MODUL PRO KROKOVÉ MOTORY MODUL
Verze hardwaru V1.3
HARDWARE MANUÁL
TMCM-1140
1-osý krokový ovladač / ovladač
2 A / 24 V kodér sensOstep™
USB, RS485 a CAN
TMCM-1140 Jednoosý ovladač/modul ovladače krokového motoru
UNIKÁTNÍ VLASTNOSTI:
coolStep™
Vlastnosti
TMCM-1140 je jednoosý modul řadiče/budiče pro 2-fázové bipolární krokové motory se sadou nejmodernějších funkcí. Je vysoce integrovaný, nabízí pohodlnou manipulaci a lze jej použít v mnoha decentralizovaných aplikacích. Modul lze namontovat na zadní stranu krokových motorů NEMA 17 (velikost příruby 42 mm) a byl navržen pro proudy cívky do 2 A RMS a napájecí napětí 24 V DCtagE. Díky vysoké energetické účinnosti díky technologii coolStep™ TRINAMIC jsou náklady na spotřebu energie nízké. Firmware TMCL™ umožňuje jak samostatný provoz, tak přímý režim.
HLAVNÍ RYSY
- Pohybový ovladač
- Motion profile výpočet v reálném čase
- Průběžná změna parametrů motoru (např. poloha, rychlost, zrychlení)
- Vysoce výkonný mikrokontrolér pro celkové řízení systému a zpracování sériového komunikačního protokolu
Ovladač bipolárního krokového motoru
- Až 256 mikrokroků na celý krok
- Vysoce účinný provoz, nízký ztrátový výkon
- Dynamická regulace proudu
- Integrovaná ochrana
- StallGuard2 funkce pro detekci zablokování
- Funkce coolStep pro sníženou spotřebu energie a odvod tepla
Kodér
Magnetický enkodér sensOstep (1024 inkrementů na otáčku), např. pro detekci skokové ztráty za všech provozních podmínek a dohled nad polohováním
Rozhraní
- RS485 2-drátové komunikační rozhraní
- Komunikační rozhraní CAN 2.0B
- Rozhraní zařízení USB s plnou rychlostí (12 Mbit/s).
- 4 víceúčelové vstupy:
– 3x univerzální digitální vstup - (Alternativní funkce: vstupy spínače STOP_L / STOP_R / HOME nebo vstup kodéru A/B/N)
– 1x vyhrazený analogový vstup - 2 univerzální výstupy
– 1x otevřený výtok 1A max.
– 1x napájecí výstup +5V (lze zapnout/vypnout softwarově)
Software
- TMCL: samostatný provoz nebo dálkově ovládaný provoz, programová paměť (nevolatilní) pro až 2048 příkazů TMCL a software pro vývoj aplikací na bázi PC TMCL-IDE dostupný zdarma.
Elektrická a mechanická data
- Napájecí objemtage: +24 V DC nominální (9… 28 V DC)
- Proud motoru: až 2 A RMS / 2.8 A špičkově (programovatelné)
Viz také samostatná příručka firmwaru TMCL.
JEDINEČNÉ VLASTNOSTI TRINAMICS – SNADNÉ POUŽITÍ S TMCL
stallGuard2™ stallGuard2 je vysoce přesné bezsenzorové měření zátěže využívající zadní EMF na cívkách. Může být použit pro detekci zablokování, stejně jako pro jiné účely při zatíženích nižších než ty, které zastavují motor. Hodnota měření stallGuard2 se mění lineárně v širokém rozsahu nastavení zatížení, rychlosti a proudu. Při maximálním zatížení motoru se hodnota dostane na nulu nebo blízko nule. Toto je energeticky nejúčinnější bod provozu motoru.
coolStep™ coolStep je automatické škálování proudu přizpůsobivé zátěži založené na měření zátěže pomocí stallGuard2, které přizpůsobuje požadovaný proud zátěži. Spotřebu energie lze snížit až o 75 %. coolStep umožňuje značnou úsporu energie, zejména u motorů, které jsou vystaveny proměnlivému zatížení nebo pracují při vysokém pracovním cyklu. Protože aplikace krokového motoru musí pracovat s rezervou točivého momentu 30 % až 50 %, i aplikace s konstantním zatížením umožňuje výrazné úspory energie, protože coolStep automaticky aktivuje rezervu točivého momentu, když je to potřeba. Snížení spotřeby energie udržuje systém chladnější, zvyšuje životnost motoru a umožňuje snížit náklady. 
Objednávkové kódy
| Objednací kód | Popis | Velikost (mm3) |
| TMCM-1140-volba | Jednoosý bipolární ovladač krokového motoru / elektronika ovladače s integrovaným kodérem sensOstep a funkcí coolStep | 37 x 37 x 11.5 |
Tabulka 2.1 Objednací kódy
K dispozici jsou následující možnosti:
| Možnost firmwaru | Popis | Objednací kód exampten: |
| -TMCL | Modul předprogramovaný firmwarem TMCL | TMCM-1140-TMCL |
| -CANopen | Modul předprogramovaný firmwarem CANopen | TMCM-1140-CANopen |
Tabulka 2.2 Možnosti firmwaru
Pro tento modul je k dispozici sada kabelového svazku:
| Objednací kód | Popis |
| TMCM-1140-CABLE | Kabelový svazek pro TMCM-1140: • 1x kabel pro napájecí a komunikační konektor (délka 200 mm) – 1x kabel pro víceúčelový In/Out konektor (délka 200 mm) – 1x kabel pro konektor motoru (délka 200mm) – 1x konektor USB typu A na kabel s konektorem mini-USB typu B (délka 1.5 m) |
Tabulka 2.3 Objednací kódy kabelových svazků
Vezměte prosím na vědomí, že TMCM-1140 je k dispozici také s krokovými motory NEMA17. Další informace o těchto produktech naleznete v dokumentech PD-1140.
