====== Budič krokových motorů HBSTEP01A ======

[[http://www.mlab.cz/Modules/H_Bridge/HBSTEP01A/DOC/HBSTEP01A.cs.pdf|PDF dokumentace MLAB]].

Je modul určený pro buzení [[http://cs.wikipedia.org/wiki/Krokov%C3%BD_motor|krokových motorů]]. Vzhledem k tomu, že moment krokového motoru je závislý na proudu tekoucím vinutím (magnetické napětí), tak je třeba pro zachování momentu motoru i ve vysokých otáčkách budit vinutí motoru zdrojem proudu. Který působí proti indukčnosti vinutí změnou efektivního napájecího napětí. Což umožní rychle dosáhnout nominálního napájecího proudu i při rychlém přepínání vinutí (minimalizuje se tím vliv indukčnosti).

Existují dvě hlavní konstrukce motorů z hlediska způsobu jejich řízení.

===== Unipolární motory =====

Jejich vinutí je konstruováno tak, že obsahuje napájecí odbočky, které umožňují měnit polaritu magnetického pole na pólech motoru bez přepólování napájecího napětí. To umožňuje elektronicky jednodušší ovládání motoru protože k řízení pak není potřeba plný spínačový most. Ale pouze spínače, které uzemňují jednotlivá vinutí proti napájecímu napětí. 

  
Nevýhodou je že každý pól motoru musí obsahovat dvojnásobné množství závitů (pro jednu a druhou polarizaci magnetického pole), což přináší menší užitný výkon motoru. Proto se tyto motory už obvykle nevyužívají a jsou zastaralé. Nové budiče krokových motorů je už ani neumožňují řídit.

===== Bipolární motory =====

Tento typ motorů má na pólovém nástavci navinuto pouze jedno vinutí a je tudíž nutná komutace jeho napájecího napětí a tedy i použití plného spínačového mostu. 

Výhodou je hlavně vyšší výkon a moment motoru při malých rozměrech a hmotnosti vzhledem k unipolárním motorům. 


====== Konstrukce modulu ======

Modul je určen pro řízení jednoho krokového motoru pracujícího v bipolárním režimu (většinu unipolárních motorů lze v tomto režimu provozovat za cenu použití vyššího napájecího napětí). Tj. modul obsahuje dva plné spínačové můstky. Pro konstrukci modulu byl vybrán integrovaný obvod [[http://www.st.com/internet/analog/product/248592.jsp|L6470]]. 


===== Základní vlastnosti =====

  * Řídící vstupy modulu jsou ošetřeny definovanými stavy.  
  * Modul pracuje ve velkém rozsahu napětí výkonového napájení 8 - 45 V.
  * Digitální řídící vstupy lze ovládat nízkými logickými úrovněmi 3,3V a 5V. 
  * Budící proud motoru je špičkově 7A  a 3A RMS.
  * Výkonové výstupy jsou osazeny pružinovou svorkovnicí WAGO.
  * Výkonový napájecí vstup je osazen pružinovou svorkovnicí WAGO.
  * Modul obsahuje tepelnou a nadproudovou ochranu proti přetížení.
  * Modul umožňuje digitální nastavení omezení budícího proudu vinutí motoru. 
  * Je možné nastavovat profily akcelerace a decelerace.
  * Je možné nastavit náběhový proud budících tranzistorů (Pro omezení rušení)
  * Budič umožňuje 1/128 mikrokování
  * Bezsenzorová detekce prokluzu kotvy motoru
  * SPI komunikační rozhraní
 
====== Ovládání ======

Modul se ovládá přes rozhraní SPI, kterým se komunikuje přímo s integrovaným obvodem L6470. Pro ovládání motoru je napsáno několik knihoven pro různé architektury.

===== Wiring =====

V SW dokumentačním adresáři na MLAB SVN je dostupný demonstrační program pro [[cs:labduino|LABduino]] napsaný ve [[http://wiring.org.co/|Wiringu]].

==== Připojení modulu ====

{{ :cs:designs:hbstep01a_wiring_big.jpg?direct&300 |}}

Propojení obou modulů provedeme vodiči  MLAB podle následující tabulky:

^ Modul ATmegaTQ3201A ^ Modul HBSTEP01A ^
|	PB2 	| 	CS 	|	
|	PB3  	|	SDI	|	
|	PB4 	|	SDO	|
|	PB5 	|	CK 	|	


===== ChibiOS =====

Protože ve stavebnici MLAB je tento RTOS systém využíván ta mikrokontrolérech [[cs:stm32f10xrxt|ARM STM32]]. Byla do chibiOS pro ARM naportována knihovna přímo z [[http://www.st.com/internet/analog/product/248592.jsp|webu ST]]. 

==== Připojení modulu ====

Firmware pro toto zapojení je k dispozici na [[https://github.com/MLAB-project/mlab-chibios/tree/master/STM32F107/ChibiOS_2.6.1/demos/stepper|githubu]]

{{ :cs:modules:motors:hbstep_chibios_dual.jpg?direct&300 |}}

Použitý demo kód ovládá dva krokové motory. A připojení přes SPI je multiplexováno mezi oběma obvody přes ChipSelect pin. 

Připojení prvního motoru

^ Modul STM32F10xRxT01A ^ Modul HBSTEP01A ^
|	PA4 	| 	CS 	|	
|	PA5  	|	CK	|	
|	PA6 	|	SDO	|
|	PA7 	|	SDI 	|	
|	PC4 	|	BUSY/SYNC 	|	


Připojení druhého motoru

^ Modul STM32F10xRxT01A ^ Modul HBSTEP01A ^
|	PC5 	| 	CS 	|	
|	RA5  	|	CK	|	
|	RA6 	|	SDO	|
|	RA7 	|	SDI 	|	

===== Přímé řízení z PC =====

Modul je možné přímo řídit z PC při použití modulů [[cs:usbi2c|USBI2C01B]] a [[cs:i2cspi|I2CSPI01A]], které vytvoří SPI rozhraní ovladatelné z počítače. 

^ Modul I2CSPI01A ^ Modul HBSTEP01A ^
|	#SS0 	| 	CS 	|	
|	MOSI  	|	SDI	|	
|	MISO 	|	SDO	|
|	CLK 	|	CK 	|	


{{youtube>28aWrmkpqYA?medium}}

==== Daisy chain zapojení ====

V případě, že je potřeba řídit více motorů současně, tak je běžným řešením připojení více HBSTEP budičů na jedno SPI rozhraní. Obvykle je to realizováno použitím více chip-select signálů (ke každému SPI slave zvlášť). Taková konstrukce je ale nepraktická. 

U modulů HBSTEP01B je ale možné použít takzvané [[https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/3947|daisy-chain zapojení]], které umožňuje připojit více SPI slave zařízení na jeden Chip-select. Tím se značně zjednodušší konstrukce takového zařízení. A počet ovládaných motorů pak není limitován počtem chip-select signálů.  
===== Příklady využití =====

  * [[cs:designs:3dprint]]
  * [[cs:tefo]]
  * [[cs:tedr]]

 
====== TODO ======

  * Prozkoumat možnost řízení dvou DC motorů zmíněnou v datasheetu

===== Reference =====

  * http://en.wikipedia.org/wiki/Stepper_motor