Autor Tema: A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)  (Leído 7372 veces)

kos000134679

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A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« en: Junio 01, 2015, 05:30:43 am »
Hola compañeros del foro, abro este tema con la finalidad de tener en un solo lugar toda la información sobre los driver A4988, en lo personal tuve que leer varios hilos para encontrar todas las respuestas cuando las necesité, por lo tanto la idea es que esto sirva como guía para todos quienes necesiten información sobre dicho driver. Es importante que esto lo completemos entre todos, por lo tanto los invito a criticar o aportar con lo que sea relacionado al tema, para esto mantendré actualizada la primera página de este post y agregaré, modificaré o quitaré elementos según corresponda.


El driver A4988 es un controlador para motores paso a paso bipolares, las principales características a saber son las siguientes:
  • Posibilidad de ajustar o limitar la corriente que va al motor
  • Posee protección contra exceso temperatura y sobre corriente
  • Posibilidad de controlar al motor hasta en 16 micropasos (1, 1/2, 1/4, 1/8, y 1/16 pasos)
  • Voltaje de operación (motor) entre 8 a 35V
  • Voltaje de trabajo (driver) entre 3,3 a 5V
  • Máxima corriente de trabajo, 1A (sin sistemas de disipación de calor) y hasta 2A con una buena disipación de calor*

    *(sobre 1A es necesario, disipador y ventilación forzada)

     ¿Como se conecta el driver A4988?
Este es el esquema de conexiones del driver A4988:


En la imagen aparece el driver en función paso completo (full-step)


     ¿Es necesario el condensador en la entre VMOT y GND?
(en teoría) Si, según lo que dice la pagina de pololu es para prevenir picos de voltaje que podrían dañar al driver
Pololu explica aqui detalladamente (en ingles)


     ¿que son los micropasos y para que sirven?
Micropaso no es más que la división de un paso, para el caso del A4988, podemos configurarlo a paso completo, 1/2 paso, 1/4 paso, 1/8 paso y 1/16 paso. estos se utilizan para controlar de manera mas fina o suave el giro de un motor PAP.

Por ejemplo, si tenemos un motor de 200 pasos, para hacer que el rotor de una vuelta completa (360°), el driver debe enviarle 200 pasos. (En este caso cada paso que dé será igual a un giro de 1.8°)

Para el mismo motor, con el driver configurado a medio paso, para dar un giro completo de 360°, el driver deberá enviarle 400 medios pasos al motor. (En este caso cada medio paso será igual a un giro de 0.9°)

Si tuviésemos configurado nuestro driver a 4 micropasos, para dar un giro completo de 360°, el driver deberá enviarle 800 micropasos. (en este caso cada micropaso será igual a un giro de 0.45°)

En términos simples, la gran diferencia entre trabajar en pasos y micropasos seria:

Paso completo   = Mayor torque, movimientos bruscos y mayor ruido
Medio paso        = Menor torque, movimientos suaves y menor ruido
Micropasos        = Menor torque aun, movimientos mucho mas suaves y mucho menos ruido


     ¿Como se configuran los micropasos en el driver?
La configuración del driver para trabajar con distintas resoluciones de pasos es la siguiente:


Se deben llevar conectar a positivo (+VDD) los pines MS1, MS2 y MS3 según corresponda.
(donde High=Alto, Low=Bajo), es decir, alto será cuando el terminal esté conectado a +VDD, y bajo, simplemente sin conectar.


Por ejemplo, esta sería la configuración para trabajar con 1/2 paso (medio micropaso):



Así sería la conexión para 1/8 paso (8 micropasos):




     ¿Para que limitar la corriente?
Principalmente para no quemar el motor, se pueden utilizar voltajes muy diferentes al voltaje nominal de cada motor paso a paso, sin embargo, la corriente entregada por el driver nunca debe exceder la corriente nominal del motor
Por ejemplo, si tienes un motor de 6V y 1A, pero no tienes una fuente de poder de 6V, puedes utilizar perfectamente una fuente de poder de 12V ATX de un ordenador (por poner solo un ejemplo), para esto solo debes limitar al driver a que entregue 1A.


