A4988 – Driver de Motor de Passo

A4988 placa (stepstick)

Este driver de motor de passo é incrivelmente pequeno, robusto e útil para diversas aplicações. Não conhece? Ele pode solucionar os seus problemas com drivers. Vamos logo para algumas especificações:

▪ Capacidade de controlar motores bipolares até 35v e 2A
▪ Detecção e seleção automática do modo decaimento de corrente
▪ Retificação síncrona para minimizar perdas e dissipação de calor
▪ UVLO Interno
▪ Proteção de corrente de Crossover
▪ Compatível com lógica de controle de 3.3 e 5 V
▪ Circuito de proteção térmica
▪ Proteção contra curto circuito para o terra
▪ Proteção contra curto circuito da carga
▪ 5 modos de passo selecionáveis: full, 1/2(half), 1/4, 1/8, e 1/16 (microstepping)

Datasheet: A4988

Descrição:

O A4988 é um driver controlador completo dotado de “microstepping” para motor de passo, possuindo internamente um tradutor de pulsos para facilitar a operação. Ele serve para operar motores de passo bipolares nos modos  full, 1/2(half), 1/4, 1/8, e 1/16 (microstepping), com uma capacidade de saída de até 35 V and ±2 A. Ele também controla o decaimento da corrente utilizando tempo fixo de desligamento através dos modos Lento(slow) ou mixado(mixed). O tradutor de pulsos é a chave para a fácil implementação do A4988. Simplesmente um pulso no pino de STEP faz o motor avançar um micro passo(microstep). Não existem tabelas de sequências, linhas de controle de alta freqência, ou interfaces complexas para programar. Ou seja, com apenas dois pinos pode-se controlar o motor, um controla o sentido de giro e o outro os micro passos. Utilizando o sistema mixado de controle de corrente reduz o barulho produzido pelo motor, aumenta a precisão do passo e reduz as perdas em dissipação de calor.

Placas com o chip A4988

Ele se popularizou por estar contido nas placas vendidas pela polulu que foram amplamente utilizadas em impressoras 3D e mais atualmente em CNCs. A pinagem da placa virou digamos que um “padrão” atual.

Vista inferior da placa

Esquema da placa:

Esquema da placa stepstick A4988

Esquema de ligação:

Explicando o esquema de ligação…

Enable: ativa ou desativa a placa.
MS1,MS2,MS3: configuram o modo de operação do passo. Conforme tabela abaixo:

Reset: Reinicia a placa(reinicia a tabela interna, desliga as saídas e ignora pulsos na entrada ) OBS: este pino deve ser mantido com tensão de Vdd para que a placa funcione.
Sleep: Entra no modo baixo consumo(Dica: após sair do Sleep, esperar 1ms).
Step: O motor avança a cada pulso aplicado neste pino para o sentido escolhido em Dir.
Dir: Seleciona o sentido de giro do motor quando, para esquerda ou direita.
Vmot e GND: Alimentação para o motor(até 35v).
2B e 2A: Ligar em uma das bobinas do motor.
1A e 1B: Ligar na outra bobina do motor.
Vdd: Alimentação do circuito de controle (3.3 ou 5v).
Gnd: Terra do circuito de controle(0v).OBS: cuidado ao ligar esse terra com o terra do motor. Podem ocorrer interferências.

Dica 1: Através do trimpot é possível definir a corrente desejada de trabalho.

Dica 2: Nunca utilize sem o mini dissipador em cima do chip A4988. Sabemos que ele tem proteção de sobretemperatura, mas quando ela ativa o chip se desliga e isso causará parada na maquina em que o motor opera. Na maioria dos casos será necessário colocar um cooler(mini ventilador) para evitar o chip se desligar.

Configurando a Corrente de trabalho:

Para conseguir altas velocidades em um motor de passo a tensão deve ser bem acima da indicada no motor. O que não podemos ultrapassar é a corrente de trabalho, se não o motor frita 🙂 . Como a placa possui um controle de corrente ativo, podemos utilizar por exemplo 12v em um motor de 5v, desde que respeitada a sua corrente de trabalho. Tipicamente um motor de passo de 5v com uma bobina de 5Ω tem corrente de trabalho 1A. Então não ultrapasse a corrente indicada pelo fabricante e você não terá problemas.

Alerta: A referência da corrente está intimamente ligada a Vdd, então se você variar Vdd a corrente também irá variar! Se escolher 5v para Vdd e depois for trabalhar com Vdd em 3.3v lembre de regular a corrente novamente!

Alerta 2: Não meça a corrente através da alimentação que vem para o motor (linha Vmot).  O valor de corrente sempre será diferente do valor de corrente no motor. Por exemplo: se Vmot estiver ligado a uma fonte de 12v e for medido 0,3A… o motor na realidade pode estar recebendo mais de 1,2A por bobina! O método correto é medir a corrente em série com uma da bobinas conforme explicado mais abaixo.

O controle de corrente do A4988 é feito através do trimpot (mini resistor variável) que fica na parte superior da placa. Existem basicamente duas formas de regular a corrente:

1-Método: Configurar para Full step (ms1,ms2,ms3 em 0v) e medir a corrente através de uma das bobinas do motor(simplesmente escolha um dos fios do motor plugue um amperímetro em série e meça a corrente que está passando) e não mande pulsos para a porta STEP durante esse processo. A corrente medida será 70% do limite desejado(isso acontece pois a placa reduz pra 70% a corrente quando está em espera). Dessa forma, se deseja 1A regule para leitura do amperímetro ser 0,7A.

2-Método: Outro método é medir a tensão no pino “ref” e calcular a corrente resultante sobre os resistores de que detectam a corrente do motor (os resistores que medem a corrente são de 0.05Ω). Em alguma placas a tensão de referência “ref” fica embaixo em um circulo feito um “teste point”, outras placas você vai ter de procurar o pino do meio do trimpot. A tensão medida está relacionada com a corrente através da fórmula abaixo:

Limite de corrente = VREF * 2.5
Como a corrente em full step fica em 70% do limite, e isolando Vref, então a equação fica:
VREF= (Limite de corrente / 0,7) *2,5
Então se, por exemplo, você deseja regular para limite de 1A, então ficaria:
Vref = (1/0,7)*2,5 , o que que resulta em Vref= 0,56v. Leia o datasheet do A4988 para mais informação.