TRINAMIC PD42-1-1240 PANdrive pro stepper

Zavedení

Verze hardwaru V1.10 | Revize dokumentu V1.04 • 2021-AUG-18
PANdrive™ PD42-1-1240, PD42-2-1240, PD42-3-1240 a PD42-4-1240 jsou malá a kompaktní plně mechatronická řešení včetně krokových motorů s přírubou NEMA17 / 42 mm, řídicí jednotky / elektroniky TMCM-1240 a TRINAMIC™ sensOstep™ kodér pro detekci krokové ztráty.

Vlastnosti

• Krokový motor NEMA17 / 42mm
• 0.22-0.7 Nm
• s ovladačem/ovladačem
• Lineární a sixPoint™ ramps
• +10… 30V DC objtage
• Proud motoru až 2A RMS
• Rozhraní RS485, CAN a USB
• integrovaný kodér sensOstep a podpora externího kodéru
• S/D rozhraní
• víceúčelové vstupy a výstupy

Aplikace

• Laboratorní automatizace
• Výrobní
• Manipulace s polovodiči
• Robotika
• Tovární automatizace
• Testování a měření
• Life Science
• Biotechnologie
• Manipulace s kapalinami

Zjednodušené blokové schéma

Vlastnosti

PANdrive™ PD42-1-1240, PD42-2-1240, PD42-3-1240 a PD42-4-1240 jsou malá a kompaktní plně mechatronická řešení včetně krokových motorů s přírubou NEMA17 / 42 mm, řídicí jednotky / elektroniky TMCM-1240 a TRINAMIC™ sensOstep™ kodér pro detekci krokové ztráty. Čtyři pohony PANdrive obsahují krokový motor s různými délkami a různými přídržnými momenty (PD42-1-1240: 0.22 Nm, PD42-2-1240: 0.36 Nm, PD42-3-1240: 0.44 Nm a PD42-4-1240: 0.7 Nm ale stejné nastavení elektroniky a kodéru. Jednotky PANdrive podporují jak samostatný provoz, např. pomocí integrovaných vstupů/výstupů spolu s vestavěnou funkcí skriptování TMCL, tak vzdálené ovládání pomocí jednoho z dostupných komunikačních rozhraní a dokonce i kombinaci obou.

Pohybový ovladač

• Motion profile výpočet v reálném čase
• Průběžná změna parametrů motoru (např. poloha, rychlost, zrychlení)
• Lineární a jedinečný six Point™ ramp v hardwaru
• Rozhraní kodéru a vstupy přepínače Reference / Stop

Řidič

• Proud motoru: až 2A RMS (2.2A RMS max. / 3.1A špičkový, programovatelný v softwaru)
• Napájecí objemtage: +24V DC (+10… +30V DC)
• 256 mikro kroků na celý krok
• spread Cycle™ vysoce dynamický chopper pro řízení proudu
• stealth Chop™ pro tichý provoz a plynulý pohyb
• programovatelné rozhraní Step/Dir pro aplikace pouze s ovladačem s mikrokrokovou interpolací

Kodér

• integrovaný magnetický enkodér absolutní polohy sensOstep (rozlišení: 1024 přírůstků na otáčku)
  pro detekci skokové ztráty za všech provozních podmínek a dohled nad polohováním (přesnost: +/- 5
  kroky kodéru)
• podpora externího A/B inkrementálního enkodéru navíc / jako alternativa k integrovanému enkodéru
• programovatelné škálování enkodéru a podpora zastavení motoru při odchylce enkodéru

Rozhraní

• Rozhraní RS485 (až 1Mbit/s)
• Rozhraní CAN (až 1Mbit/s)
• Rozhraní zařízení USB 2.0 s plnou rychlostí (12 Mbit/s) (konektor micro-USB)
• Vstup Step/Dir (opticky izolovaný)
• Vstupy levého a pravého spínače STOP (opticky izolované, sdílené se vstupy Step/Dir)
• 2 univerzální digitální vstupy
• Vstup kodéru pro inkrementální signály A/B kodéru (sdílený s univerzálními digitálními vstupy)
• 1 analogový vstup (0..10V jmenovitý vstupní rozsah)
• Vstup spínače HOME (sdílený s analogovým vstupem)

Software

• TMCL™ vzdálený (přímý režim) a samostatný provoz (paměť až pro 1024 příkazů TMCL™), plně podporovaný TMCL-IDE (integrované vývojové prostředí založené na PC). Další podrobnosti naleznete v příručce firmwaru PD42-x1240 TMCL
• Firmware CANopen se standardním zásobníkem protokolů CANopen pro rozhraní CAN. Další podrobnosti naleznete v příručce firmwaru PD42- x-1240 CANopen.

Objednávkové kódy

Kombinace motoru a motorové řídicí jednotky/elektroniky ovladače je v současné době k dispozici se čtyřmi krokovými motory (různá délka a přídržný moment):
Délka PANdrive je uvedena bez délky osy. K celkové délce výrobku přidejte 26 mm

Tabulka 1: Objednávkový kód

Objednávkový kód	Popis	Velikost (DxŠxV)
PD42-1-1240-TMCL	PANdrive™ s krokovým motorem NEMA17, max. 0.22 Nm. TMCM-1240 elektronika, 2A RMS, +24V, RS485, CAN, USB, kodér sensOstep™, firmware TMCL	42 mm x 42 mm x 47 mm
PD42-2-1240-TMCL	PANdrive™ s krokovým motorem NEMA17, max. 0.36 Nm. TMCM-1240 elektronika, 2A RMS, +24V, RS485, CAN, USB, kodér sensOstep™, firmware TMCL	42 mm x 42 mm x 51 mm
PD42-3-1240-TMCL	PANdrive™ s krokovým motorem NEMA17, max. 0.44 Nm. TMCM-1240 elektronika, 2A RMS, +24V, RS485, CAN, USB, kodér sensOstep™, firmware TMCL	42 mm x 42 mm x 60 mm
PD42-4-1240-TMCL	PANdrive™ s krokovým motorem NEMA17, max. 0.7 Nm. TMCM-1240 elektronika, 2A RMS, +24V, RS485, CAN, USB, kodér sensOstep™, firmware TMCL	42 mm x 42 mm x 73 mm
PD42-1-1240-CANopen	PANdrive™ s krokovým motorem NEMA17, max. 0.22 Nm. TMCM-1240 elektronika, 2A RMS, +24V, RS485, CAN, USB, kodér sensOstep™, firmware CANopen	42 mm x 42 mm x 47 mm
PD42-2-1240-CANopen	PANdrive™ s krokovým motorem NEMA17, max. 0.36 Nm. TMCM-1240 elektronika, 2A RMS, +24V, RS485, CAN, USB, kodér sensOstep™, firmware CANopen	42 mm x 42 mm x 51 mm
PD42-3-1240-CANopen	PANdrive™ s krokovým motorem NEMA17, max. 0.44 Nm. TMCM-1240 elektronika, 2A RMS, +24V, RS485, CAN, USB, kodér sensOstep™, firmware CANopen	42 mm x 42 mm x 60 mm
PD42-4-1240-CANopen	PANdrive™ s krokovým motorem NEMA17, max. 0.7 Nm. TMCM-1240 elektronika, 2A RMS, +24V, RS485, CAN, USB, kodér sensOstep™, firmware CANopen	42 mm x 42 mm x 73 mm

