Adafruit TMC2209 Stepper Motor Driver Breakout Board

Stappenmotoren worden gebruikt voor CNC-machines, 3D-printers en overal waar een precieze, krachtige beweging nodig is. Maar om goed gedrag te krijgen van stappenmotoren heb je een motor driver chip nodig die hoge stroomstoten kan leveren en voor een soepele beweging die stroom kan PWM-en voor ondersteuning van microstappen. Je kunt dit zelf doen met een heleboel timers, een microcontroller en een H-Bridge chip - of je kiest voor de makkelijke weg en gebruikt een Adafruit TMC2209 Stepper Motor Driver Breakout Board waarmee je stappenmotoren eenvoudig, luchtig en superstil kunt aansturen.

Alles wat je nodig hebt zijn twee output pinnen, geen timers, PWM of real-time microcontroller. Zet de DIRection pin hoog of laag om de draairichting in te stellen. Schakel dan de STEP pin om één microstap per keer te nemen. Je kunt instellen of je sneller wilt gaan met 1/8 microstap, of de precisie wilt verhogen naar 1/16, 1/32 of 1/64 microstap per STEP toggle. Als je meer controle wilt, bijvoorbeeld over enkele stappen of tot 1/256 microstappen, dan kun je dat doen via de UART interface (daarover later meer). Standaard staat de driver ingesteld op 1/8 microstapmodus, je kunt dit veranderen door de MS1/MS2 pinnen hoog te maken, met jumpers of met 2 extra uitgangspennen. De stap/microstap-modus kan zelfs tijdens het rijden worden aangepast! LED's op de DIR en STEP pinnen geven je visuele feedback van je motorsignaal.

De Trinamic drivers staan vaak bekend als “stille” of “stealth” chips - vergeleken met de A4988 zijn ze ongelooflijk stil, je kunt nauwelijks zien dat ze draaien dankzij de gebruikte microstaptechnieken. Dit vermindert lawaai en slijtage, zodat gebruikers tevreden zijn. Er zijn ook een heleboel extra's zoals een indexuitgang die een puls geeft als de microstapteller terug naar 'nul' gaat, en een diagnose-uitgang om de microcontroller snel te waarschuwen bij een grote fout zoals kortsluiting of open circuits. Hij kan ook 'sensorloze stopdetectie' uitvoeren met een functie die StallGuard heet - maar daarvoor moet je de UART interface gebruiken.

De UART interface is een enkelpolige seriële poort met auto-baud detectie die preciezere communicatie, diagnose en besturing mogelijk maakt. Je kunt dingen doen zoals microstappen instellen van 1 tot 256, of de snelheid instellen met een enkel commando. Je kunt ook instellingen configureren zoals stroombegrenzing, temperatuurbegrenzing bij oververhitting, PWM-frequentie, enzovoort. Je hebt een microcontroller bibliotheek nodig om UART te gebruiken en het is een 'extra' - niet essentieel voor basis motion control!

De Trinamic TMC2209 is een populaire driver chip, met kleine breakout kaarten die in veel 3D printers worden gebruikt. Deze breakouts zijn geweldig om in moederborden te steken, maar zijn een beetje lastig om te gebruiken voor prototyping. Onze versie heeft aansluitblokjes voor de motorvoeding en de stapperdraden, plus mooi gelabelde pinnen voor de besturing en montagegaten.

We hebben het bord gemaakt met 2 oz koper om het te helpen met de maximale stroom van 2A die deze driver aankan. Om de stroombegrenzing te gebruiken, draai je aan de ingebouwde potentiometer: als die helemaal naar rechts staat, kunnen we tot maximaal 2A bereiken. Merk op dat de hogere stromen zowel de motordriver als de stepper zullen opwarmen, dus het kan nodig zijn om koeling toe te voegen aan de chip. We leveren geen koellichaam mee, maar je kunt een hoog ~80ºC/W of kort ~90ºC/W koellichaam kopen om erop te bevestigen.

Kenmerken

• Trinamic TMC2209 stille “Stealth Chopper” DMOS microstapdriver met vertaler en overstroombeveiliging
• Motorspanning van 5V tot 29VDC
• Vdd/Logic spanning van 3V tot 5V, te gebruiken met alles van een Arduino-compatibele of ESP32 tot Raspberry Pi andere Single Board Computer
• Schroefblokaansluitingen voor eenvoudige VMotorvoeding en 4-draads bipolaire stappenmotoraansluiting met 26-20AWG sleuven, 2,54mm / 0,1” tussenruimte
• Stuur stappenmotoren aan met slechts twee pinnen: DIRECTie en STEP
• Standaard ingesteld op 1/8 microstapmodus, te wijzigen door MS1/MS2 hoog te trekken (zie TMC2209 datasheet voor pinconfiguratie) of via UART
• Rode en groene LED's op DIR-signaal om je te laten weten of je vooruit of achteruit beweegt
• Gele LED op STEP om je te laten weten dat de motordriver wordt bewogen
• Inschakelbare besturingslijn voor laag vermogen / deactivering
• Indexuitgang schakelt als het 'nulpunt' van de microstappen wordt gepasseerd
• Diagnose-uitgang wordt geactiveerd bij fouten zoals een kortgesloten uitgang of bij “stall detection” (waarvoor UART-configuratie nodig is)
• Potentiometer om stroombegrenzing in te stellen, tot 2A
• 22uF 35V elektrolytische condensator op motorvermogen
• 2 Oz koper voor betere stroomgeleiding en koeling
• Vier montagegaten

Wordt geleverd als één geassembleerde en geteste breakout plus een klein strookje header. Je moet licht solderen om de header op de breakoutprint te bevestigen. Microcontroller, motoren en voeding zijn niet inbegrepen. Je hebt een soort driverboard nodig dat de DIR/STEP pinnen voor je omschakelt.