Микрошаг
В полношаговом режиме ток в обмотках шагового двигателя включается и выключается целиком, и ротор прыгает от позиции к позиции. При микрошаге ток в двух обмотках меняют плавно, ступенями по синусоидальному закону, и ротор проходит промежуточные положения — движение становится плавнее, а разрешение выше.
Обновлено Редакция GAW
Микрошаг (microstepping) — способ управления шаговым двигателем, при котором ток в двух обмотках меняют не скачком, а ступенями так, чтобы он следовал синусу и косинусу угла. Ротор при этом встаёт в промежуточные положения между полными шагами. По Microchip AN906 микрошаг сглаживает движение, повышает разрешение и делает работу эффективнее, поскольку ток не включается и не выключается резко; обычно используют от 4 до 32 микрошагов на полный шаг.
Драйвер A4988 (Allegro) задаёт режим входами MS1–MS3:
| MS1 | MS2 | MS3 | Режим |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | полный шаг |
| 1 | 0 | 0 | 1/2 шага |
| 0 | 1 | 0 | 1/4 шага |
| 1 | 1 | 0 | 1/8 шага |
| 1 | 1 | 1 | 1/16 шага |
По каждому импульсу на входе STEP встроенный транслятор переводит ЦАП на следующий уровень, и порог ограничения тока меняется по таблице: например, 38,27 %, 70,71 % и 100 % от наибольшего тока. Ток в обмотках повторяет ступенчатую синусоиду. Чтобы ток успевал за уменьшающимися ступенями, A4988 использует смешанный спад тока.
Без специализированного драйвера микрошаг делают ШИМ на H-мосте: по AN906 ток пропорционален коэффициенту заполнения, I = D · IMAX, и значения заполнения для каждого микрошага берут из таблицы. Микрошаг повышает разрешение, но не обязательно точность: промежуточный угол зависит от двигателя и нагрузки. Подробнее — в статье «Шаговые двигатели».
Частые вопросы
Зачем нужен микрошаг?
По Microchip AN906 — чтобы сгладить движение двигателя между полными шагами и повысить разрешение: при полных шагах ротор движется рывками. Кроме того, ток в обмотках меняется плавно, а не включается и выключается целиком, что улучшает работу системы в целом.
Какие режимы микрошага у A4988?
Пять, по таблице 1 даташита Allegro: полный шаг, 1/2, 1/4, 1/8 и 1/16 шага. Режим задают уровни на входах MS1, MS2 и MS3: все в нуле — полный шаг, все в единице — 1/16. Смена режима вступает в силу по следующему фронту STEP.
Увеличивает ли микрошаг точность позиционирования?
Разрешение — да, точность — не обязательно. Промежуточное положение ротора задаётся соотношением токов в обмотках, и реальный угол зависит от конструкции двигателя и нагрузки. Микрошаг в первую очередь делает движение плавнее и тише, а для точных систем позицию контролируют датчиком.
Источники
- Allegro MicroSystems. A4988: DMOS Microstepping Driver with Translator and Overcurrent Protection (A4988-DS, Rev. 8) — табл. 1 — режимы полного, 1/2, 1/4, 1/8 и 1/16 шага по входам MS1–MS3; табл. 2 — уровни тока в процентах от ITripMAX по шагам, например 38,27, 70,71 и 100 %; транслятор переводит ЦАП на следующий уровень по каждому импульсу STEP; при включении — исходное положение
- Microchip. AN906: Stepper Motor Control Using the PIC16F684 (DS00906A), 2004 — одиночные шаги дают рывки; микрошаг сглаживает движение между полными шагами, повышает разрешение и КПД; ток в обмотках меняется по синусоиде; обычно 4–32 микрошага на шаг; ток пропорционален коэффициенту заполнения ШИМ I = D · IMAX
Нашли ошибку?