     ¿Como se limita la corriente para no quemar el motor?
La pagina oficial de Pololu indica que hay dos maneras de limitar la corriente entregada por el driver:

La primera consiste en colocar el driver en paso completo (full-step), activar el motor y medir cuanta es la corriente que circula por una de sus bobinas, esta corriente no debe exceder el 70% de la corriente limite

La segunda consiste en medir el voltaje de referencia en el pin REF con respecto a GND, aplicando la siguiente ecuación nos dará como resultado la corriente máxima que entregará el driver:


          Corriente limite = VREF * 2,5
PERO al igual que la primera forma de limitar la corriente, hay que calcular con el 70% de la corriente total, es decir:
Si quisiéramos regular la corriente del driver a 1A, la formula quedaría así:
Primero calcular el 70% de la corriente limite, en este caso como ejemplo 1A
          1A / 0,7 = 1,4
Luego aplicar la formula anterior y despejada la incógnita queda de esta manera:
          1,4 / 2,5 = 0,56
Entonces tenemos que VREF= 0,56V

Entonces, una vez que sepamos cual es el VREF correcto hay que medir el pin REF con respecto a GND, y se ha de ajustar el potenciometro integrado en el mismo driver y girándolo cuidadosamente hacia la derecha o izquierda hasta alcanzar el valor calculado para VREF


     ¿Por que se calcula con el 70%?
Por que si ven el datasheet del Pololu A4988, verán que el driver configurado en paso completo (full-step) energiza al motor con 70% de la corriente total por cada paso.


     ¿Donde encuentro y mido VREF?
El pin VREF a diferencia de todos los demás pines, se encuentra en medio de la placa, al lado del integrado. Es un pequeño circulo con estaño donde se ha de poner la punta del multimetro y realizar la medición (se coloca la punta roja en el pin VREF, y la punta negra del multimetro a GND)
El potenciometro está mas a la vista, es esa "placa metálica con ranura en forma de cruz", ahí es donde debes poner un destornillador y girar suavemente hacia la derecha o izquierda. Ojo que es algo frágil, por lo tanto se debe girar con cuidado de no romperlo.

Imagen con la ubicación del Pin VREF y el potenciometro:




     ¿Hay una manera mas simple y efectiva de limitar la corriente del driver?
Si, especialmente si estás utilizando drivers Chinos ya que no son más que una copia idéntica a los Pololu, por lo tanto no necesariamente van a funcionar exactamente igual que los drivers originales, especialmente con todo lo relacionado a VREF mencionados en este hilo.
Pues bien, la otra alternativa para medir la corriente similar a la primera mencionada y consiste en lo siguiente:

Colocar en motor en modo bloqueo (es decir, que el motor quede energizado pero sin girar, como si estuviese frenado), medir la corriente que circula por el motor y ajustar con sumo cuidado el potenciometro de VREF hasta llegar a la corriente deseada.

En este caso se puede hacer sin el Arduino conectado al driver, respetando el las conexiones descritas anteriormente, es decir, el driver alimentado entre 3,3 a 5V en el pin VDD, y el voltaje correspondiente al motor (entre 8 a 35V) en el pin VMOT, se debe conectar el pin ENABLE a 0V, esto pondrá al motor en modo bloqueo, energizando a X corriente el motor, es aquí donde se ha de medir esta corriente y  se ajusta girando cuidadosamente el potenciometro el driver.
El único detalle es que si cambias la configuración de micropasos o el voltaje (VMOT), se debe volver a medir


     ¿Hay alguna diferencia entre medir corriente en el motor o en la fuente de poder misma (VMOT)?
Si, pero debe ser una diferencia ínfima, debes tener en consideración que si mides directamente el cable del motor, tendrás la medición exacta de lo que consume el motor, por el contrario, si realizas la medición en la entrada de VMOT habrá una ínfima corriente que puede estar consumiendo el mismo driver, lo mismo si conectas el amperimetro (o multimtro) en la fuente de poder que energiza los motores, si tienes mas motores y drivers conectados, puede que la medición que realices te indique la corriente total que circula por todos los drivers y motores.


