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步進電動機是一種將脈沖信號變換成相應(yīng)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(xù)轉(zhuǎn)動的，而步進電動機則有定位和運轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入肘步進電動機一步一步地轉(zhuǎn)動，每給它一個脈沖信號，它就轉(zhuǎn)過一定的角度。現(xiàn)在步進電機應(yīng)用的領(lǐng)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(yīng)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(nèi)部集成了譯碼器的微特步進電機驅(qū)動器。其設(shè)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(qū)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(diào)節(jié)器。譯碼器是HR4988易于實施的關(guān)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(fù)雜的編程接口。這使其更適于在沒有復(fù)雜的微處理器或微處理器負擔(dān)過重的場合。在步進操作期間，HR4988的內(nèi)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(jīng)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(jié)束。混合衰減模式控制不但降低了電機工作時產(chǎn)生的噪聲，還增加了步進的準確性，同時減小了系統(tǒng)的功耗。內(nèi)部的同步整流控制電路改善了PWM操作時的功耗。內(nèi)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(guān)。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(qū)動擴展板引腳說明和連接圖 
HR4988電機驅(qū)動芯片應(yīng)用圖
HR4988電機驅(qū)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(nèi)部集成了譯碼器的微特步進電機驅(qū)動器,只需少量的控制線。其設(shè)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(shè)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(shè)定。 在上電或復(fù)位時，譯碼器將DAC和相電流的極性設(shè)為初始的Home狀態(tài)，且兩相的電流調(diào)節(jié)器均工作在混合衰減模式。當(dāng)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(dāng)步進進行時，如果DAC的輸出電平低于前一個輸出電平，則當(dāng)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(dāng)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(chǎn)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(dāng)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(fù)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(dāng)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(dāng)上電復(fù)位后正常工作時，根據(jù)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(dāng)達到預(yù)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(zhuǎn)為慢衰減直至固定衰減時間結(jié)束。時序框圖在圖7 中呈現(xiàn)。一般混合衰減只是在繞組中的電流從一個高的值變?yōu)橐粋�低的值時需要，由譯碼器的設(shè)置決定。對大多數(shù)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(yīng)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(dǎo)致丟步。通過將ROSC 管腳接地，混合衰減在100％的時間內(nèi)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(jié)。 低電流微步進：在某些應(yīng)用中，過短的導(dǎo)通時間使得輸出電流無法調(diào)節(jié)到程序設(shè)定的低電流水 平。為了防止這種現(xiàn)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(xiàn)的。 復(fù)位輸入（nRESET）：RESET 輸入（低電平有效）使得TRANSLATOR 恢復(fù)初始狀態(tài)，關(guān)斷所有DMOS 輸出，此時STEP 輸入無效，直到RESET 重新變?yōu)楦唠娖綖橹埂?/div> STEP輸入：STEP 信號上升沿觸發(fā)有效，通過TRANSLATOR 控制，每個STEP 上升沿觸發(fā)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動方向，在STEP 信號上升沿觸發(fā)到來之前，任何 DIR 上的變動都對電路不產(chǎn)生影響；內(nèi)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(shè)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(tài)，電流流經(jīng)電機繞組和SENSE 腳所接的電流取樣電阻，RSx。當(dāng) 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(guān)斷源驅(qū)動器（上橋臂），進入慢衰減模式；或同時關(guān)斷源驅(qū)動器和灌流驅(qū)動器（上下橋臂）進入快或混合衰減模式，使產(chǎn)生環(huán)流或電流回流至源端。該環(huán)流或回流將持續(xù)衰減至固定衰減時間結(jié)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(huán)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?jīng)Q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(xù)。。。 今天就先說到這里咯。后續(xù)的描述在下次給大家說一下。 |
