EasyDriver步进电机驱动器

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EasyDriver步进电机驱动器

简介
    介绍一个简单的步进电机驱动器方案,原作者公开发布自己的设计,包括原理图、接线、原材料清单。

描述
    Bruce Shapiro找我来搞了个UBW项目(使用USB接口的驱动板),以解决他电脑上没有并行接口的问题。UBW的设计远超出我的期望。除了达成最初的设计目标,它同样可以作为其它各种形式的固件的很好的平台。但还是有个问题!Bruce过去在他的鸡蛋机器人课程上使用UCN5804B步进电机驱动板,因为它很容易配合实验电路板,并且简单易用。不幸的是,它们现在要17美元一个,还很难找到。Bruce希望我能设计制作一款同样能搭载在实验电路板上的替代品,仍然只需要两条输入线(步数和方向),能驱动两极步进电机。于是就有了EasyDriver的设计。

简介
    每个EasyDriver 能够为两级步进电机提供大约每相750mA的驱动。它被设置为固定的8步细分模式。(所以如果你的电机是每圈200步,你使用EasyDriver时为每圈1600步)。这是一种基于Allegro A3967驱动芯片的细分断路器。对于此设计的完整规格,请查阅A3967的参数表。它的最大电流从150mA到750mA。它可以采用最大驱动电压大概是30V,其中包括板载5V的调压器,所以只需要一个电源。质优价廉,这玩意儿只要10美元,比你自己制作电路板更便宜。
    我并不出售EasyDriver。这项设计和UBW一样是免费向公众发布的。任何人可以参考本页所述的设计方案并随心所欲的改动。我会提供原理图、电路板布局,还有原材料清单和如何制作和使用这一方案的说明。
    不过,你也可以在SparkFun上买到EasyDriver成品,15美元一个。

状态
(09/17/08)Daniel Thompson已经写了一个绝妙的教程(包含视频),配合Arduino使用EasyDriver来驱动步进电机!谢谢Daniel!
注意:很多人在电源、EasyDriver和Arduino未接地的情况下进行尝试。这可能会失效!所以先确认下接地吧,这样更容易成功。

(5/23/07)增加了V3方案的文档。

(4/6/07)建立最初的网页,放出了EasyDriver的V1、V2、V3的设计修订。

EasyDriver Hardware Versions Matrix

原理图
电路板布局
Picture
Guide
Eagle文件和物料清单
EasyDriver V1
N.A. N.A.
Here
N.A.
N.A.
EasyDriver V2
N.A. N.A. Here
N.A. N.A.
EasyDriver V3
Here Here Not Available yet
Here Here

版本说明:

  • EasyDriver V1 - 这是第一次尝试. 我在 BatchEDAPCB/PCBjishu/" target="_blank" class="infotextkey">PCB (强烈推荐)制作了两片. 它工作得很好,但是因为板子太小发热量太大。并且没有可调的电流限制和5V调节器。
  • EasyDriver V2 - 这是第二次尝试。我在 Futurlec制作了一些,没有用焊接掩模或者丝网印刷。这块板子比V1要大了一倍,散热好多了。 加上了5V的调压器,新增了可变的电流限制。
  • EasyDriver V3 - 对V2的优化设计,板载了可变电流限制,转为0603组件。因为对于V2的设计还是挺有信心的,我就没有实际制作过V3。

说明:
Q) 我怎么来调节可变的电流限制?
A) 运行 R6 - 那个 10K 的电流限制组件 :) 其一,它会告诉驱动芯片提供每线圈750mA(通过线圈电阻和输入电压);其二,每线圈150mA。

Q) 我能用EasyDriver来驱动何种电机?
A) EasyDriver所基于的Allegro 3967是一种两级驱动器。这意味着它有一个内置的H桥,通过单个或两个线圈来传输电流。你可以使用4线、6线或8线步进电机。唯一不能使用的是5线步进电机。(它需要单级驱动器)

Q) 为什么EasyDriver这么热?
A) PWM(脉冲宽度调制)电流限制驱动器(所以叫做 '砍刀' 驱动器)会很快的开启和关闭线圈电流。这保证了最大的总电流(由R6控制)始终是通过步进电机的线圈的,即使它没动作。这正是EasyDriver的工作方式。这意味着驱动器持续的通过大量电流,同时它内部的电阻并不为零,所以会发热。如果你把R6调到每线圈通过750mA,整个EasyDriver就会烫手了。我是不会把手指放上去(摸它烫不烫)的,不过确实是很热。(在最低值-大约每线圈150mA-仅仅是微微发热)你觉得有必要的话可以在上面加个小风扇。但是不用害怕,驱动器芯片在165摄氏度会自动切断,它是自保护的。V3有相当一部分铜片,加快散热,情况比V1要好多了。

Q) 我能用什么硬件/软件来测试EasyDriver?
A) 很快,我会发布一个Liberty Basic 示例代码,通过一块UBW板或者并行接口来一次测试4块EasyDriver。

Q) 我怎么才能连接EasyDriver?
A) EasyDriver上所有的9针都在一个.100" 方阵里。这意味着可以插入一块实验电路板。当你将其插入一块实验板,你可以将你的步进电机插入四个电机针脚(JP4),你的5V-30V电源插到GND和 V+针(JP1),你的步数和方向信号连接到STP和DIR针(J3)。左下角的GND针脚只是用来做结构支撑的,但是你需要的话也可用于接地。你也可以做一个简单的带.100" 方阵母接头的连接线(比如调试样机时)。这样就很容易把很多EasyDriver和步进电机连接起来了。
注意我在EasyDriver V3丝网印刷是有一些错误,STEP针没有标记,电机线圈输入针也标记不清。请参考下图:
 

Q) 仅仅为了使用A3967芯片需要这么多工作啊。我不能直接把A3967焊接在我自己的电路板上吗?这样多省钱。
A) 当然。(笑)EasyDriver是提供给那些不介意花点小钱,省得麻烦自己去制作电路板来支持驱动芯片的人。是提供给那些需要得到一个可用的设计方案,而不是亲自去试来试去的人。是提供给那些需要搞个鸡蛋机器人而弄不到5804B芯片的人。如果你正在设计自己的电路板,那就不需要EasyDriver 了。直接把芯片放到你自己的电路板上就好了。

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