Pro tento modul je k dispozici sada kabelového svazku:

Tabulka 2: Kabelový svazek TMCM-1240

Objednávkový kód

Popis

TMCM-1240-CABLE

Kabelový svazek pro TMCM-1240: 1x kabelová smyčka pro napájecí konektor (délka kabelu 200 mm, 4pinový JST PH konektor na jednom konci, otevřené vodiče na druhém konci) 1x kabelový svazek pro RS485 + CAN konektor (délka kabelu 200 mm, 5pin JST PH konektor na jednom konci, otevřené vodiče na druhém konci) 1x kabelová smyčka pro konektor motoru (délka kabelu 200 mm, 4pinový JST PH konektor na jednom konci, otevřené vodiče na druhém konci) 1x kabelová smyčka pro I/O konektor (délka kabelu 200 mm, 8pinový JST PH konektor na jednom konci, otevřené vodiče na druhém konci) 1x kabel Micro-USB

Elektronika ovladače/ovladače TMCM-1240 je k dispozici také samostatně. Další podrobnosti naleznete v hardwarové příručce TMCM-1240.

Mechanické a elektrické rozhraní

Všechny PD42-x-1240 se skládají z jednoho ze čtyř dostupných krokových motorů NEMA17 / 42 mm s jmenovitým proudem cívky 2A RMS se stejnou elektronikou ovladače / ovladače TMCM-1240 namontovanou na zadní straně a integrovaným kodérem sensOstep™. PD42-1-1240 používá krokový motor QSH4218-34-20-022 s přídržným momentem 0.22 Nm, PD42-2-1240 používá krokový motor QSH4218-38-20-036 s přídržným momentem 0.36 Nm, PD42-3 -1240 používá krokový motor QSH4218-47-20-044 s přídržným momentem 0.44 Nm a PD42-4- 1240 používá krokový motor QSH4218-60-20-070 s přídržným momentem 0.7 Nm. Další podrobnosti naleznete také v příručkách krokového motoru a příručkách k hardwaru a firmwaru TMCM-1240.

Poznámka: Aby bylo možné správně používat integrovaný kodér sensOstep™ (IC snímače je umístěn na spodní straně desky plošných spojů), neměla by být elektronika TMCM-1240 odstraňována/přesouvána vzhledem k motoru. V případě, že se funkce integrovaného kodéru nepoužívá, lze elektroniku přesunout nebo dokonce odstranit z motoru a umístit jinam podle požadavků aplikace.

Rozměry PD42-x-1240

Obrázek 1: PD42-x-1240 s různými krokovými motory NEMA17 / 42 mm (všechny rozměry v mm)

Krokový motor

Hlavní charakteristiky čtyř různých motorů dostupných jako součást PD42-x-1240 PANdrive™:

Tabulka 3: Technické údaje krokového motoru NEMA17 / 42 mm

Specifikace	Jednotka	PD42-1-1240	PD42-2-1240	PD42-3-1240	PD42-4-1240
Krokový úhel	°	1.8	1.8	1.8	1.8
Přesnost úhlu kroku	%	+/-5	+/-5	+/-5	+/-5
Okolní teplota	°C	-20. . . +50	-20. . . +50	-20. . . +50	-20. . . +50
Max. teplota motoru	°C	80	80	80	80
Radiální vůle hřídele (zatížení 450 g)	mm	0.02	0.02	0.02	0.02
Axiální vůle hřídele (zatížení 450 g)	mm	0.08	0.08	0.08	0.08
Maximální radiální síla (20 mm od přední příruby)	N	28	28	28	28
Max. Axiální síla	N	10	10	10	10
Jmenovitý objemtage	V	2.0	2.4	2.4	4.4
Jmenovitý fázový proud	A	2.0	2.0	2.0	2.0
Fázová odolnost při 20°C	Ω	1.0	1.2	1.4	2.3
Fázová indukčnost (typ.)	mH	1.6	2.2	2.1	6.0
Přidržovací moment	Nm	0.22	0.36	0.44	0.70
Třída izolace		B	B	B	B
Setrvačnost rotoru	g cm2	35	57	68	102
Hmotnost	kg	0.22	0.24	0.35	0.5

Integrovaný kodér sensOstep™

PD42-x-1240 PANdrives nabízí integrované kodéry sensOstep™ založené na technologii Hallových senzorů. Jak již název „sensOstep™“ naznačuje zamýšlené použití tohoto typu kompaktního a vysoce integrovaného enkodéru, je detekce skokové ztráty pohybu motoru. Jakmile se motor přesune na nové místo, může být poloha ověřena pomocí této zpětné vazby kodéru. V případě, že krokový motor ztratil jeden nebo více kroků během pohybu, např. kvůli přetížení / jakékoli překážce, která se během pohybu vyskytne, osy motoru poskočí alespoň na jednu elektrickou periodu / 4 celé kroky. To lze zjistit pomocí integrovaného kodéru. Kromě toho mohou být skokové ztráty již detekovány během pohybů motoru pomocí nastavení „deviation“ dostupného jako součást firmwaru TMCL (další podrobnosti viz manuál firmwaru PD42-x-1240 / TMCM-1240).
Zatímco kodér nabízí rozlišení 10 bitů (1024 kroků) na otáčku motoru, informace o absolutní poloze jsou méně přesné a závisí mimo jiné na posunutí IC kodéru založeného na Hallově senzoru vzhledem k ose magnetu a motoru. Každý PANdrive™ byl testován na maximální odchylku +/- 5 kroků kodéru (statický výkon) vzhledem k požadované cílové poloze mikrokroku během závěrečných testů po montáži v naší továrně. To zajistí více než adekvátní výkon integrovaného kodéru sensOstep™ pro detekci ztráty kroku během pohybu motoru.