Mechanické a elektrické rozhraní
3.1 Rozměry a montážní otvory
Rozměry desky ovladače/ovladače jsou cca. 37 mm x 37 mm x 11.5 mm, aby se vešel na zadní stranu 42 mm krokového motoru. Maximální výška součástky (výška nad úrovní DPS) bez protilehlých konektorů je přibližně 8 mm nad úrovní DPS a 2 mm pod úrovní DPS. Jsou zde dva montážní otvory pro šrouby M3 pro montáž na krokový motor NEMA17. 
3.2 Pokyny k montáži desky
TMCM-1140 nabízí dva pokovené montážní otvory. Oba montážní otvory jsou připojeny k systémové a signální zemi (stejné jako zem napájení).
Aby se minimalizovalo zkreslení signálů a vyzařování vysokofrekvenčních signálů (zlepšení kompatibility EMC), zejména v citlivých / hlučných prostředích, je důležité zajistit pevné uzemnění v rámci systému. Aby se to podpořilo, doporučuje se připojit oba montážní otvory desky kromě připojení zemnění napájení k zemi napájení systému.
Nicméně toto nemusí být vždy možné, např. v případě, že kovová systémová kostra / montážní deska TMCM-1140 je již připojena k zemi a přímé spojení mezi uzemněním napájení (sekundární strana) a uzemněním hlavního napájení (primární strana) není žádoucí / není možnost. V tomto případě by měly být použity plastové (např. vyrobené z nylonu) distanční / distanční šrouby a šrouby.
3.3 Konektory TMCM-1140
Deska ovladače/ovladače TMCM-1140 nabízí čtyři konektory včetně konektoru motoru, který se používá pro připojení cívek motoru k elektronice. Napájecí a komunikační konektor se používá pro napájení, rozhraní CAN a rozhraní RS485. 8pinový víceúčelový I/O konektor nabízí čtyři víceúčelové vstupy a dva univerzální výstupy. Dále je zde konektor pro USB rozhraní. 
| Označení | Typ konektoru | Typ spojovacího konektoru |
|
Napájecí a komunikační konektor |
CI0106P1VK0-LF |
Pouzdro konektoru CVIlux: CI01065000-A Kontakty CVIlux: CI01T011PE0-A or Pouzdro konektoru JST: PHR-6 Kontakty JST: SPH-002T-P0.5S Drát: 0.22 mm2 |
| Víceúčelový I/O konektor | CI0108P1VK0-LF Řada CVIlux CI01, 8 piny, rozteč 2 mm |
Pouzdro konektoru CVIlux: CI01085000-A Kontakty CVIlux: CI01T011PE0-A or Pouzdro konektoru JST: PHR-8 Kontakty JST: SPH-002T-P0.5S Drát: 0.22 mm2 |
| Konektor motoru | CI0104P1VK0-LF
Řada CVIlux CI01, 4 piny, rozteč 2 mm |
Pouzdro konektoru CVIlux: CI01045000-A Kontakty CVIlux: CI01T011PE0-A or Pouzdro konektoru JST: PHR-4 Kontakty JST: SPH-002T-P0.5S Drát: 0.22 mm2 |
| Mini-USB konektor | Molex 500075-1517 Vertikální zásuvka Mini USB typu B |
Jakýkoli standardní konektor mini-USB |
Tabulka 3.1 Konektory a protilehlé konektory, kontakty a příslušný vodič
3.3.1 Napájecí a komunikační konektor
Pro napájení, sériovou komunikaci RS6 a CAN se používá 0106pinový jednořadý konektor CVIlux CI1P0VK2-LF s roztečí 485 mm. Všimněte si prosím dalších informací o napájení v kapitole 3.3.1.1.
Poznámka: Rozhraní CAN bude deaktivováno v případě připojení USB z důvodu vnitřního sdílení hardwarových prostředků.
 |
Kolík | Označení | Směr | Popis |
| 1 | GND | Výkon (GND) | Systém a signálová zem | |
| 2 | VDD | Zdroj napájení) | VDD (+9V…+28V) | |
| 3 | RS485+ | Obousměrný | Rozhraní RS485, dif. signál (neinvertující) | |
| 4 | RS485- | Obousměrný | Rozhraní RS485, dif. signál (invertující) | |
| 5 | CAN_H | Obousměrný | Rozhraní CAN, dif. signál (neinvertující) | |
| 6 | MŮŽU | Obousměrný | Rozhraní CAN, dif. signál (invertující) |
Tabulka 3.2 Konektor pro napájení a rozhraní
3.3.1.1 napájecí zdroj
Pro správnou funkci je třeba dbát na koncepci a konstrukci napájení. Kvůli prostorovým omezením TMCM-1140 obsahuje přibližně 40 µF/35 V napájecích filtračních kondenzátorů. Jedná se o keramické kondenzátory, které byly vybrány pro vysokou spolehlivost a dlouhou životnost. Modul obsahuje 28V odrušovací diodu pro přepětítage ochrana.
