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A4988を使ってみる。

PololuA4988 Stepper Motor Driver Carrier with Voltage Regulatorsを使い秋月電子の17PM-K044-AKZの内部配線をバイポーラパラレル接続に変更したモーターを回してみました。
ステッピングモータードライバA4988(電源レギュレータ付)スイッチサイエンスさんでも販売されています。


1/4マイクロステップにて駆動させてます。
電源は24V。



最高回転数は動画の最後のLinuxCNCのStepConfigWizardの設定値から計算してください。。

最高回転時のトルクは全くありません。
触るだけで止まります。

Reprapでの使用が多いA4988ですが、IC自体のサイズが小さいので放熱が難しいです。
また、他モータードライバICに比べノイズに弱く、信号線、電源へのノイズが、そのままモーターへ、、、。。
以前のパラレルポートの実験と云う記事にて、A4983を使用してますが、このような駆動方法だと、ノイジーなのは当たり前です^^;




A4988chop.jpg

今回は電流のチョッピングも観測してみました。A4988のアプリケーションノートには、チョッピング周波数は書いてなかったので。

この画像を見てみると、チョッピングの周期は20μS位。
チョッピング周波数は50kHz。

ちなみにPololuにて同じくステッピングモータードライバキャリアとして販売されているDRV8825はデータシート上30kHz。

チョッピング周波数は高ければよいわけでは無い(スイッチングロスが多くなるらしい)と思いますが、高ければより細かく電流を制御している事になります。また、モーターから聞こえるチョッピングノイズの音程?も変わってきます。。



4988brakeout.jpg

Pololuのドライバキャリアはこのようにピンを引き出しました。
このPololuの基板はレギュレーターが乗っているので一つの電源を繋げば良いです。
レギュレーターは5Vと3.3Vの物が乗っているので入力する信号の電圧により、どちらかを選択して配線します。。


CNCやReprap以外にも、マイコンを使ったステッピングモーターの駆動にとても便利な基板です。


ICサイズが小さいので発熱しても放熱しづらいので絶対最大定格の2A近くまでの駆動は難しいように思います。

が、ステップパルスの最小パルス周期が他ICより小さく(2μS、周波数として、500kHz)、ステップパルスのゆらぎが多少あっても、確実にステップを刻めると思います。

またDRV8825との比較ですが、DRV8825は最小パルス周期が3.8μS、周波数250kHz。

Grblを使った場合、最大パルス周波数は30kHzなので、どちらを使っても余裕ですが、LinuxCNCでPluto_PやMach3にてSmoothStepperを利用し、高マイクロステップにての作動時には特に注意が必要です。

単に入力できる最大パルス幅、周波数のみではドライバICの最大作動速度を測ることはできませんが、参考までに。。

LinuxCNCでパラレルポート使用時には、出力パルス幅、出力パルス周期を入力、Mach3でも、出力パルス幅の設定がありますね。。


ステッピングモータードライバICの安定した最大作動速度はチョッピング周波数に縛られます。


A4988は電流制御のチョッピング時のDecayモードをSlowDecayとMixedDecayが自動的に切り替わります。
DRV8825では、Slow、Mixed、Fastのどれかを選ぶ固定方式。
使用条件にもよりますが、A4988の方がよりEasyに使える気がします。

モーター電流のチョッピング制御時の適切なDecayモード(電流減衰モード)は、モーターの回転数によります。
おおまかに、低回転時にはSlowDecay、高回転時にはFastDecay,その中間の回転時にはMixdDecayを選びます。
高回転で回そうとしている時に、SlowDecayを選択すると、一定回転数で頭打ちに。また、その逆で低回転時にFastDecayを選ぶと、トルクが少ない印象です。

CNCマシンにて使用する場合はMixedDecayにての使用、、、ですかね。。
回転数の変動が大きいので。

ICによりけりで、MixedDecayのSlow,Fastの比率がまちまちなのと、使用するモーターによりけりなので、「このモード!」と断言できません。
本当に適切なDecayモードの選択は、オシロスコープにて、モーターの電流を観測しながら決めるしかありません。。


モータードライバICといえども、結構個性があり、同じような駆動方式、制御方式でも内部に使われる素子が違うので、駆動音、モーターへの電流等、微妙に違ってきます。
また、使用するモーターによっても変わってくるので「このドライバICが一番よい!」とは言い切れないです。。






私がステッピングモーターをドライバICを使ってブンブン回しているのも、半導体メーカーの方々が見たらとてもアホな事だと思います^^;
安定作動とは程遠い事ですので。。完全にオーバードライブ。
















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テーマ : 自作・改造
ジャンル : コンピュータ

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Author:あきらひとし。
木工用CNCルーターフレームと、ステッピングモータードライバを作ってみました。
たぶん記事は一般的な人には殆ど必要のない事ばかりなの、かも。

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