Nerozebírejte PANdrive™ při použití integrovaného kodéru Aby bylo možné správně používat integrovaný kodér sensOstep™ (IC snímače je umístěn ve spodní části uprostřed desky plošných spojů), neměla by být elektronika TMCM-1240 odstraňována/přesouvána vzhledem k motoru. ! Jinak by výkon kodéru mohl utrpět/nefungovat.
Poznámka: V případě, že není použita funkce integrovaného kodéru, lze elektroniku TMCM-1240 přesunout nebo dokonce odstranit z motoru a umístit jinam podle požadavků aplikace.

Udržujte elektroniku bez (kovových) částic! Integrovaný enkodér sensOstep™ využívá magnet na konci osy motoru pro sledování polohy osy motoru. Magnet přirozeně přitahuje zejména drobné kovové částice.
Tyto částice se mohou držet na horní straně desky plošných spojů a – což je ještě horší – začít se pohybovat v souladu s rotujícím magnetickým polem, jakmile se motor začne pohybovat. To může vést ke zkratům elektronických kontaktů / vodičů na desce a zcela nevyváženému chování modulu! V případě potřeby použijte k čištění modulu stlačený vzduch (zejména u prototypů).
Aby se zabránilo zkratům a lépe chránila elektronika, je deska s plošnými spoji TMCM-1240 po montáži součástí potažena.

Konektory

PD42-x-1240 nabízí pět konektorů včetně konektoru motoru, který se používá pro připojení cívek motoru k elektronice. K dispozici je jeden konektor motoru a jeden napájecí konektor – oba se čtyřmi kolíky – a dva konektory rozhraní – jeden s pěti kolíky pro RS485 a CAN a vyhrazený konektor micro-USB.
Všechny ostatní vstupy a výstupy jsou soustředěny na jednom 8pinovém konektoru.

Startujte s vypnutým napájením a během provozu nepřipojujte ani neodpojujte motor! Kabel motoru a indukčnost motoru mohou vést k voltage špičky, když je motor (odpojen) pod napětím. Tyto svtage hroty mohou překročit objemtage limity MOSFETů řidiče a mohly by je trvale poškodit. Proto vždy vypněte / odpojte napájení nebo alespoň vypněte ovladačetage před připojením / odpojením motoru.

Obrázek 2: Konektory PD42-x-1240

Tabulka 4: Typy konektorů a odpovídající konektory PD42-x-1240

Typy konektorů a odpovídající konektory
Konektor	Typ konektoru na desce	Typ spojovacího konektoru
Moc	JST B4B-PH-KS (JST PH série, 4piny, 2mm rozteč)	Pouzdro konektoru: JST PHR-4 Kontakty: JST SPH-002T-P0.5S Vodič: 0.22mm2, AWG 24
Motor	JST B4B-PH-KS (JST PH série, 4piny, 2mm rozteč)	Pouzdro konektoru: JST PHR-4 Kontakty: JST SPH-002T-P0.5S Vodič: 0.22mm2, AWG 24
RS485+CAN	JST B5B-PH-KS (JST PH série, 5piny, 2mm rozteč)	Pouzdro konektoru: JST PHR-5 Kontakty: JST SPH-002T-P0.5S Vodič: 0.22mm2, AWG 24
USB	Konektor USB-micro B samice	Konektor USB-micro B samec
I/O	JST B8B-PH-KS (JST PH série, 8piny, 2mm rozteč)	Pouzdro konektoru: JST PHR-8 Kontakty: JST SPH-002T-P0.5S Vodič: 0.22mm2, AWG 24

Vstupní konektor napájení

PD42-x-1240 nabízí jeden 4pinový vstupní napájecí konektor řady JST PH. Kromě hlavního napájecího vstupu a souvisejícího zemního spojení nabízí tento konektor samostatný vstup logického napájení s možností zachovat palubní logiku naživu, zatímco ovladačtage je vypnutý. Není nutné připojovat vstup logického napájení v případě, že nejsou vyžadovány samostatné zdroje, protože hlavní napájecí vstup bude vždy napájet driverytage a logická část.
Vstupní konektor napájecího zdroje nabízí vstup pro povolení ovladače. Tento vstup musí být připojen k libovolnému voltage nad 3.5V až do max. zásoba objtage 30V, aby bylo možné ovladač stagE. Ponechání tohoto kolíku nezapojeného nebo připojeného k zemi (objtage pod 2.4 V) deaktivuje ovladač stage bez ohledu na jakékoli nastavení v softwaru. Tento vstup může být připojen k hlavnímu napájecímu vstupu trvale v případě, že není vyžadován vstup povolení v hardwaru.

Tabulka 5: Přiřazení kolíků konektoru napájecího zdroje

Přiřazení kolíků konektoru napájení
Kolík	Označení	Směr	Popis
1	GND	Výkon (GND)	Společné napájení systému a signálová zem
2	VMAIN	Výkon (vstup)	Hlavní napájecí vstup pro řidiče a palubní logiku 10... 30V
3	Umožnit	Digitální vstup	Vstup povolení ovladače. A svtage nad 3.5 V je zde vyžadováno, aby bylo možné aktivovat palubní ovladač krokového motoru. Tento vstup může být připojen k hlavnímu napájecímu vstupu, aby bylo možné aktivovat ovladačetage (+24V tolerantní vstup).
4	VLOGICKY	Výkon (vstup)	Volitelný samostatný napájecí vstup pro palubní logiku 10... 30V

Nepřipojujte ani neodpojujte motor během provozu! Kabel motoru a indukčnost motoru mohou vést k voltage špičky, když je motor (odpojen) pod napětím. Tyto svtage hroty mohou překročit objemtage limity MOSFETů řidiče a mohly by je trvale poškodit. Proto vždy vypněte / odpojte napájení nebo alespoň vypněte ovladačetage před připojením / odpojením motoru.

Pozor na polaritu, špatná polarita může zničit desku!

Připojte Enable pin k voltage >3.5V, aby se umožnil pohyb motoru!