POZOR!
 |
Přidejte externí napájecí kondenzátory!
Doporučuje se připojit k napájecímu vedení vedle TMCM-470 elektrolytický kondenzátor značné velikosti (např. alespoň 35µF/1140V)! |
|
Nepřipojujte ani neodpojujte motor během provozu! Kabel motoru a indukčnost motoru mohou vést k voltage špičky, když je motor odpojen/připojen pod napětím. Tyto svtage hroty mohou překročit objemtage limity MOSFETů řidiče a mohly by je trvale poškodit. Proto vždy před připojením / odpojením motoru odpojte napájení. |
|
Napájecí zdroj voltage pod horní hranicí 28V! Jinak dojde k vážnému poškození elektroniky řidiče! Zvláště, když zvolený provozní objemtagHodnota e se blíží horní hranici a důrazně se doporučuje regulovaný zdroj napájení. Viz také kapitola 7, Provozní hodnoty. |
|
Neexistuje žádná ochrana proti přepólování! Modul zkratuje jakýkoli reverzní napájecí objtage kvůli vnitřním diodám tranzistorů budiče. |
3.3.1.2 RS485
Pro dálkové ovládání a komunikaci s hostitelským systémem poskytuje TMCM-1140 dvouvodičové rozhraní sběrnice RS485.
Pro správnou funkci je třeba při nastavování sítě RS485 vzít v úvahu následující položky:
- 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.
- 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. TMCM-1140 neobsahuje žádný zakončovací odpor. Proto musí být externě přidány zakončovací odpory 120 Ohm na obou koncích sběrnice. - POČET UZLŮ:
Standard elektrického rozhraní RS485 (EIA-485) umožňuje připojení až 32 uzlů k jedné sběrnici. Sběrnicové transceivery používané na jednotkách TMCM-1140 (hardware V1.2: SN65HVD3082ED, od hardwaru V1.3: SN65HVD1781D) mají výrazně snížené zatížení sběrnice a umožňují připojení maximálně 255 jednotek k jedné sběrnici RS485 pomocí 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. - KOMUNIKAČNÍ RYCHLOST:
Maximální rychlost komunikace RS485 podporovaná hardwarem TMCM-1140 V1.2 je 115200 bit/sa 1Mbit/s od hardwaru V1.3. Výchozí tovární nastavení je 9600 bit/s. Informace o dalších možných komunikačních rychlostech pod horní hranicí hardwaru naleznete v samostatné příručce firmwaru TMCM-1140 TMCL. - 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:
Přidejte odporovou síť (Bias) pouze na jednu stranu sběrnice (zakončovací odpor 120R stále na obou koncích):
Nebo přidejte odporovou (bias) síť na oba konce sběrnice (jako zakončení Profibus™):
Některé převodníky rozhraní RS485 dostupné pro PC již tyto přídavné rezistory obsahují (např. USB-2485 s předpětím na jednom konci sběrnice).
3.3.1.3 XNUMX XNUMX CAN
Pro dálkové ovládání a komunikaci s hostitelským systémem poskytuje TMCM-1140 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:
- 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.
- 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. TMCM-1140 neobsahuje žádný zakončovací odpor. Proto musí být externě přidány zakončovací odpory 120 Ohm na obou koncích sběrnice. -
POČET UZLŮ:
Sběrnicový transceiver použitý na jednotkách TMCM-1140 (TJA1050T) podporuje za optimálních podmínek alespoň 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).
3.3.2 Víceúčelový I/O konektor
Pro všechny víceúčelové vstupy a výstupy je k dispozici 8pinový jednořadý konektor CVIlux CI0108P1VK0-LF s roztečí 2 mm.
 |
Kolík | Označení | Směr | Popis |
| 1 | GND | Výkon (GND) | Systém a signálová zem | |
| 2 | VDD | Zdroj napájení) | VDD, připojený na pin VDD napájecího a komunikačního konektoru | |
| 3 | OUT_0 | Výstup | Výstup s otevřeným odtokem (max. 1A) Integrovaná nulová dioda do VDD | |
| 4 | OUT_1 | Výstup | Napájecí výstup +5V (max. 100mA) Lze zapnout/vypnout softwarově | |
|
5 |
V 0 |
Vstup |
Vyhrazený analogový vstup, Input voltage rozsah: 0..+10V Rozlišení: 12bit (0..4095) |
|
|
6 |
IN_1, STOP_L, ENC_A | Vstup | Univerzální digitální vstup (+24V kompatibilní) | |
| Alternativní funkce 1: levý vstup spínače stop | ||||
| Alternativní funkce 2: vstup kanálu A externího inkrementálního kodéru | ||||
|
7 |
IN_2, STOP_R, ENC_B |
Vstup |
Univerzální digitální vstup (+24V kompatibilní) | |
| Alternativní funkce 1: pravý vstup spínače zastavení | ||||
| Alternativní funkce 2: vstup kanálu B externího inkrementálního kodéru | ||||
| 8 | IN_3, HOME, ENC_N | Vstup | Univerzální digitální vstup (+24V kompatibilní) | |
| Alternativní funkce 1: vstup domovního spínače | ||||
| Alternativní funkce 2: index externího inkrementálního kodéru / vstup nulového kanálu |
Tabulka 3.3 Víceúčelový I/O konektor
Poznámka:
- Všechny vstupy mají odpor na bázi voltage vstupní děliče s ochrannými diodami. Tyto odpory také zajišťují platnou úroveň GND, když nejsou připojeny.
