Trinamic TMC5271-EVAL Evaluation Board

Informace o produktu

TMC5271-EVAL je vyhodnocovací deska pro krokové motory. Je navržen tak, aby poskytoval platformu pro testování a hodnocení ovladače motoru TMC5271. Deska obsahuje různé funkce, jako je detekce a úplný krokový kodér, zjednodušené blokové schéma a integrované konektory.

Aplikace

• Testování a hodnocení motoru
• Vývoj řídicího systému krokového motoru

Vlastnosti

• Detekce a úplný kodér
• Zjednodušené blokové schéma
• Palubní konektory
• Aktuální měřítko IREF-Pins
• Integrace TMCL-IDE

Objednávkové kódy

Objednávkový kód	Popis
TMC5271-EVAL-SADA	Sada obsahuje: – Vyhodnocovací desku TMC5271 – Landungsbruecke (deska rozhraní k PC) – Eselsbruecke (deska můstkového konektoru) Rozměr 140mm x 85mm

Návod k použití produktu

Začínáme
Chcete-li začít s TMC5271-EVAL, postupujte takto:

1. Ujistěte se, že je nainstalována nejnovější verze TMCL-IDE 3. X. TMCL-IDE si můžete stáhnout z Trinamic webmísto www.trinamic.com/support/software/tmcl-ide/.
2. Otevřete TMCL-IDE a připojte Landungsbruecke přes USB k počítači. Pokud používáte Windows 8 nebo vyšší, není potřeba žádný ovladač. U počítačů se systémem Windows 7 TMCL-IDE automaticky nainstaluje ovladač.
3. Ověřte, že Landungsbruecke používá nejnovější verzi firmwaru. Verzi firmwaru můžete zkontrolovat ve stromu připojených zařízení. Pokud je k dispozici novější verze firmwaru, můžete si ji stáhnout z Trinamic webmísto: www.trinamic.com/support/eval-kits/details/landungsbruecke/.

Jakmile dokončíte tyto kroky, jste připraveni začít používat desku TMC5271-EVAL pro testování a vyhodnocování aplikací vašich krokových motorů.

Hodnotící deska TMC5271-EVAL

Revize dokumentu V1.00 • 2023. května 23
TMC5271-EVAL umožňuje vyhodnocení TMC5271 v kombinaci se systémem vyhodnocovací desky TRINAMIC nebo jako samostatnou desku. Používá standardní schéma a nabízí několik možností pro testování různých režimů provozu. TMC5271 je ovladač Step/Dir pro dvoufázové bipolární krokové motory do 1.6 A (RMS) (2.24 A (PEAK)).

VAROVÁNÍ NEPŘIPOJUJTE/NEODPOJUJTE MOTOR, POKUD JE PŘIPOJENO NAPÁJENÍ.

Vlastnosti

• 2-fázový krokový motor až do 1.6 A (RMS) proud cívky (2.24 A (PEAK))
• Supply Voltage 2.1. . . 20 V DC
• SPI a Single Wire UART
• Rozhraní kodéru a vstup ref. přepínače
• 1…256 mikrokroků
• Tichý režim PWM StealthChop2
• Bezsenzorová detekce zatížení motoru StallGuard4
• TriCoder Bezsenzorová kroková detekce zastavení a úplný krokový kodér
  • Malá tisková zařízení
  • Automatizace laboratoří a kanceláří
  • Prostorově omezené aplikace

Aplikace

• Nositelná zařízení
• Osobní přenosná zařízení
• Optické systémy, ovládání čočky
• CCTV, bezpečnost
• Inzulínové pumpy
• Manipulace s kapalinami

Zjednodušený blokový diagram

Objednávkové kódy

Objednávkový kód	Popis	Velikost
TMC5271-EVAL-SADA	Sada obsahuje: –  Vyhodnocovací deska TMC5271 –  Landungsbruecke (deska rozhraní k PC) –  Eselsbrücke (deska můstkového konektoru)	Rozměr 140 mm x 85 mm

Tabulka 1: Objednací kódy TMC5271-EVAL

Začínáme

potřebuješ

• TMC5271-EVAL
• Landungsbruecke s nejnovějším firmwarem
• Mostová deska Eselsbruecke
• Krokový motor (např. řada QMot)
• USB rozhraní
• Napájení (2x, pokud si přejete VCC < 8 V. Viz 3.1)
• Nejnovější TMCL-IDE V3.5 (nebo vyšší)
• Kabely pro rozhraní, motory a napájení

Opatření

• Nezaměňujte připojení ani nezkratujte kolíky.
• Vyhněte se svazování I/O vodičů s vodiči motoru.
• Nepřekračujte maximální jmenovitý objem napájenítage!
• Nepřipojujte ani neodpojujte motor pod napětím!
• ZAČNĚTE S VYPNUTÝM NAPÁJENÍM!