Konektor motoru

K dispozici je druhý 4pinový konektor řady JST PH pro připojení 2fázového bipolárního krokového motoru

Tabulka 6: Přiřazení kolíků konektoru motoru

Přiřazení kolíků konektoru motoru
Kolík	Označení	Směr	Popis
1	B1	ven	Pin 1 cívky motoru B
2	B2	ven	Pin 2 cívky motoru B
3	A1	ven	Pin 1 cívky motoru A
4	A2	ven	Pin 2 cívky motoru A

Nepřipojujte ani neodpojujte motor během provozu! Kabel motoru a indukčnost motoru mohou vést k voltage špičky, když je motor (odpojen) pod napětím. Tyto svtage hroty mohou překročit objemtage limity MOSFETů řidiče a mohly by je trvale poškodit. Proto vždy vypněte / odpojte napájení nebo alespoň vypněte ovladačetage před připojením / odpojením motoru.

Nezaměňujte konektory napájení a motoru!

Konektor RS485 + CAN

Pro sériovou komunikaci nabízí PD42-x-1240 výběr mezi rozhraními RS485, CAN a USB. Zatímco pro konfiguraci a servis desky je k dispozici především rozhraní USB (např. nastavení parametrů, aktualizace firmwaru), 5pinový konektor řady JST PH nabízí 2vodičová rozhraní RS485 a CAN pro systémovou komunikaci.

Kvůli sdílení hardwarových prostředků nejsou komunikační rozhraní USB a CAN k dispozici současně. Jakmile je USB fyzicky připojeno k hostiteli nebo rozbočovači, rozhraní CAN se vypne.

Tabulka 7: Přiřazení kolíků konektoru RS485 + CAN

Přiřazení kolíků konektoru RS485 + CAN
Kolík	Označení	Směr	Popis
1	GND	Výkon (GND)	Společné napájení systému a signálová zem
2	RS485+	Obousměrný	Rozhraní RS485, dif. signál (neinvertující)
3	RS485-	Obousměrný	Rozhraní RS485, dif. signál (invertující)
4	CAN_H	Obousměrný	Rozhraní CAN, dif. signál (neinvertující)
5	MŮŽU	Obousměrný	Rozhraní CAN, dif. signál (invertující)

Konektor USB

Pro sériovou komunikaci nabízí PD42-x-1240 výběr mezi rozhraními RS485, CAN a USB. Pro konfiguraci a servis desky je k dispozici především USB rozhraní přes zabudovaný micro-USB konektor (typ B) (např. nastavení parametrů, aktualizace firmwaru). Rozhraní zařízení USB podporuje komunikaci plnou rychlostí (12 Mbit/s) a podporuje provoz napájený ze sběrnice a s vlastním napájením. Během provozu napájeného ze sběrnice je nízká voltagNapájena bude pouze logická část desky. To zahrnuje mikrokontrolér a energeticky nezávislou paměť, a proto umožňuje nastavení parametrů a aktualizaci firmwaru desky pouze pomocí standardního USB kabelu. Pro jakýkoli pohyb motoru je samozřejmě vyžadováno hlavní napájení přes napájecí vstupní konektor.

Kvůli sdílení hardwarových prostředků nejsou komunikační rozhraní USB a CAN k dispozici současně. Jakmile je USB fyzicky připojeno k hostiteli nebo rozbočovači, rozhraní CAN se vypne.

Tabulka 8: Přiřazení pinů konektoru USB

Přiřazení pinů konektoru USB
Kolík	Označení	Směr	Popis
1	V-BUS	Napájení (+5V)	USB +5V jmen. vstup napájení
2	D-	Obousměrný	USB rozhraní, dif. signál (invertující)
3	D+	Obousměrný	USB rozhraní, dif. signál (invertující)
4	ID	Vstup	připojeno k GND (přes odpor 100k)
5	GND	Výkon (GND)	Společné napájení systému a signálová zem

I/O konektor

PD42-x-1240 nabízí několik vstupů (dva z nich opticky izolované) a jeden digitální výstup (open-drain). Vstupy zahrnují podporu pro stop spínače (levý a pravý), domovský spínač, krok/směr, inkrementální A/B kanálový kodér a analogový (0… +10V) vstup. Všechny tyto funkce jsou dostupné prostřednictvím jednoho 8pinového I/O konektoru řady JST PH.

Tabulka 9: Přiřazení pinů I/O konektoru

Přiřazení pinů I/O konektoru
Kolík	Označení	Směr	Popis
1	GND	Výkon (GND)	Společné napájení systému a signálová zem
2	IN0/HOME	Vstup	Analogový vstup (0. . . +10V) Vstup spínače HOME +24V tolerantní, programovatelný (samostatný) tah až +5V
3	IN1/ENC_A	Vstup	Univerzální digitální vstup Vstupní kanál A inkrementálního kodéru +24V tolerantní, programovatelný pull-up (pro IN1/IN2 dohromady) do +5V
4	IN2/ENC_B	Vstup	Univerzální digitální vstup Vstupní kanál B inkrementálního kodéru +24V tolerantní, programovatelný pull-up (pro IN1/IN2 dohromady) do +5V
5	STOP_L/STEP	Vstup	STOP vstup levého spínače STEP pulzní vstup vstup opticky izolovaný, +24V kompatibilní
6	STOP_R/DIR	Vstup	Vstup pravého spínače STOP DIR vstup vstup opticky izolovaný, +24V kompatibilní
7	ISO_COM	Moc	Běžná pozitivní (+24V_ISO) nebo negativní (GND_ISO) izolovaná napájecí vstup pro opticky izolované vstupy
8	OUT0	Výstup (OD)	Výstup Open-Drain. Při aktivaci se výstup sníží. svtages až na úroveň logického napájecího vstupu (nebo hlavního napájecího vstupu v případ, kdy není použito samostatné napájení logiky) jsou zde podporovány. Max. trvalý stahovací proud: 100mA

Všechny piny označené světle zelenou barvou nabízejí funkční izolaci vůči hlavnímu napájecímu vstupu. V případě, že to není požadováno, lze ISO_COM samozřejmě připojit k hlavní zemi nebo napájecímu vstupu. Použité optočleny jsou AC typy. Tímto způsobem jsou podporovány buď přepínače horní nebo spodní strany pro oba vstupy.