- Pro všechny digitální vstupy (IN_1, IN_2, IN_3) lze aktivovat pull-up rezistor 2k2 na +5V (výchozí nastavení u všech novějších verzí firmwaru TMCL). Pak mají tyto vstupy výchozí (nepřipojenou) logickou úroveň 1 a lze připojit externí spínač na GND. To může být zajímavé zejména v případě, že se tyto vstupy používají jako vstupy spínače STOP_L / STOP_R a HOME (alternativní funkce 1) nebo jako vstup kodéru pro externí inkrementální kodér A/B/N s výstupy s otevřeným kolektorem (vytahování není nutné pro kodér s výstupy push-pull).
3.3.2.1 Digitální vstupy IN_1, IN_2, IN_3
Osmikolíkový konektor TMCM-1140 poskytuje tři víceúčelové digitální vstupy IN_1, IN_2 a IN_3. Všechny tři vstupy akceptují vstupní signály až +24V (nom.) a nabízejí stejný vstupní obvod s objtage odporové děliče, omez
diody proti pře- a pod-objtage a programovatelné 2k2 pull-up rezistory.
Pull-upy lze softwarově zapnout nebo vypnout pro všechny tři vstupy najednou.
Příkazem firmwaru TMCL příkaz SIO 0, 0, 0 pull-upy vypne a příkaz SIO 0, 0, 1 je zapne (podrobnější informace viz samostatný manuál firmwaru TMCL, příkaz SIO). 
Tři digitální vstupy mají alternativní funkce v závislosti na konfiguraci v softwaru. K dispozici jsou následující funkce:
| Označení (Pine) | Výchozí funkce | Alternativní funkce 1 | Alternativní funkce 2 |
| IN_1 (6) | Univerzální digitální vstup TMCL: GIO 1, 0 // získání digitální hodnoty vstupu IN_1 |
STOP_L – vstup levého vypínače, připojený k procesoru a vstupu TMC429 REF (podporující funkci levého dorazu v hardwaru)
TMCL: GAP 11, 0 // získání digitální hodnoty vstupu STOP_L |
ENC_A – vstupní kanál A externího inkrementálního kodéru, připojený ke vstupu čítače kodéru procesoru |
| IN_2 (7) | Univerzální digitální vstup TMCL: GIO 2, 0 // získání digitální hodnoty vstupu IN_2 |
STOP_R – vstup pravého spínače stop, připojený k procesoru a vstupu TMC429 REF (podporující funkci pravého spínače stop v hardwaru) TMCL: GAP 10, 0 // získání digitální hodnoty vstupu STOP_R |
ENC_B – vstupní kanál B externího inkrementálního kodéru, připojený ke vstupu čítače kodéru procesoru |
| IN_3 (8) | Univerzální digitální vstup TMCL: GIO 3, 0 // získání digitální hodnoty vstupu IN_3 |
HOME – vstup domovního spínače, připojený k procesoru TMCL: GAP 9, 0 // získání digitální hodnoty vstupu HOME |
ENC_N – index vstupu externího inkrementálního kodéru / nulový kanál, připojený ke vstupu přerušení procesoru |
Tabulka 3.4 Víceúčelové vstupy / alternativní funkce
– Všechny tři digitální vstupy jsou připojeny k palubnímu procesoru a lze je použít jako univerzální digitální vstupy (výchozí).
– Aby bylo možné použít IN_1 a IN_2 jako vstupy STOP_L a STOP_R, musí být tato funkce explicitně povolena v softwaru (tovární nastavení: vypnuto). S firmwarem TMCL lze funkci stop spínače aktivovat pomocí SAP 12, 0, 0 (STOP_R / pravý koncový spínač) a SAP 13, 0, 0 (STOP_L / levý koncový spínač). Jak již naznačují názvy: stav levého koncového spínače (STOP_L) bude významný pouze při otáčení motoru doleva a stav pravého koncového spínače při otáčení motoru doprava (kladný směr). Čtení vstupních hodnot pomocí příkazů GAP uvedených v tabulce výše je možné kdykoli. Další informace naleznete v samostatné příručce firmwaru TMCL.
– Externí kodér: k TMCM-1140 lze připojit externí inkrementální kodér A/B/N a použít jej jako doplněk nebo jako alternativu k internímu kodéru sensOstep™. Pomocí TMCL lze hodnotu čítače kodéru pro tento druhý kodér načíst pomocí příkazu TMCL GAP 216, 0 (další podrobnosti viz samostatný manuál firmwaru TMCL). Tovární výchozí měřítko čítače kodéru je 1:1 – to znamená, že po jednom otočení kodéru se počitadlo kodéru zvýší/sníží o počet tiků kodéru (řádky kodéru x 4). Při použití externího kodéru připojte kanál kodéru A k IN_1, kanál B k IN_2, kanál N nebo nule k IN_3 (volitelné), kostru kodéru k zemi napájení modulu (např. pin 1 víceúčelového I/O konektoru) a +5V napájení vstupu kodéru do OUT_1 (vše na víceúčelovém I/O konektoru). Vezměte prosím na vědomí, že pro napájení kodéru +5V musí být nejprve aktivován výstup OUT_1 pomocí SIO 1, 2, 1 (viz také kapitola 3.3.2.3).
