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步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將脈沖信號(hào)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(dòng)機(jī)。一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入肘步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，每給它一個(gè)脈沖信號(hào)，它就轉(zhuǎn)過一定的角度。現(xiàn)在步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越多。你也想要用Arduino控制你的步進(jìn)電機(jī)嗎，那將會(huì)有許多有趣的應(yīng)用，如繪畫儀，3D打印機(jī)，自動(dòng)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(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。其設(shè)計(jì)為能使雙極步進(jìn)電機(jī)以全、半、1/4、1/8、1/16步進(jìn)模式工作。步進(jìn)模式由邏輯輸入MSx選擇。輸出驅(qū)動(dòng)能力達(dá)到38V和±2A。HR4988包含一個(gè)工作在慢衰或混合衰減模式的固定衰減時(shí)間的電流調(diào)節(jié)器。譯碼器是HR4988易于實(shí)施的關(guān)鍵。通過STEP簡(jiǎn)單的輸入一個(gè)脈沖就可以使電機(jī)完成一次步進(jìn)，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(fù)擔(dān)過重的場(chǎng)合。在步進(jìn)操作期間，HR4988的內(nèi)部電路可以自動(dòng)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(shí)間的快衰減后，將切換至慢衰減模式直至固定衰減時(shí)間結(jié)束。混合衰減模式控制不但降低了電機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲，還增加了步進(jìn)的準(zhǔn)確性，同時(shí)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(shí)的功耗。內(nèi)部保護(hù)電路包括：帶遲滯額過熱保護(hù)、欠壓鎖定及過流保護(hù)。不需要特別的上電時(shí)序。 板子Xbee接口角落上有一個(gè)wireless開關(guān)。PROG時(shí)停止無(wú)線模塊工作，可用USB編程。RUN時(shí)能夠用無(wú)線模塊通信。 HR4988步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展板引腳說(shuō)明和連接圖 
HR4988電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片應(yīng)用圖
HR4988電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,只需少量的控制線。其設(shè)計(jì)能夠讓雙極步進(jìn)電機(jī)以全、半、1/4和1/8、1/16步進(jìn)工作。每一個(gè)H橋都有一個(gè)有固定衰減時(shí)間的PWM電流控制電路，以限制其N溝道DMOS功率管的負(fù)載電流在一個(gè)設(shè)計(jì)值。每個(gè)步進(jìn)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(lái)設(shè)定。 在上電或復(fù)位時(shí)，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(gè)步進(jìn)信號(hào)進(jìn)入STEP端口，譯碼器自動(dòng)將DAC排序進(jìn)入下一電平和電流極性。微步細(xì)分精度由MS1、MS2和MS3輸入組合確定。 當(dāng)步進(jìn)進(jìn)行時(shí)，如果DAC的輸出電平低于前一個(gè)輸出電平，則當(dāng)前的H全橋進(jìn)入混合衰減模式。如果DAC輸出電平高于或者等于前一個(gè)電平，則當(dāng)前的H全橋進(jìn)入慢衰減模式。自動(dòng)的電流衰減選擇通過減小電流波形失真改善了微步進(jìn)性能，其產(chǎn)生原因是電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)。 微步進(jìn)選擇(MS1、MS2、MS3)：微步細(xì)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(jìn)模式時(shí)，直到下一個(gè)STEP 的上升沿才起作用。如果步進(jìn)模式改變，而譯碼器沒有復(fù)位，其絕對(duì)位置必須要保持。為了防止丟步，選擇一個(gè)適用于所有步進(jìn)模式的步進(jìn)位置，再去改變步進(jìn)模式，這點(diǎn)很重要。當(dāng)器件斷電或者由于過溫重啟或過流時(shí)，譯碼器被置于home 位置，這是所有步進(jìn)模式默認(rèn)的共同位置。 混合衰減操作：當(dāng)上電復(fù)位后正常工作時(shí)，根據(jù)ROSC 的配置和步進(jìn)順序，H 橋工作于混合衰減模式。在混合衰減期間，當(dāng)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，HR4988 初始進(jìn)入快衰模式，快衰減時(shí)間占固定衰減時(shí)間tOFF 的31.25％。其后轉(zhuǎn)為慢衰減直至固定衰減時(shí)間結(jié)束。時(shí)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(gè)高的值變?yōu)橐粋�(gè)低的值時(shí)需要，由譯碼器的設(shè)置決定。對(duì)大多數(shù)負(fù)載來(lái)說(shuō)，混合衰減模式的自動(dòng)選擇很便利，因?yàn)槟軌驕p小電流上升時(shí)的紋波和防止電流下降時(shí)的丟步。特別是在一些非常低速的微步進(jìn)應(yīng)用中十分必要，繞組中反電動(dòng)勢(shì)的不足造成負(fù)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(shí)間內(nèi)起作用，無(wú)論電流上升或者下降，同時(shí)防止丟步。如果不存在丟步問題，也推薦使用自動(dòng)選擇混合衰減模式，因?yàn)槠鋾?huì)減小電流紋波。詳細(xì)描述請(qǐng)參考固定衰減時(shí)間一節(jié)。 低電流微步進(jìn)：在某些應(yīng)用中，過短的導(dǎo)通時(shí)間使得輸出電流無(wú)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(gè)方向都工作在混合衰減模式。這是通過將ROSC 管腳接地實(shí)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(shí)STEP 輸入無(wú)效，直到RESET 重新變?yōu)楦唠娖綖橹埂?/div> STEP輸入：STEP 信號(hào)上升沿觸發(fā)有效，通過TRANSLATOR 控制，每個(gè)STEP 上升沿觸發(fā)使得電機(jī)有一個(gè)步進(jìn)的變化。TRANSLATOR 控制DAC的輸入和流過線圈的電流方向；每一步進(jìn)的電流大小和轉(zhuǎn)動(dòng)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(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，在STEP 信號(hào)上升沿觸發(fā)到來(lái)之前，任何 DIR 上的變動(dòng)都對(duì)電路不產(chǎn)生影響；內(nèi)部PWM 電流控制：每一個(gè)H 橋都有一個(gè)有固定衰減時(shí)間的PWM 電流控制電路，以限制其負(fù)載電流在一個(gè)設(shè)計(jì)值，ITRIP。初始時(shí)，對(duì)角線上的一對(duì)DMOS（一對(duì)上下橋臂）處于輸出狀態(tài)，電流流經(jīng)電機(jī)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(shí)，電流取樣比較器將PWM 鎖存器鎖定，從而關(guān)斷源驅(qū)動(dòng)器（上橋臂），進(jìn)入慢衰減模式；或同時(shí)關(guān)斷源驅(qū)動(dòng)器和灌流驅(qū)動(dòng)器（上下橋臂）進(jìn)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(shí)間結(jié)束為止。然后，正確的輸出橋臂被再次啟動(dòng)，電機(jī)繞組電流再次增加，整個(gè)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(shí)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(shuō)到這里咯。后續(xù)的描述在下次給大家說(shuō)一下。 |