První spuštění

1. Ujistěte se, že je nainstalována nejnovější verze TMCL-IDE 3.X. TMCL-IDE lze stáhnout z www.trinamic.com/support/software/tmcl-ide/.
2. Otevřete TMCL-IDE a připojte Landungsbruecke přes USB k počítači. Pro Windows 8 a vyšší není potřeba žádný ovladač, na počítačích s Windows 7 TMCL-IDE nainstaluje ovladač automaticky.
3. Ověřte, že Landungsbruecke používá nejnovější verzi firmwaru. Verze firmwaru se zobrazí ve stromu připojených zařízení. Nejnovější firmware lze stáhnout z www.trinamic.com/support/eval-kits/details/landungsbruecke/.
4. TMCL-IDE 3.X potřebuje prostor, aby zobrazil všechny důležité informace a poskytl dobrý přehledview. Uspořádejte si proto hlavní okno podle svých potřeb. Doporučujeme používat celou obrazovku. Pro hodnotící komise je nezbytný přístup do registrů. Otevřete proto prohlížeč registrací (levá strana). Pro lepší view kliknutím vpravo nahoře na normální ikonu získáte maximalizované okno prohlížeče registrace.
5. TMCL-IDE obsahuje dialog pro diagnostické úlohy. Dialog dále poskytuje konecview připojených čipů ovladače pohybu a ovladače. Ihned po prvním připojení vyhodnocovací sady se objeví okno. Okno zobrazuje aktuální stav připojení. Druhá záložka dialogu nabízí možnost zvolit základní nastavení nebo resetovat modul do továrního nastavení.

Informace o hardwaru

• Všechny soubory návrhů pro naše hodnotící desky jsou k dispozici zdarma. Nabízíme originální soubory ECAD, data Gerber, kusovník a kopie PDF. Soubory ECAD jsou obvykle ve formátu KiCAD. Některé (starší) vyhodnocovací desky mohou být dostupné pouze ve formátu Eagle, Altium nebo PADS.
• Zkontrolujte prosím schéma nastavení propojky a popis vstupních/výstupních konektorů.
• Soubory lze stáhnout z hodnotících komisí webpřímo na naší domovské stránce: domovská stránka TRINAMIC Eval Kit.

Poznámka Pokud soubory chybí na webnebo je něco špatně, napište nám prosím.

Napájecí konektor

• TMC5271-EVAL má možnost použít dva napájecí vstupy. Pokud chcete používat, musíte použít oba
• TMC5271 při nízkém objemutages. To je nezbytné, protože Landungsbruecke potřebuje minimální objemtage 8 V přes konektor Eselsbruecke, aby fungoval správně.
• Konektor J202 (vpravo na obrázku 5) je hlavní konektor pro napájení sady TMC5271-EVAL-KIT. Pokud by měl být TMC5271 hodnocen při objtagPokud je napětí nižší než 8 V, je třeba připojit druhé napájení přes J203 (vlevo na obrázku 5). V tomto případě viz kapitola 3.1.2.

Jedna dodávka
Jednotné napájení je dosaženo použitím konektorů v následujícím dílutage rozsah:

• +VM (J202) = 8. . . 20 V
• +VL (J203) = nepoužívejte

Dvojité napájení
Použitím dvou zásob je plné objtagLze použít řadu TMC5271.

• +VM (J202) = 2.1. . . 20 V
• +VL (J203) = 8. . . 28 V

svtage výběr
V případě, že by měl být TMC5271 VIO použit s +5 V místo +3.3 V, je vedle EEPROM možnost pájení. Tato volba by měla být změněna, pokud je připojena externí elektronika s 5V úrovněmi. Při použití TMC5271-EVAL s Landungsbruecke musí být VCCIO nastaveno na +3.3 V (výchozí).

OZNÁMENÍ Nepřemosťujte oba výběry současně. To by mohlo narušit palubní objtage regulátor. Ponechejte na +3.3 V (výchozí) v kombinaci s Landungsbruecke.