3.3.2.2 Analogový vstup IN_0
Osmikolíkový konektor TMCM-1140 poskytuje jeden vyhrazený analogový vstup IN_0. Tento vyhrazený analogový vstup nabízí plný rozsah vstupního rozsahu cca. 0… +10 V (0..+10.56V nomin.) s rozlišením interního analogově-digitálního převodníku mikrokontroléru 12bit (0…4095).
Vstup je chráněn proti vyššímu objtages do +24 V pomocí zvtage odporové děliče spolu s omezovacími diodami proti zvtages pod 0 V (GND) a nad +3.3 V DC (viz obrázek níže). 
S firmwarem TMCL lze analogovou hodnotu tohoto vstupu číst pomocí příkazu GIO 0, 1. Příkaz vrátí nezpracovanou hodnotu 12bitového analogově-digitálního převodníku mezi 0 .. 4095. Je také možné číst digitální hodnotu tohoto vstupu pomocí TMCL příkazu GIO 0, 0. Vypínací bod (mezi 0 a 1) bude přibl. +5V vstupní objtage (polovina rozsahu analogového vstupu).
3.3.2.3 Výstupy OUT_0, OUT_1
Osmikolíkový konektor TMCM-1140 nabízí dva univerzální výstupy OUT_0 a OUT_1. OUT_0 je výstup s otevřeným odběrem schopný spínat (snižovat) až 1A. Výstup N-kanálových MOSFET tranzistorů je připojen k volnoběžné diodě pro ochranu proti zv.tage špičky zejména od indukčních zátěží (relé atd.) nad napájecím objtage (viz obrázek níže).
OUT_0 by neměl být připojen k žádnému voltage výše zásoba objtage modulu díky vnitřní volnoběžné diodě.
S firmwarem TMCL lze OUT_0 zapnout (OUT_0 stažen na nízkou hodnotu) příkazem SIO 0, 2, 1 a znovu vypnout (OUT_0 plovoucí) příkazem SIO 0, 2, 0 (toto je také výchozí tovární nastavení tohoto výstupu). V případě plovoucího výstupu
není v aplikaci žádoucí externí rezistor pro např. napájení objtage může být přidáno.
Naproti tomu OUT_1 je schopen dodat +5V (zdroj max. 100mA) do externí zátěže. Integrovaný P-kanálový MOSFET umožňuje zapínání/vypínání tohoto +5V napájení softwarově (viz obrázek níže). Tento výstup lze použít k napájení
+5V do obvodu externího kodéru. Vezměte prosím na vědomí, že napájení +5V musí být aktivováno výslovně softwarově.
Pomocí firmwaru TMCL lze OUT_1 zapnout (napájení +5V do vnějšího obvodu) příkazem SIO 1, 2, 1 a vypnout (výstup stažen přes 10k pull-down rezistor) příkazem SIO 1, 2, 0 (to je také tovární nastavení tohoto výstupu).
3.3.3 Konektor motoru
Jako motorový konektor je k dispozici 4pinový jednořadý konektor CVIlux CI0104P1VK0-LF s roztečí 2 mm. Motorový konektor se používá pro připojení čtyř motorových vodičů dvou motorových cívek bipolárního krokového motoru k elektronice.
 |
Kolík | Označení | Směr | Popis |
| 1 | OB2 | Výstup | Pin 2 cívky motoru B | |
| 2 | OB1 | Výstup | Pin 1 cívky motoru B | |
| 3 | OA2 | Výstup | Pin 2 cívky motoru A | |
| 4 | OA1 | Výstup | Pin 1 cívky motoru A |
Tabulka 3.5 Konektor motoru
| Example pro připojení krokových motorů QSH4218 NEMA 17 / 42 mm: | |||||
| TMCM-1140 | Motor QS4218 | ||||
| Pin konektoru motoru | Barva kabelu | Cívka | Popis | ||
| 1 | Červený | B | Cívka motoru B kolík 1 | ||
| 2 | Modrý | B- | Cívka motoru B kolík 2 |
| 3 | Zelený | A- | Cívka motoru A kolík 2 |
| 4 | Černý | A | Cívka motoru A kolík 1 |
3.3.4 Mini-USB konektor
Na desce je k dispozici 5pinový mini-USB konektor pro sériovou komunikaci (jako alternativa k rozhraní CAN a RS485). Tento modul podporuje připojení USB 2.0 Full-Speed (12 Mbit/s).