Integrované LED diody

Deska nabízí dvě LED diody pro indikaci stavu desky. Funkce obou LED je závislá na verzi firmwaru. U standardního firmwaru TMCL by měla zelená LED během provozu pomalu blikat a červená LED by měla zhasnout. Pokud v desce není naprogramován platný firmware nebo během aktualizace firmwaru svítí červená a zelená LED trvale. Během resetování na tovární hodnoty bude zelená LED rychle blikat. S firmwarem CANopen se obě LED zapínají/vypínají/blikají podle standardní definice.

Obrázek 3: LED diody PD42-x-1240

Obnovit výchozí tovární nastavení

Je možné resetovat všechna nastavení ve firmwaru pro PD42-x-1240 na tovární nastavení bez navázání funkčního komunikačního spojení. To může být užitečné v případě, že komunikační parametry preferovaného rozhraní byly nastaveny na neznámé hodnoty nebo se ztratily.
Pro tento postup musí být během zapínání zkratovány (elektricky vzájemně spojeny) dvě podložky na spodní straně modulu.
Proveďte prosím následující kroky:

1. Vypněte napájení (a odpojte USB kabel, je-li k dispozici)
2. Krátké CLK a DIO podložky programovacích podložek na spodní straně PCB (viz obrázek 4)
3. Znovu zapněte napájení (nebo znovu připojte USB, pokud je to možné)
4. Počkejte, dokud nezačnou rychle blikat červené a zelené LED diody na desce (to může chvíli trvat)
5. Znovu vypněte napájení (a odpojte USB kabel, pokud je k dispozici)
6. Odstraňte zkrat mezi podložkami
7. Po opětovném zapnutí napájení (a/nebo připojení USB kabelu) byla všechna trvalá nastavení obnovena na tovární nastavení
   Obrázek 4: Obnovení továrního nastavení
   

I / O

I/O konektor (8pin JST PH série) nabízí jeden analogový vstup, dva neizolované digitální vstupy s integrovanými pull-upy (programovatelné) a dva opticky izolované vstupy. Všechny vstupy lze použít pro různé účely, které jsou podrobněji vysvětleny v následujících podkapitolách.

Analogový vstup IN0

PD42-x-1240 nabízí jeden analogový vstup. Analogový vstup objtagrozsah je cca. 0..+10V. Pro svtages nad +10V nasycení proběhne, ale až o 30V vyšší objtages jsou tolerovány bez zničení vstupu. Pro převod analogového signálu na digitální se používá integrovaný ADC vestavěného mikrokontroléru.
Rozlišení tohoto převodníku je 12bit (0..4095).

Obrázek 5: Analogový vstup IN0

Analogový vstup lze použít také jako digitální vstup. Je zde integrovaný tah na +5V, který lze softwarově vypnout. Při použití tohoto vstupu jako analogového vstupu by měl být pull-up obvykle vypnutý.

Digitální vstupy IN1 a IN2

PD42-x-1240 nabízí dva digitální vstupy IN1 a IN2, které přijímají signály mezi 0 a 30 V s vol.tages nad cca. 2.9 V rozpoznáno jako logická '1' a pod 1V jako logická '0'. Oba vstupy nabízejí integrované tahy do +5V, které lze softwarově zapnout nebo vypnout (vždy společně). Při použití vstupů s nízkými spínači (připojenými ke GND) by měly být pull-upy obvykle zapnuty (výchozí). V případě použití high-side spínačů musí být pull-upy vypnuté. U signálů push-pull mohou být pull-upy buď zapnuté nebo vypnuté.

Obrázek 6: Digitální vstupy IN1 a IN2

Přepínání vstupů HOME/STOP_L/STOP_R

The PD42-x-1240 offers two optically isolated inputs which can be used as left (STOP_L) and right (STOP_R) stop switch inputs. When enabled in software the STOP_L switch input will stop motor movement in negative direction (step counter decreasing) while activated. Likewise the STOP_R switch input will stop motor movement in positive direction (step counter increasing) while activated.

Obrázek 7: Vstupy spínače zastavení

Pro spínače lze použít oddělené / izolované napájení – jak je uvedeno na obrázku (+24V_ISO a související GND_ISO) – ale lze samozřejmě použít i stejné napájení jako pro PD42-x-1240.

Vstup externího inkrementálního enkodéru

PD42-x-1240 nabízí integrovaný magnetický enkodér na bázi Hallova senzoru. Kromě toho lze ke dvěma digitálním vstupům IN1 a IN2 připojit externí inkrementální A/B enkodér. Podporovány jsou kodéry se signály push-pull (např. +5V TTL) a výstupními signály s otevřeným odběrem (jednostranné). U výstupů s otevřeným odtokem by měly být interní pull-upy aktivovány softwarově (výchozí režim).

Obrázek 8: Vstup externího kodéru

Krokové/směrové vstupy

PD42-x-1240 lze použít jako ovladač s externím ovladačem pohybu. V tomto případě mohou být výstupní signály Step/Direction externího ovladače pohybu připojeny k opticky izolovaným vstupům Step/Dir PD42-x-1240. Upozorňujeme, že tyto signály by měly být 24V signály. Pro nižší objtage signalizuje jednoduchý malý signálový tranzistor, který lze vložit jako převodník úrovně.

Obrázek 9: Vstup kroku/směru

Kvůli omezením optických izolátorů je maximální kroková frekvence těchto vstupů omezena na přibližně 20 kHz. Pro vyšší otáčky motoru krokový interpolátor driveru stagMělo by být aktivováno e nebo sníženo rozlišení mikrokroků (výchozí 256 mikrokroků na celý krok).