Palubní konektory

• TMC5271-EVAL má 6 integrovaných konektorů. Následující tabulka obsahuje informace o typu konektoru a protilehlých konektorech.
• Pining konektorů a názvy signálů lze odvodit z návrhu desky a souborů schémat dostupných zde: TRINAMIC TMC5271-EVAL homepage

#	Připojuje se k…	Konektor	Typ		Popis
1	Napájecí zdroj 2x	METZ CONNECT 31330102			Připojuje baterii nebo napájecí zdroj k vyhodnocovací desce. Spojovací kabel napřample METZ PŘIPOJIT 31349102
2	1x motor	METZ CONNECT 31182104			Připojuje motor k výstupu TMC5271. Spojovací konektor METZ CONNECT 31169104
3	1x KODÉR	Standardní hlavička	5x	2.54 mm	Slouží k připojení kodéru ABN k desce.
4	1x REF	Standardní hlavička	4x	2.54 mm	Slouží k připojení referenčních spínačů k desce.
5	Landungsbruecke	46-3492-44-3-00-10-PPTR z Řada W+P 3492			Hlavní I/O a digitální napájecí konektor pro připojení k Trina Mic Landungsbruecke nebo Star-trampŘídicí desky přes konektor Eselsbruecke nebo pro připojení k vlastní řídicí desce.

Tabulka 3: Konektory TMC5271-EVAL

Landungsbruecke konektor

OZNÁMENÍ
Všechny signály jsou připojeny k TMC5271 přímo, bez jakékoli další ochrany. Elektrické jmenovité hodnoty najdete v datovém listu TMC5271.

Aktuální měřítko IREF-Pins
Pin IREF TMC5271 je připojen k odporové síti, jak je znázorněno na obrázku 8. IREF TMC5271 je připojen k horní kolejnici. Tato funkce je zaměřena na rychlou změnu referenčního odporu přes TMCL-IDE.

IREF_R2	IREF_R3	R_REF [ Ω]	Max. TMC5271 FS proud [ A]
NÍZKÝ	NÍZKÝ	60 k	0.27
VYSOKÝ	NÍZKÝ	20 k	0.80
NÍZKÝ	VYSOKÝ	15 k	1.07
VYSOKÝ	VYSOKÝ	10 k	1.60

Tabulka 5: Výběr IREF a jejich výsledné aktuální nastavení

Funkce hodnocení v TMCL-IDE

Tato kapitola poskytuje některé rady a tipy pro používání funkcí TMCL-IDE, např. jak používat režim rychlosti nebo některé nástroje založené na funkcích.
Poznámka
Abyste dosáhli dobrého nastavení, podívejte se na popisy a vývojové diagramy v datovém listu TMC5271. Registrovaný prohlížeč TMCL-IDE poskytuje užitečné informace o jakémkoli aktuálně vybraném parametru. Kromě toho datový list vysvětluje koncepty a nápady, které jsou nezbytné pro pochopení toho, jak jsou registry propojeny a jaké nastavení bude vhodné pro který druh aplikace. Abyste se na začátku svých vyšetření lépe seznámili s vyhodnocovací sadou, nejprve rozjeďte motor pomocí režimu rychlosti a/nebo režimu polohování. Kromě toho lze použít funkci přímého režimu. Tímto způsobem lze posílat příkazy TMCL do systému vyhodnocovací desky.

aktuální nastavení
Chcete-li konfigurovat aktuální nastavení pro TMC5271-EVAL, otevřete nástroj TMC5271 Current Settings kliknutím na příslušnou položku ve stromu nástrojů. Tento nástroj obvykle obsahuje nastavení pro ovládání IC registrů a výběr referenčního odporu přes Landungsbruecke. Doporučuje se použít tento nástroj jako první. Novější generace integrovaných obvodů poskytují širokou škálu aktuálních nastavení. Nástroj proto může vypadat jinak nebo podporovat jiné funkce.

Rychlostní režim
Chcete-li motor pohybovat v režimu rychlosti, otevřete nástroj režimu rychlosti kliknutím na příslušnou položku ve stromu nástrojů. V nástroji režimu rychlosti můžete zadat požadovanou rychlost a zrychlení a poté pohybovat motorem pomocí tlačítek se šipkami. Motor lze kdykoli zastavit kliknutím na tlačítko stop. Otevřete nástroj graf rychlosti a získejte graf view skutečné rychlosti. Možná budete muset předtím změnit požadované proudy běhu a zadržení v nástroji Aktuální nastavení.

Poznámka Chcete-li získat přesnější grafickou rychlost view, při použití grafu rychlosti zavřete okno prohlížeče registru.

Režim polohy

• Chcete-li posunout motor v režimu polohy, otevřete nástroj režimu polohy kliknutím na příslušnou položku ve stromu nástrojů. V nástroji režimu polohy můžete zadat cílovou polohu a poté ji zahájit kliknutím na tlačítko Absolutní nebo Relativní pohyb. Zde lze také upravit rychlost a zrychlení používané pro polohování.
• Otevřete nástroj graf pozice a získejte grafiku view skutečné polohy. Možná budete muset předtím změnit požadované proudy běhu a udržení v nástroji Aktuální nastavení

Poznámka Chcete-li získat přesnější grafickou polohu view, při použití grafu polohy zavřete okno prohlížeče registru.