Rozhraní CAN bude deaktivováno, jakmile se připojí USB z důvodu interního sdílení hardwarových prostředků.
 |
Kolík | Označení | Směr | Popis |
| 1 | V-BUS | Moc
(vstup napájení) |
+5V napájení z hostitele | |
| 2 | D- | Obousměrný | USB Data - | |
| 3 | D+ | Obousměrný | USB Data + | |
| 4 | ID | Výkon (GND) | Připojeno k signálu a systémové zemi | |
| 5 | GND | Výkon (GND) | Připojeno k signálu a systémové zemi |
Tabulka 3.6 Konektor pro USB
Pro dálkové ovládání a komunikaci s hostitelským systémem poskytuje TMCM-1140 rozhraní USB 2.0 s plnou rychlostí (12 Mbit/s) (konektor mini-USB). Jakmile je připojen USB-Host, modul bude přijímat příkazy přes USB.
PROVOZNÍ REŽIM NAPÁJENÍ SBĚRNICE USB
TMCM-1140 podporuje provoz s vlastním napájením z USB (když je externí napájení dodáváno přes konektor napájecího zdroje) i provoz napájený ze sběrnice USB (žádné externí napájení přes konektor napájecího zdroje).
Logika integrovaného digitálního jádra bude napájena přes USB v případě, že není připojeno žádné jiné napájení (provoz napájený ze sběrnice USB). Logika digitálního jádra zahrnuje samotný mikrokontrolér a také EEPROM. Provozní režim napájený ze sběrnice USB byl implementován pro umožnění konfigurace, nastavení parametrů, čtení, aktualizace firmwaru atd. pouhým připojením USB kabelu mezi modul a hostitelský počítač. Není potřeba žádná další kabeláž ani externí zařízení (např. napájecí zdroj).
Vezměte prosím na vědomí, že modul může odebírat proud z napájení sběrnice USB +5V i při provozu s vlastním napájením z USB v závislosti na voltage úroveň této nabídky.
V tomto režimu nejsou možné pohyby motoru. Proto vždy připojte napájecí zdroj k napájecímu a komunikačnímu konektoru pro pohyby motoru.
Proud ovladače motoru
Palubní ovladač krokového motoru ovládá proud. Proud ovladače může být naprogramován v softwaru pro proudy motorové cívky až do 2A RMS s 32 efektivními kroky škálování v hardwaru (CS v tabulce níže).
Vysvětlení různých sloupců v tabulce níže:
Nastavení proudu motoru v softwaru (TMCL)
Toto jsou hodnoty pro parametr osy TMCL 6 (proud chodu motoru) a 7 (proud v pohotovostním režimu motoru). Používají se k nastavení běhu/pohotovostního proudu pomocí následujících příkazů TMCL:
SAP 6, 0, // nastavení proudu běhu
SAP 7, 0, // nastavení proudu v pohotovostním režimu (hodnota načtení pomocí GAP namísto SAP. Další informace naleznete v samostatné příručce firmwaru TMCM-1140)
Proud motoru IRMS [A] Výsledný proud motoru na základě nastavení proudu motoru
| Motor aktuální nastavení v software (TMCL) | Aktuální krok škálování (CS) | Proud motoru ICOIL_PEAK [A] | Motor proud ICOIL_RMS [A] |
| 0..7 | 0 | 0.092 | 0.065 |
| 8..15 | 1 | 0.184 | 0.130 |
| 16..23 | 2 | 0.276 | 0.195 |
| 24..31 | 3 | 0.368 | 0.260 |
| 32..39 | 4 | 0.460 | 0.326 |
| 40..47 | 5 | 0.552 | 0.391 |
| 48..55 | 6 | 0.645 | 0.456 |
| 56..63 | 7 | 0.737 | 0.521 |
| 64..71 | 8 | 0.829 | 0.586 |
| 72..79 | 9 | 0.921 | 0.651 |
| 80..87 | 10 | 1.013 | 0.716 |
| 88..95 | 11 | 1.105 | 0.781 |
| 96..103 | 12 | 1.197 | 0.846 |
| 104..111 | 13 | 1.289 | 0.912 |
| 112..119 | 14 | 1.381 | 0.977 |
| 120..127 | 15 | 1.473 | 1.042 |
| 128..135 | 16 | 1.565 | 1.107 |
| 136..143 | 17 | 1.657 | 1.172 |
| 144..151 | 18 | 1.749 | 1.237 |
| 152..159 | 19 | 1.842 | 1.302 |
| 160..167 | 20 | 1.934 | 1.367 |
| 168..175 | 21 | 2.026 | 1.432 |
| 176..183 | 22 | 2.118 | 1.497 |
| 184..191 | 23 | 2.210 | 1.563 |
| 192..199 | 24 | 2.302 | 1.628 |
| 200..207 | 25 | 2.394 | 1.693 |
| 208..215 | 26 | 2.486 | 1.758 |
| 216..223 | 27 | 2.578 | 1.823 |
| 224..231 | 28 | 2.670 | 1.888 |
| 232..239 | 29 | 2.762 | 1.953 |
| 240..247 | 30 | 2.854 | 2.018 |
| 248..255 | 31 | 2.946 | 2.083 |
Kromě nastavení v tabulce lze proud motoru zcela vypnout (volnoběh) pomocí parametru osy 204 (viz manuál firmwaru TMCM-1140).