Sdělení

RS485

Pro dálkové ovládání a komunikaci s hostitelským systémem poskytuje PD42-x-1240 dvouvodičové rozhraní sběrnice RS485. Pro správnou funkci je třeba při nastavování sítě RS485 vzít v úvahu následující položky:

1. STRUKTURA AUTOBUSU:
   Topologie sítě by měla co nejpřesněji kopírovat strukturu sběrnice. To znamená, že spojení mezi každým uzlem a samotnou sběrnicí by mělo být co nejkratší. V zásadě by měl být krátký v porovnání s délkou autobusu.
   Obrázek 10: Struktura sběrnice RS485 se zakončovacími odpory
   
2. UKONČENÍ AUTOBUSU:
   Zejména u delších sběrnic a/nebo více uzlů připojených ke sběrnici a/nebo vysokých komunikačních rychlostí by sběrnice měla být řádně ukončena na obou koncích. PD42-x-1240 neintegruje žádný zakončovací odpor. Proto musí být externě přidány zakončovací odpory 120 Ohm na obou koncích sběrnice.
3. POČET UZLŮ:
   Standardní elektrické rozhraní RS485 (EIA-485) umožňuje připojení až 32 uzlů k jedné sběrnici.
   Sběrnicový transceiver použitý na jednotkách PD42-x-1240 (SN65HVD1781D) nabízí výrazně snížené zatížení sběrnice ve srovnání se standardem a umožňuje připojení maximálně 255 jednotek k jedné sběrnici RS485 pomocí standardního firmwaru TMCL. Poznámka: obvykle nelze očekávat spolehlivou komunikaci s maximálním počtem uzlů připojených k jedné sběrnici a maximální podporovanou komunikační rychlostí současně. Místo toho je třeba najít kompromis mezi délkou kabelu sběrnice, komunikační rychlostí a počtem uzlů.
4. KOMUNIKAČNÍ RYCHLOST:
   Maximální rychlost komunikace RS485 podporovaná hardwarem PD42-x-1240 je 1Mbit/s. Výchozí tovární nastavení je 9600 bit/s. Informace o dalších možných komunikačních rychlostech pod horním hardwarovým limitem naleznete v samostatné příručce firmwaru PD42-x-1240 TMCL.
5. ŽÁDNÉ PLOVOUCÍ AUTOBUSOVÉ LINKY:
   Vyhněte se plovoucím sběrnicovým linkám, když ani hostitel/master, ani jeden z slave podél sběrnicové linky nepřenáší data (všechny sběrnicové uzly jsou přepnuty do režimu příjmu). Plovoucí sběrnicové linky mohou vést k chybám komunikace. Pro zajištění platných signálů na sběrnici se doporučuje použít odporovou síť spojující obě sběrnicové linky do dobře definovaných logických úrovní.
   Ve skutečnosti existují dvě možnosti, které lze doporučit: Přidat odporovou (bias) síť pouze na jednu stranu sběrnice (zakončovací odpor 120R stále na obou koncích):
   Obrázek 11: Linky sběrnice RS485 s odporovou (bias) sítí pouze na jedné straně
   
   Nebo přidejte odporovou síť na oba konce sběrnice (jako zakončení Profibus™):
   Obrázek 12: Linky sběrnice RS485 s doporučeným zakončením linky Profibus™
   

CAN

Pro dálkové ovládání a komunikaci s hostitelským systémem poskytuje PD42-x-1240 rozhraní sběrnice CAN. Vezměte prosím na vědomí, že rozhraní CAN není dostupné, pokud je připojeno USB. Pro správnou funkci je třeba při nastavování sítě CAN vzít v úvahu následující položky:

1. STRUKTURA AUTOBUSU:
   Topologie sítě by měla co nejpřesněji kopírovat strukturu sběrnice. To znamená, že spojení mezi každým uzlem a samotnou sběrnicí by mělo být co nejkratší. V zásadě by měl být krátký v porovnání s délkou autobusu.
   Obrázek 13: Struktura sběrnice CAN se zakončovacími odpory
   
2. UKONČENÍ AUTOBUSU:
   Zejména u delších sběrnic a/nebo více uzlů připojených ke sběrnici a/nebo vysokých komunikačních rychlostí by sběrnice měla být řádně ukončena na obou koncích. PD42-x-1240 neintegruje žádný zakončovací odpor. Proto musí být externě přidány zakončovací odpory 120 Ohm na obou koncích sběrnice.
3. UKONČENÍ AUTOBUSU:
   Sběrnicový transceiver použitý na jednotkách PD42-x-1240 (TJA1051T) podporuje za optimálních podmínek nejméně 110 uzlů. Prakticky dosažitelný počet uzlů na CAN sběrnici velmi závisí na délce sběrnice (delší sběrnice -> méně uzlů) a komunikační rychlosti (vyšší rychlost -> méně uzlů).

Proud ovladače motoru

Palubní ovladač krokového motoru ovládá proud. Proud ovladače může být naprogramován v softwaru s 32 efektivními kroky škálování v hardwaru.
Vysvětlení různých sloupců v tabulce níže:

Nastavení proudu motoru v softwaru (TMCL)

nastavení v softwaru
(TMCL)
Toto jsou hodnoty pro parametr osy TMCL 6 (proud chodu motoru) a
7 (pohotovostní proud motoru). Používají se k nastavení chodu / pohotovostního proudu
pomocí následujících příkazů TMCL:
SAP 6, o, <value> // set run current
SAP 7, 0, <value> // set standby current
(hodnota načtení pomocí GAP místo SAP. Další informace naleznete v samostatné příručce firmwaru PD42-x-1240)

Proud motoru IRMS [A]

Výsledný proud motoru na základě nastavení proudu motoru

Tabulka 11: Dostupná nastavení proudu motoru 

Nastavení proudu motoru
Nastavení proudu motoru v softwaru (TMCL)	Aktuální krok změny měřítka (CS)	Proud motoru ICOIL[Vrchol	Proud motoru ICOIL[A] RMS
0. . 7	0	0.102	0.072
8. . 15	1	0.203	0.144
16. . 23	2	0.305	0.215
24. . 31	3	0.406	0.287
32. . 39	4	0.508	0.359
40. . 47	5	0.609	0.431
48. . 55	6	0.711	0.503
56. . 63	7	0.813	0.575
64. . 71	8	0.914	0.646
72. . 79	9	1.016	0.718
80. . 87	10	1.117	0.790
88. . 95	11	1.219	0.862
96. . 103	12	1.320	0.934
104. . 111	13	1.422	1.005
112. . 119	14	1.523	1.077
120. . 127	15	1.625	1.149
128. . 135	16	1.727	1.221
136. . 143	17	1.828	1.293
144. . 151	18	1.930	1.364
152. . 159	19	2.031	2.133
160. . 167	20	2.133	1.508
168. . 175	21	2.234	1.580
176. . 183	22	2.336	1.652
184. . 191	23	2.438	1.724
192. . 199	24	2.539	1.795
200. . 207	25	2.641	1.867
208. . 215	26	2.742	1.939
216. . 223	27	2.844	2.011
224. . 231	28	2.945	2.083
232. . 239	29	3.047	2.154
240. . 247	30	3.148	2.226
248. . 255	31	3.250	2.298

Kromě nastavení v tabulce lze proud motoru zcela vypnout (volnoběh) pomocí parametru osy 204 (viz manuál firmwaru PD42-x-1240).