     ¿Es exacta la limitación de corriente del driver?
Todos los componentes electrónicos tienen un margen de error ínfimo, esto no es mas que un porcentaje de error admisible que se produce por que prácticamente es imposible fabricar en serie componentes exactamente iguales (cabe destacar que si se puede fabricar elementos idénticos, pero los costes de fabricación serían extremadamente elevados).
Este margen de error o tolerancia se aplica para cualquier elemento fabricado en serie, un ejemplo de esto y el caso que nos interesa a nosotros:
Todas las resistencias eléctricas traen señalizado el porcentaje de tolerancia, es decir, que una resistencia que dice ser de 100Ω y una tolerancia del 1%, en realidad puede tener un valor entre 999Ω y 101Ω. Este valor puede variar aun más, debido a que el material del que está compuesta la resistencia eléctrica, varia sus propiedades físicas con la temperatura (como es el caso de la resistividad).
En resumen, es posible que regules la corriente de tus drivers y esta quede fija en un determinado valor, pero luego de que el driver trabaje unos minutos podría la corriente ya limitada tener un valor un poco diferente a la regulada en un comienzo.
No hay que preocuparse, esta variación es ínfima y no debiera dañar tus motores o el driver. No olvides que es importante que mantengas los drivers correctamente ventilados para evitar daños y mal funcionamiento.


¿Como ventilo los drivers y por que es importante?
Todos los componentes electrónicos sufren con las altas temperaturas, si no controlamos la temperatura que pueden alcanzar podríamos tener daños irreversibles en dichos componentes como lo es quemar el driver.
Para evitar esto, se utilizan disipadores de calor, que no son más que placas metálicas con una buena transmisión de calor (por ejemplo cobre o aluminio). Los disipadores tienen la finalidad de extraer el calor desde un punto caliente y disiparlo a través del aire, también pueden tener una ventilación forzada que ayuda a disipar de mejor manera el calor.
Para ventilar correctamente los drivers solo es necesario instalar un disipador y agregar ventilación forzada con un ventilador (puede ser un ventilador de 12V de ordenador común y silvestre).

Un ejemplo de disipador para el A4988 es el siguiente:




Y puesto en nuestro A4988 quedaría de la siguiente manera:



Un ejemplo de ventilación forzada sería la utilización de un ventilador de ordenador como este:


*Lo único que se debe hacer es colocar uno ventilador como este sobre nuestro driver (arrojando el viento al driver)


En nuestro caso, debemos utilizar disipadores cuando queremos trabajar con corrientes superiores a 1A (no olvidar que 2A es el limite de este driver, por mas disipador de calor que tenga, difícilmente lograremos hacerlo trabajar por este limite sin dañarlo)


Precauciones a considerar

  • EL potenciometro incorporado en el driver para ajustar corriente es delicado, es decir, No gira libremente sin detenerse, solo gira desde un punto hasta otro para obtener un valor Vref mínimo y máximo, cuando ajustes este potenciometro, debes hacerlo con delicadeza para no romperlo, por otra parte solo basta girarlo tan solo un poco para alcanzar el Vref deseado. Si rompes este potenciometro, entonces el driver quedará regulado a X valor para siempre (claro, siempre y cuando no reemplaces el potenciometro dañado)
  • Es recomendable para la modificación de Vref, la utilización de un destornillador cerámico (o mas bien no metálico) para evitar dañar la electrónica por motivo de estática, haz de tener en cuenta que tu cuerpo porta una cierta estática la cual es dañina para la electrónica, claro que no siempre uno posee las herramientas ideales para todo, así que si no tienes un destornillador como el descrito procura hacerlo con alguno que al menos tenga el mango plástico y evitar tocar directamente el driver con los dedos
  • Nunca realices modificaciones en el cableado del driver con este energizado, es decir, si por ejemplo desconectas el motor con el driver aun alimentado, de seguro quemarás el driver... así que como precaución, si necesitas modificar alguna conexión en el driver, antes asegúrate de quitarle la energía y te evitas problemas
  • Debes saber que cuando giras el rotor de un servomotor, este genera una corriente tal como si fuera un pequeño generador o dinamo, esta corriente depende mucho de a que velocidad giras el rotor, por lo tanto, si el motor está conectado al driver y mueves el motor, le estarás enviando una corriente de retorno al driver que podría generar daños irreparables a la electrónica.
    Cabe destacar que hasta el momento nadie aquí en el foro ha quemado un driver por este motivo, pero para que no seas el primero, si ya tienes tu maquina armada y quieres posicionar un eje en determinado lugar (obviamente con todo conectado) hazlo con suavidad, para que la corriente generada por el motor PAP sea pequeña y no alcance a dañar la electrónica.