Obnovit výchozí tovární nastavení
TMCM-1140 je možné resetovat na tovární nastavení bez navázání komunikačního spojení. To může být užitečné v případě, že komunikační parametry preferovaného rozhraní byly nastaveny na neznámé hodnoty nebo se náhodně ztratily. Pro tento postup je třeba zkrátit dvě plošky na spodní straně desky.
Proveďte prosím následující kroky:
- Napájení vypnuto a kabel USB odpojen
- Krátké dvě podložky, jak je vyznačeno na obrázku 5.1
- Napájecí deska (pro tento účel stačí napájení přes USB)
- Počkejte, dokud nezačnou rychle blikat červené a zelené LED diody na desce (to může chvíli trvat)
- Deska pro vypnutí (odpojte kabel USB)
- Odstraňte zkrat mezi podložkami
- Po zapnutí napájení / připojení USB kabelu byla všechna trvalá nastavení obnovena na výchozí tovární hodnoty
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 pomalu blikat během provozu a červená LED
by měl být vypnutý.
Pokud v desce není naprogramován platný firmware nebo během aktualizace firmwaru svítí červená a zelená LED trvale.
CHOVÁNÍ LED SE STANDARDNÍM FIRMWAREM TMCL
| Postavení | Označení | Popis |
| Tlukot srdce | Běh | Tato zelená LED během provozu pomalu bliká. |
| Chyba | Chyba | Tato červená LED se rozsvítí, pokud dojde k chybě. |
Provozní hodnocení
Provozní jmenovité hodnoty ukazují zamýšlené nebo charakteristické rozsahy a měly by být použity jako návrhové hodnoty.
V žádném případě nesmí být překročeny maximální hodnoty!
| Symbol | Parametr | Min | Typ | Max | Jednotka |
| VDD | Napájení voltage pro provoz | 9 | 12…24 | 28 | V |
| ICOIL_peak | Proud cívky motoru pro sinusový průběh vrchol (regulovaný chopper, nastavitelný pomocí softwaru) | 0 | 2.8 | A | |
| ICOIL_RMS | Trvalý proud motoru (RMS) | 0 | 2.0 | A | |
| IDD | Napájecí proud | << ICOIL | 1.4 * ICOIL | A | |
| TENV | Teplota prostředí při jmenovitém proudu (nevyžaduje se nucené chlazení) | -30 | +50 XNUMX XNUMX XNUMX | °C | |
| TENV_1A | Teplota prostředí při 1A RMS proud motoru / poloviční max. proud (nevyžaduje nucené chlazení) | -30 | +70 XNUMX XNUMX XNUMX | °C |
Tabulka 7.1 Obecné provozní parametry modulu
PROVOZNÍ HODNOCENÍ VÍCEÚČELOVÝCH I/OS
| Symbol | Parametr | Min | Typ | Max | Jednotka |
| VOUT_0 | svtage na výstupu otevřeného odtoku OUT_0 | 0 | + VDD | V | |
| IOUT_0 | Výstupní proud na výstupu otevřeného kolektoru OUT_0 | 1 | A | ||
| VOUT_1 | svtage na výstupu OUT_1 (při zapnutí) | +5 | V | ||
| IOUT_1 | Proud výstupního zdroje pro OUT_1 | 100 | mA | ||
| VIN_1/2/3 | Vstupní objemtage pro IN_1, IN_2, IN_3 (digitální vstupy) | 0 | + VDD | V | |
| VIN_L 1/2/3 | Nízká hladina objtage pro IN_1, IN_2 a IN_3 | 0 | 1.1 | V | |
| VIN_H 1/2/3 | Vysoká úroveň svtage pro IN_1, IN_2 a IN_3 | 3.4 | + VDD | V | |
| VIN_0 | Rozsah měření pro analogový vstup IN_0 | 0 | +10*) | V |
Tabulka 7.2 Provozní jmenovité hodnoty víceúčelových I/O
*) Cca. 0…+10.56V na analogovém vstupu IN_0 je převedeno na 0..4095 (12bit ADC, hrubé hodnoty). Nad cca.
+10.56 V se analogový vstup nasytí, ale nepoškodí se (až do VDD).
PROVOZNÍ HODNOCENÍ ROZHRANÍ RS485
| Symbol | Parametr | Min | Typ | Max | Jednotka |
| NRS485 | Počet uzlů připojených k jedné síti RS485 | 256 | |||
| fRS485 | Maximální přenosová rychlost podporovaná na připojení RS485 | 9600 | 115200 1000000*) | bps |
Tabulka 7.3: Provozní parametry rozhraní RS485
*) revize hardwaru V1.2: max. 115200 bit/s, revize hardwaru V1.3: max. 1 Mbit/s
PROVOZNÍ HODNOCENÍ ROZHRANÍ CAN
| Symbol | Parametr | Min | Typ | Max | Jednotka |
| NCAN | Počet uzlů připojených k jedné síti RS485 | > 110 | |||
| fCAN | Maximální přenosová rychlost podporovaná u připojení CAN | 1000 | 1000 | kbit / s |
Tabulka 7.4 Provozní parametry rozhraní CAN
Popis funkce
TMCM-1140 je vysoce integrovaný modul řadiče/ovladače, který lze ovládat přes několik sériových rozhraní. Komunikační provoz je udržován na nízké úrovni od všech časově kritických operací (napřamp výpočty) se provádějí na palubě. Jmenovitá zásoba objtage jednotky je 24V DC. Modul je určen jak pro samostatný provoz, tak pro přímý režim. Je možné plně dálkové ovládání zařízení se zpětnou vazbou. Firmware modulu lze aktualizovat přes kterékoli ze sériových rozhraní.