Křivky točivého momentu

PD42-1-1240 Křivka točivého momentu

Obrázek 14: Točivý moment PD42-1-1240 vs. rychlost 24 V / 2 A, 256 µkroků

PD42-2-1240 Křivka točivého momentu

Obrázek 15: Točivý moment PD42-2-1240 vs. rychlost 24 V / 2 A, 256 µkroků

PD42-3-1240 Křivka točivého momentu

Obrázek 16: Točivý moment PD42-3-1240 vs. rychlost 24 V / 2 A, 256 µkroků

PD42-4-1240 Křivka točivého momentu

Obrázek 17: Točivý moment PD42-4-1240 vs. rychlost 24 V / 2 A, 256 µkroků

Popis funkce

PD42-x-1240 je plně mechatronické řešení včetně 42mm přírubového (NEMA17) bipolárního krokového motoru.
Zahrnuje elektroniku řídicí jednotky / ovladače TMCM-1240 a výběr mezi čtyřmi různými bipolárními hybridními krokovými motory NEMA 17 / 42 mm s různou délkou a točivým momentem.
PD42-x-1240 lze ovládat přes sériové rozhraní USB, RS485 nebo CAN. Existují tři univerzální digitální vstupy, které lze použít také jako vstupy spínače STOP_L / STOP_R / HOME (pro referenční pohyby, jako koncové spínače atd. v závislosti na firmwaru, režimu a konfiguraci) nebo pro připojení dalšího externího kodéru (inkrementální A/ B/N). Kromě toho je zde jeden vyhrazený analogový vstup pro analogové signály 0… +10V a dva univerzální výstupy (jeden s otevřeným odběrem a jeden přepínatelný výstup napájení +5V).
PD42-x-1240 s možností firmwaru TMCL™ je podporováno vývojovým prostředím softwaru na bázi PC TMCL-IDE pro jazyk Trinamic Motion Control Language (TMCL™). Použitím předdefinovaných příkazů vysoké úrovně TMCL™, jako je pohyb do polohy, je zaručen rychlý a rychlý vývoj aplikací pro řízení pohybu. Další informace o příkazech TMCL™ naleznete v příručkách firmwaru PD42-x-1240 nebo TMCM-1240.
Komunikační provoz je udržován na nízké úrovni od všech časově kritických operací, např. ramp výpočty se provádějí na palubě. Je možné kompletní samostatné nebo úplné dálkové ovládání nebo cokoli mezi tím. Firmware modulu lze aktualizovat přes sériové rozhraní. Jako alternativa k TMCL je k dispozici firmware CANopen.

PD42-x-1240 obsahuje následující hlavní komponenty:

• Mikrokontrolér (ARM Cortex-M3™), zodpovědný za celkové řízení a komunikaci
• Vysoce integrovaný pokročilý ovladač krokového motoru podporující lineární a unikátní 6-bodový ramps v hardwaru
• Pokročilý ovladač krokového motoru se stallGuard2™ a coolStep™ s ovladači MOSFETtage (8x výkon N-MOSFET pro bipolární krokový motor)
• Transceivery RS485, CAN a USB
• Palubní svtage regulátory (+5V a +3V3) potřebné pro napájení všech palubních digitálních obvodů

Obrázek 18: Blokové schéma PD42-x-1240

Provozní hodnocení a charakteristiky

Nikdy nepřekračujte absolutní maximální hodnocení! Napájecí zdroj voltage pod horní hranicí +30V! Jinak dojde k vážnému poškození elektroniky desky! Zvláště, když zvolený provozní objemtagHodnota e se blíží horní hranici a důrazně se doporučuje regulovaný zdroj napájení.

Tabulka 12: Obecná provozní hodnocení modulu

Obecné provozní hodnocení
Symbol	Parametr	Min	Typ	Max	Jednotka
VPower	Napájení voltage	10	12. . 24	30	V
IPower	Napájecí proud		<	1.4 x ICOIL_RMS	A
VUSB	Napájení přes USB konektor		5		V
IUSB	Proud odebraný ze zdroje USB při napájení ze sběrnice USB (není připojeno žádné jiné napájení)		42		mA
ICOIL_PEAK	Proud cívky motoru pro vrchol sinusové vlny (regulovaný chopperem, nastavitelný pomocí softwaru)	0	0. . 2.8	3.1	A
ICOIL_RMS	Trvalý proud motoru (RMS)	0	0. . 2	2.21	A
TENV	Teplota prostředí při jmenovitém proudu (není vyžadováno nucené chlazení)	-30		60	°C

Tabulka 13: Provozní hodnocení I/O

Provozní hodnocení I/O
Symbol	Parametr	Min	Typ	Max	Jednotka
VOUT0	svtage při otevřeném vypouštěcím výstupu OUT0 (vypnuto)	0		+VPower	V
IOUT0	Výstupní proud na výstupu otevřeného kolektoru OUT0 (zapnuto)			100	mA
VIN0/1/2	Vstupní objemtage pro IN0. . . IN2	0	0. . +24	+30 XNUMX XNUMX XNUMX	V
VIN0	Rozsah měření pro analogový vstup IN0	0		+102 XNUMX XNUMX XNUMX	V
VIN1/2_L	Nízká hladina objtage pro IN1 a IN2 (digitální vstupy)			1	V
VIN1/2_H	Vysoká úroveň svtage pro IN1 a IN2 (digitální vstupy)	2.9			V
VSTOP_L/R_ON	Zapínací opto-izolované vstupy (objtage mezi vstupem a ISO_COM)		20-24	30	V
VSTOP_L/R_OFF	Vypnutí optoizolovaných vstupů (objtage mezi vstupem a ISO_COM)	0	0-16		V
fSTEP/DIR	Max. frekvence pro krokově/směrově izolované vstupy		20		kHz

Tabulka 14: Provozní parametry rozhraní RS485

Provozní hodnocení rozhraní RS485
Symbol	Parametr	Min	Typ	Max	Jednotka
NRS485	Počet uzlů připojených k jedné síti RS485			256
fRS485	Max. rychlost pro síť RS485			1 Mbit/s