Notas:
*Cabe destacar que en el punto sobre medir corriente, intenté explicar lo que dice la pagina de Pololu con respecto al tema, pero no  necesariamente esto aplica de manera exacta con los drivers alternativos (copias Chinas del A4988), si tienes drivers alternativos, entonces calcula la corriente limite de la ultima forma mencionada para irte a la segura.

* ¿No te ha quedado claro como encontrar y medir el VREF del driver? puedes revisar en donde se explica como se mide y calcula el VREF, reitero que esto vale para drivers originales A4988 (no necesariamente funciona a la perfección con copias Chinas de este driver), por otra parte, si trabajaras con pasos completos, recuerda que el driver energizará al motor solo con el 70% de la corriente, lo que significará menos torque, si trabajarás con micropasos, puedes hacerlo tal como se explica en el video.

Aquí otro video explicativo sobre como calcular el Vref y algo de info sobre la CncShield. Un detalle importante que explica el video y que ya ha sido mencionado en este post, es que no todos los drivers A4988 son idénticos, si bien todos usan el mismo chip, cada fabricante puede modificar ciertas cosas por ejemplo la resistencia de Vref, entonces la manera de calcular el voltaje Vref será diferente... La recomendación para irse a la segura es como ya se explico, driver a paso completo, motor en bloqueo y medir la corriente que pasa por una de las bobinas del motor, ajustarla hasta llegar al valor requerido.


**Toda la información oficial respecto al driver A4988, la puedes encontrar pinchando aquí (en ingles).

:D Espero que esta mini guía haya sido de utilidad, saludos y comenta lo que quieras!  :D





Bueno, intente responder todas las preguntas que fui leyendo en otros hilos y otras me hice yo mismo en algún momento.
Cualquier aporte, sugerencia, critica es bienvenida :)
« Última modificación: Enero 06, 2017, 05:14:17 pm por kos000134679 »

yeshua

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Re:A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« Respuesta #1 en: Junio 01, 2015, 06:32:45 am »
buen aporte con este post también puedes agregar que se tiene que tomar en cuenta en la calibración el tipo de driver que se esta usando bien sea chino original entre otras marcas ya que en la formula la constante de multiplicación cambia en el siguiente link explican esto. http://www.dima3d.com/motores-paso-a-paso-en-impresion-3d-iii-calibracion-de-corriente/

onasiis

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Re:A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« Respuesta #2 en: Junio 01, 2015, 07:46:10 am »
Fenomenal este hilo! Buen sitio para aprender para los que empiezan, o los que quieren recordar!  :D
Si buscas resultados distintos, no hagas siempre lo mismo.

____________________________________________________________
Algunos diseños para imprimir: http://www.thingiverse.com/onasiis/designs

Foshland

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Re:A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« Respuesta #3 en: Junio 01, 2015, 11:00:19 am »
Buen aporte, asi queda todo documentado
Me sigue fascinando el ingenio humano

makoki_63

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Re:A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« Respuesta #4 en: Junio 01, 2015, 11:23:41 am »
Buen trabajo

rego

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Re:A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« Respuesta #5 en: Junio 01, 2015, 11:32:54 am »
buen aporte

ramirou

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Re:A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« Respuesta #6 en: Junio 01, 2015, 03:34:01 pm »
Excelente aporte!! así es mucho mas fácil para los que recién empezamos!

soko

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Re:A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« Respuesta #7 en: Junio 01, 2015, 04:06:33 pm »
Muy buena información!!!!

