注意：SENSE 腳上的最大電壓不能超過0.5V。 未完待續。。。 今天就先說到這里咯。后續的描述在下次給大家說一下。 |