Tabulka 15: Provozní parametry rozhraní CAN

Provozní hodnocení rozhraní CAN
Symbol	Parametr	Min	Typ	Max	Jednotka
NCAN	Počet uzlů připojených k jedné síti CAN			>110
fCAN	Max. rychlost pro síť CAN			1 Mbit/s

Zkratky použité v této příručce

Tabulka 16: Zkratky použité v této příručce

Zkratka	Popis
IDE	Integrované vývojové prostředí
LED	Světelná dioda
RMS	Hodnota odmocnina
TMCL	TRINAMIC Jazyk ovládání pohybu

Doplňkové směrnice

Copyright

TRINAMIC vlastní obsah této uživatelské příručky v plném rozsahu, včetně, ale bez omezení na obrázky, loga, ochranné známky a zdroje. © Copyright 2021 TRINAMIC. Všechna práva vyhrazena. Elektronicky vydává TRINAMIC, Německo.
Redistribuce zdrojů nebo odvozených formátů (napřample, Portable Document Format nebo Hypertext Markup Language) musí uchovávat výše uvedenou poznámku o autorských právech a úplný datový list, uživatelskou příručku a dokumentaci tohoto produktu včetně souvisejících poznámek k aplikaci; a odkaz na další dostupnou dokumentaci související s produktem.

Označení a symboly ochranných známek

Označení ochranných známek a symboly použité v této dokumentaci znamenají, že produkt nebo funkce jsou vlastněny a registrovány jako ochranná známka a/nebo patent buď společností TRINAMIC nebo jinými výrobci, jejichž produkty jsou používány nebo na které se odkazuje v kombinaci s produkty TRINAMIC a produktovou dokumentací TRINAMIC.
Tato hardwarová příručka je nekomerční publikace, jejímž cílem je poskytnout cílovému uživateli stručné vědecké a technické uživatelské informace. Označení ochranných známek a symboly jsou tedy uvedeny pouze ve zkrácené specifikaci tohoto dokumentu, která představuje produkt na první pohled. Označení/symbol ochranné známky se zadává také tehdy, když se název produktu nebo funkce vyskytuje v dokumentu poprvé. Všechny použité ochranné známky a názvy značek jsou majetkem příslušných vlastníků.

Cílový uživatel

Zde uvedená dokumentace je pouze pro programátory a inženýry, kteří jsou vybaveni potřebnými dovednostmi a byli vyškoleni pro práci s tímto typem produktu.
Cílový uživatel ví, jak odpovědně používat tento produkt, aniž by způsobil újmu sobě nebo ostatním a aniž by způsobil poškození systémů nebo zařízení, do kterých uživatel produkt začlenil.

Prohlášení: Life Support Systems

TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG nepovoluje ani neposkytuje záruku na žádný ze svých produktů pro použití v systémech podpory života bez výslovného písemného souhlasu TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG.
Systémy na podporu života jsou zařízení určená k podpoře nebo udržení života, u jehož selhání při správném používání v souladu s poskytnutými pokyny lze důvodně očekávat, že bude mít za následek zranění nebo smrt.
Informace uvedené v tomto dokumentu jsou považovány za přesné a spolehlivé. Nepřebíráme však žádnou odpovědnost za důsledky jeho použití ani za porušení patentů nebo jiných práv třetích stran, které může z jeho použití vyplývat. Specifikace se mohou bez upozornění změnit.

Zřeknutí se odpovědnosti: Zamýšlené použití

Údaje uvedené v této uživatelské příručce jsou určeny výhradně pro účely popisu produktu. Nejsou zde poskytnuta žádná prohlášení ani záruky, ať už výslovné nebo předpokládané, prodejnosti, vhodnosti pro určitý účel nebo jakékoli jiné povahy, pokud jde o informace/specifikace nebo produkty, na které se informace vztahují, a žádná záruka ohledně souladu se zamýšleným použitím. je dáno. Zejména to platí i pro uvedené možné aplikace nebo oblasti použití produktu. Produkty TRINAMIC nejsou navrženy a nesmí být používány ve spojení s jakýmikoli aplikacemi, kde by selhání takových produktů mohlo mít za následek vážné zranění nebo smrt (aplikace kritické z hlediska bezpečnosti) bez konkrétního písemného souhlasu společnosti TRINAMIC.
Produkty TRINAMIC nejsou navrženy ani určeny pro použití ve vojenských nebo leteckých aplikacích nebo prostředích nebo v automobilových aplikacích, pokud to TRINAMIC výslovně neurčilo. TRINAMIC nepřenáší na tento produkt žádný patent, autorská práva, práva na práci s maskami ani jiné ochranné známky. TRINAMIC nepřebírá žádnou odpovědnost za jakákoli patentová a/nebo jiná práva na ochranné známky třetí strany vyplývající ze zpracování nebo manipulace s produktem a/nebo jakéhokoli jiného použití produktu.

Zajišťovací dokumenty a nástroje

Tato dokumentace k produktu souvisí a/nebo souvisí s dalšími sadami nástrojů, firmwarem a dalšími položkami, jak je uvedeno na stránce produktu na adrese: www.trinamic.com.

Historie revizí

Revize hardwaru

Tabulka 17: Revize hardwaru

Verze	Datum	Autor	Popis
V1.0	2017. října 30	GE	Počáteční verze.
V1.1	2017. listopadu 28	GE	Drobné změny: Přidána podpora S/D.

Revize dokumentu

Tabulka 18: Revize dokumentu

Verze	Datum	Autor	Popis
1.00	2018-Mar-28	GE	Počáteční verze založená na hardwarové příručce TMCM-1240.
1.01	2018. května 03	OK	Opravy překlepů.
1.02	2018-SRPEN-17	GE	Opraveny popisy křivky točivého momentu.
1.03	2020. května 05	OK	Opraveno číslování pinů I/O konektoru.
1.04	2021-SRPEN-18	OK	Nové blokové schéma.

Zákaznická podpora

©2021 TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG, Hamburg, Německo
Dodací podmínky a práva na technické změny vyhrazeny.
Stáhněte si nejnovější verzi na www.trinamic.com

Dokumenty / zdroje

TRINAMIC PD42-1-1240 PANdrive pro stepper [pdfUživatelská příručka PD42-1-1240, PD42-2-1240, PD42-3-1240, PD42-4-1240, PD42-1-1240 PANdrive pro stepper, PANdrive pro stepper, stepper

Reference

• Uživatelská příručka