Ladění StallGuard4
Pro správné vyladění StallGuard4 musíte nejprve nastavit proud pro motor, např. 1A RMS. Poté určíte rychlost, se kterou má motor běžet. To by mohlo být 75 otáček za minutu jako v tomto příkladuample. Můžete použít TMCL IDE k výpočtu rychlosti pomocí nástroje „Parameter calculator“ uvedeného v seznamu vlevo při připojování desky.

V TMCL IDE můžete použít graf CoolStep & StallGuard4, kde je hodnota StallGuard4 zobrazena modře. Existují dva parametry, které vyžadují vyladění pro správné použití StallGuard4. StallGuard4 Threshold (SGT), bude nutné vyladit zvýšením nebo snížením hodnoty SGT. Cílem SGT je dosáhnout nuly, než dojde k zablokování. Pokud je SGT příliš vysoká, dojde ke ztrátě kroku a musíte ji snížit. Na obrázku vidíte dva regiony. V první oblasti byla hodnota SGT příliš vysoká. Byla nastavena na 0 a při zatížení motoru můžete vidět, že hodnota nedosahuje 10. Ve druhé oblasti byla hodnota SGT nastavena na 0, což má za následek zasažení osy 4 těsně před zastavením motoru.

S optimálním nastavením StallGuard4 můžete volitelně aktivovat CoolStep.

Ladění CoolStep
S TMCL IDE a EVAL-KIT máte mocný nástroj, jak najít svůj CoolStep, aby byl váš motor energeticky nejúčinnější a nejchladnější. Chcete-li jej vyladit, otevřete okno CoolStep & StallGuard2 nebo StallGuard4, které najdete nalevo od IDE po připojení desky EVAL. Na záložce CoolStep se ve výchozím nastavení zobrazí níže uvedený obrázek.

CoolStep se aktivuje, jakmile změníte hodnotu „Hysteresis start“ vyšší než 0 a zadáte hodnotu „Threshold speed“ vyšší než 0.

Výše uvedené hodnoty aktivují CoolStep, ale hodnoty lze jemně vyladit, aby CoolStep fungoval spolehlivě a tak, jak to ve své aplikaci potřebujete. K tomu je důležité pochopit, co každé nastavení dělá.

• Aktuální minimum: Aktuální minimální nastavení bude nejnižší proud, když je aktivován CoolStep. Při 1A RMS se proud sníží buď na čtvrtinu nebo na polovinu tohoto proudu, když na hřídel motoru nepůsobí žádná nebo menší síla.
• Krok poklesu proudu: Kroky poklesu proudu definují rychlost proudu, který má klesnout po uvolnění zátěže z hřídele motoru.
• Current up step: Toto nastavení definuje výšku kroku při dosažení spodního prahu StallGuard2 nebo Stall-Guard4 (spuštění hystereze).
• Hysteresis width: Toto nastavení definuje oblast prahu StallGuard2 nebo StallGuard4 (hysterezní konec).
• Hysteresis start: Toto nastavení definuje spínací bod související s hodnotou StallGuard2 nebo StallGuard4 pro zvýšení proudu o jeden krok.

Nástroj ADC
TMC5271 má integrované registry ADC. Hodnoty lze načíst a zobrazit pomocí nástroje ADC. K dispozici jsou i jejich konfigurace.

Nástroj Sinus
TMC5271 má schopnost měnit tvar vlny proudu motoru tak, aby odpovídal charakteristice motoru. Potřebné hodnoty lze načíst a zobrazit pomocí nástroje Sinus Tool. Grafy ukazují výsledný průběh. Funkce Phase shift může automaticky optimalizovat parametr pro připojený motor.

Nástroj TriCoder
TMC5271 podporuje funkci TriCoder pro detekci pohybů motoru při zastavení. Tento nástroj poskytuje základní nastavení pro nastavení a povolení této funkce.

Historie revizí

Revize dokumentu

Verze	Datum	Autor	Popis
1.00	2023. května 23	FV	Počáteční vydání.

Tabulka 6: Revize dokumentu
©2023 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 TMC5271-EVAL Evaluation Board [pdfUživatelská příručka TMC5271-EVAL Evaluation Board, TMC5271-EVAL, Evaluation Board, Board

Reference

• Uživatelská příručka