Se agradece  :D

kos000134679

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Re:A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« Respuesta #8 en: Junio 01, 2015, 04:27:17 pm »
Gracias a todos  :D

buen aporte con este post también puedes agregar que se tiene que tomar en cuenta en la calibración el tipo de driver que se esta usando bien sea chino original entre otras marcas ya que en la formula la constante de multiplicación cambia en el siguiente link explican esto. http://www.dima3d.com/motores-paso-a-paso-en-impresion-3d-iii-calibracion-de-corriente/

Le acabo de modificar y resaltar las partes donde explico que los modos de regulación de corriente no necesariamente aplican para drivers Chinos
Citar
¿Hay una manera mas simple y efectiva de limitar la corriente del driver?
Si, especialmente si estás utilizando drivers Chinos ya que no son más que una copia idéntica a los Pololu, por lo tanto no necesariamente van a funcionar exactamente igual que los drivers originales, especialmente con todo lo relacionado a VREF mencionados en este hilo. (...)
Lo del link que mandaste lo revisaré mas tarde con más tiempo, se agradece la acotación  :)



También agregue lo siguiente (que se me ocurrió después de ya creado el post)

Citar
¿Donde encuentro y mido VREF?
(falta desarrollar)
Lo completaré después con mas tiempo y alguna imagen referencial

Reitero que la idea es que este post lo completemos entre todos, si consideran que falta alguna pregunta por responder, o alguna información relevante (o tal vez no tanto) por favor no duden en decirmelo

Saludos  :)

ramirou

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Re:A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« Respuesta #9 en: Junio 01, 2015, 04:48:50 pm »
Kos, este video explica detalladamente como regular el vref....lo dejo por si quieres añadirlo a tu post...



Saludos!

kos000134679

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Re:A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« Respuesta #10 en: Junio 02, 2015, 07:06:30 pm »
Modifique y agregué información en lo siguiente:

Citar
¿que son los micropasos y para que sirven?

Citar
¿Hay alguna diferencia entre medir corriente en el motor o en la fuente de poder misma (VMOT)?

Citar
¿Donde encuentro y mido VREF?
(aquí hay una imagen que no la logro previsualizar, pero si le hago clic si la veo, por favor indiquenme si sucede lo mismo y/o como lo podría solucionar)


También agregue enlaces directos a mi nube de Google Drive por si existe algún problema con la visualización de subefotos (por si algún día subefotos des habilita las imágenes), por favor revisen si los enlaces que puse son los correctos y se pueden visualizar sin problemas al pincharlos


Kos, este video explica detalladamente como regular el vref....lo dejo por si quieres añadirlo a tu post...



Saludos!

Gracias ramirou, agregue el enlace al final del video, por si alguien no le quedo claro.


Por favor, cualquier comentario, sugerencia o reclamo es bienvenido. Si creen que falta alguna pregunta por responder. haganmelo saber y juntos lo agregamos

Saludos  :)

ngc1300

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Re:A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« Respuesta #11 en: Junio 02, 2015, 07:17:43 pm »
buen trabajo kos!!!

kos000134679

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Re:A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« Respuesta #12 en: Junio 13, 2015, 09:45:33 pm »
Bien, según lo conversado últimamente en otros hilos he editado lo siguiente:

Citar
¿Es exacta la limitación de corriente del driver?

Citar
¿Como ventilo los drivers y por que es importante?

Por favor, nuevamente les pido que me avisen si no logran ver alguna imagen, o si los links a mi Google Drive no funcionan.

Reitero que si consideran alguna información erronea o tal vez falta agregar información al post o alguna pregunta por responder no duden en decírmelo.

Saludos  :D

soko

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Re:A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« Respuesta #13 en: Junio 16, 2015, 12:06:48 am »
Estas dejando un post perfecto!!!!!!  :) :)

Foshland

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Re:A4988, todo lo que debes saber (en desarrollo)
« Respuesta #14 en: Junio 16, 2015, 01:33:17 am »
Buen currele te estas metiendo, yo añadiria un capitulo en el que comentes las pequeñas diferencias entre los originales y los chinorros y si merece la pena comprar los chinos (SIII), aunque ya estan en otras partes del post, no esta especificado claramente. Tambien a ver si entre todos buscamos el mejor sitio donde comprar los originales y los chinos, asi como su precio, aunque eso tambien podria ir en el foro de donde comprar, pero asi te queda una guia completamente completa

 :)
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