Note-16.使用DRV8825控制步进电机

DRV8825步进电机驱动芯片

该模块的核心是德州仪器公司的一个微步驱动程序——DRV8825。它的体型较小(只有0.8″× 0.6″)

DRV8825步进电机驱动器的输出驱动能力可达45V。可以控制双极步进电机每个线圈（如NEMA 17）高达2.5A的输出电流。

DRV8825驱动自带控制程序，能简化操作，只需2个引脚就能完成控制

• 一个是控制步数
• 另一个用来控制旋转方向。

驱动程序提供六种不同的步长分辨率

• 全步、
• 半步、
• 四分之一步、
• 八之一步、
• 十六之一步
• 三十二之一步。

技术规格

DRV8825引脚图

• 与其他步进电机驱动器不同，DRV8825只有一个电源连接。

• VMOT和GND MOT为电机供电。可以将8.2V到45V的输入电压连接到这个引脚上。
• DRV8825模块没有逻辑电源引脚，其使用内部3V3稳压器从电机电源供电。但是需要将微控制器的接地连接到GND逻辑引脚。
• 根据数据表，电机电源需要一个合适的去耦电容，以便能够维持4A稳定电流。
• 该驱动板上有low-ESR陶瓷电容器，这使它容易受到电压峰值的影响。在某些情况下，这些峰值可能超过45V (DRV8825的最大电压额定值)，这有可能永久损坏电路板甚至电机。保护驱动器不受这种峰值影响的一种方法是在电机电源引脚上放置一个大的100μF(至少47μF)电解电容。

• 微步选择引脚
• DRV8825驱动允许通过将单个步进划分为更小的步进来实现微步。这是通过用中间电流激励线圈来实现的。
• 如果选择驱动NEMA 17(1.8°步进角度或200步/转)在四分之一步模式，电机每转将需要800微步。

• DRV8825驱动程序有三个步长(分辨率)选择器引脚，即M0, M1和M2。通过为这些引脚设置适当的逻辑电平，可以将电机设置为六种不同的步进分辨率。

• 这三个微步选择引脚被内部下拉电阻拉低，所以如果悬空则电机将在全步进模式下运行。

• 控制输入引脚：STEP和DIR

• STEP步进输入引脚控制电机的微步。每个发送到该引脚的HIGH脉冲根据由微步选择引脚决定的微步数驱动电机。脉冲越快，电机转得越快。
• DIR输入引脚控制电机的旋转方向。HIGH高电平驱动电机顺时针方向，LOW低电平驱动电机逆时针方向。
• 如果希望电机只在一个方向上旋转，可以相应地将DIR直接连接到VCC或GND。

• 用于控制电源状态的引脚：EN, RST和SLP

• EN引脚是一个低电平有效引脚。当这个引脚被拉低时，DRV8825驱动被启用。默认情况下，这个引脚被拉低，所以驱动总是启用的，除非拉高则禁用驱动。
• SLP引脚是一个低电平有效引脚。把这个引脚拉低，驱动器进入睡眠模式，最大限度地降低功耗。当电机不使用的时候可以使用这个引脚，以节省电力。
• RST引脚是一个低电平有效引脚。当这个引脚被拉为LOW时，所有的STEP输入都被忽略。它还通过将内部转换器设置为预定义的HOME状态来重置驱动。HOME状态基本上是电机启动的初始位置，它取决于微步分辨率。

• 故障检测引脚：FAULT

• DRV8825还具有FAULT输出，当H-bridge FETs由于过流保护或过热关闭而被禁用时，FAULT引脚是一个低电平有效引脚。
• 实际上，Fault故障引脚可以短接到睡眠引脚，每当故障引脚被触发为低电平时，整个芯片被禁用。并且在RESET或电机电压VMOT被移除并重新应用之前，它一直处于禁用状态。

• 输出引脚：B2, B1, A1 and A2

• 输出引脚可以连接控制任何中小型双极步进电机，如NEMA 17。
• 模块上的每个输出引脚可以向电机输出高达2.5A的电流。当然，能够提供给电机的电流量取决于系统的电源、冷却系统和限流设置。

冷却系统-散热器

• DRV8825驱动IC的过度功耗会导致温度升高，如果超过其容量可能会损坏IC。
• 尽管DRV8825驱动IC的最大额定电流为2.5A /线圈，但在没有散热器的情况下，该芯片只能提供约1.5A /线圈而不会过热。为了得到超过1.5A/线圈电流，则散热器或其他冷却方法是必需的。

• DRV8825驱动通常带有散热器。建议在使用前先安装。

电流限制

• 在使用DRV8825驱动电动机前，必须设置限制通过步进线圈的最大电流量，防止它超过电机的额定电流。

• 为了设置电流限制，DRV8825驱动器上提供了一个小型微调电位器。
• 方法一：通过测量“ref”引脚上的电压(Vref)来确定电流极限。
• 查看步进电机的数据表，记下它的额定电流（NEMA 17 200步/rev, 12V 350mA。）
• 断开三个微步选择引脚，将驱动置于全步模式。
• 保持电机在一个固定的位置，不计时STEP输入。
• 测量电位器上电压(Vref)并调整。

• 例如，如果电机额定电流为350mA，则将调整参考电压到0.175V。

• 一种简单的方法是使用鳄鱼夹夹住金属螺丝刀柄，并将其连接到万用表上，这样就可以同时测量和调整电压。

• 方法二：通过测量流过线圈的电流来确定电流极限。
• 步骤同方法一

如果您更改了逻辑电压(VDD)，则需要重新进行此调整。

将DRV8825步进电机驱动器连接到Arduino

• 将RST引脚连接到相邻的SLP/SLEEP引脚，并连接到Arduino上的5V，以保持驱动器处于启用状态。
• 将GND LOGIC引脚与Arduino上的接地引脚连接。将DIR和STEP输入引脚连接到Arduino上的#2和#3数字输出引脚。
• 将步进电机连接到B2, B1, A1和A2引脚上。
• 在驱动器运行时连接或断开步进电机可能损坏驱动器。
• 保持三个微步选择引脚断开，则电机工作在全步进模式。
• 最后将电机电源连接到VMOT和GND MOT引脚上。将一个100μF去耦电解电容接入电机电源引脚，以避免大的电压峰值。

Arduino代码：不使用库

• 在loop循环中，电机先缓慢顺时针旋转，间隔1秒后，再快速逆时针旋转。
• 控制电机旋转方向：DIR引脚设置为HIGH或LOW。HIGH高电平输入将使电机顺时针方向转动，LOW低电平输入将使电机逆时针方向转动。
• 控制速度：电机的速度是由发送到STEP引脚的脉冲频率决定的。脉冲越高，电机运行越快。脉冲就是把输出拉高，等待一会儿，然后拉低，再等待。通过改变两个脉冲之间的延迟，可以改变这些脉冲的频率，从而改变电机的速度。

Arduino示例代码：使用accelerstepp库

对于简单的、单一的电机应用来说，控制步进器不需要库是完全没问题的。但是当想要控制多个步进时，就需要一个库。

• accelerstepper库：
• 加减速控制
• 多个同步步进器，每个步进器都有独立的同步步进。

• 安装accelerstepper库
• 略
• 示例代码