Na obrázku 8.1 jsou zobrazeny hlavní části TMCM-1140:
– mikroprocesor, na kterém běží operační systém TMCL (připojený k paměti TMCL),
– pohybový ovladač, který vypočítá ramps a rychlost profileinterně pomocí hardwaru,
– výkonný ovladač se stallGuard2 a jeho energeticky účinnou funkcí coolStep,
– ovladač MOSFET stage, a
– kodér sensOstep s rozlišením 10 bitů (1024 kroků) na otáčku. 
TMCM-1140 se dodává s prostředím pro vývoj softwaru na bázi PC TMCL-IDE pro jazyk Trinamic Motion Control Language (TMCM). Použitím předdefinovaných příkazů TMCL na vysoké úrovni, jako je pohyb do polohy, je zaručen rychlý a rychlý vývoj aplikací pro řízení pohybu.
Další informace o příkazech TMCL naleznete v příručce TMCM-1140 Firmware Manual.
Provozní popis TMCM-1140
9.1 Výpočet: Rychlost a zrychlení vs. mikrokrok a frekvence plného kroku
Hodnoty parametrů zasílané do TMC429 nemají typické hodnoty motoru jako otáčky za sekundu jako rychlost. Tyto hodnoty však lze vypočítat z parametrů TMC429, jak je uvedeno v této části.
PARAMETRY TMC429
| Signál | Popis | Rozsah |
| fCLK | hodinová frekvence | 16 MHz |
| rychlost | – | 0…2047 |
| a_max | maximální zrychlení | 0…2047 |
| pulse_div | dělič pro rychlost. Čím vyšší je hodnota, tím menší je výchozí hodnota maximální rychlosti = 0 | 0…13 |
|
ramp_div |
dělič pro zrychlení. Čím vyšší je hodnota, tím menší je maximální zrychlení
výchozí hodnota = 0 |
0…13 |
| Usrs | mikrokrokové rozlišení (mikrokroky na celý krok = 2usrs) | 0…8 |
Tabulka 9.1 Parametry rychlosti TMC429
FREKVENCE MIKROKROKU
Mikrokroková frekvence krokového motoru je vypočítána s 
FULLSTEP FREKVENCE
Chcete-li vypočítat frekvenci úplného kroku z frekvence mikrokroku, musí být frekvence mikrokroku vydělena počtem mikrokroků na plný krok.
Změna frekvence pulzů za časovou jednotku (změna frekvence pulzu za sekundu – zrychlení a) je dána vztahem
To má za následek zrychlení v celých krocích:
EXAMPLE
| Signál | hodnota |
| f_CLK | 16 MHz |
| rychlost | 1000 |
| a_max | 1000 |
| pulse_div | 1 |
| ramp_div | 1 |
| usrs | 6 |
VÝPOČET POČTU OTÁČEK
Krokový motor má např. 72 kmitů na otáčku.
Zásady podpory života
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.
© TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG 2013 – 2015
Informace uvedené v tomto datovém listu jsou považovány za přesné a spolehlivé. Nepřebírá se však odpovědnost za důsledky jeho použití ani za jakékoli porušení patentů nebo jiných práv třetích osob, které může z jeho použití vyplývat.
Specifikace se mohou bez upozornění změnit.
Všechny použité ochranné známky jsou majetkem příslušných vlastníků.
Historie revizí
11.1 Revize dokumentu
| Verze | Datum | Autor | Popis |
| 0.90 | 2011-DEC-22 | GE | Počáteční verze |
| 0.91 | 2012. května 02 | GE | Aktualizováno pro verzi PCB TMCM-1140_V11 |
| 1.00 | 2012-JUN-12 | SD | První kompletní verze včetně nových kapitol o: – obnovit výchozí tovární nastavení a – LED diody |
| 1.01 | 2012-ČERVEN-30 | SD | Opraven vnitřní obvod vstupů. |
| 1.02 | 2013-Mar-26 | SD | Změněné názvy vstupů: AIN_0 V 0 V 0 V 1 V 1 V 2 V 2 V 3 Změněné názvy výstupů: OUT_1 = OUT_0 OUT_0 = OUT_1 |
| 1.03 | 2013-ČERVEN-23 | SD | – Aktualizovány typy konektorů. – Aktualizace kapitoly 3.3.1.1. |
| 1.04 | 2015. ledna 05 | GE | – Přidána nová verze hardwaru V13 – Přidáno aktuální nastavení ovladače motoru (kapitola 4) – Několik dodatků |
Tabulka 11.1 Revize dokumentu
11.2 Revize hardwaru
| Verze | Datum | Popis |
| TMCM-1040_V10*) | 2011-Mar-08 | Počáteční verze |
| TMCM-1140_V11*) | 2011-ČERVEN-19 | – Optimalizace víceúčelových I/O obvodů – Změna generování a distribuce hodin (16MHz oscilátor) |
| TMCM-1140_V12**) | 2012. dubna 12 | – Další optimalizace nákladů vč. jiný senzor IC s 10bit max. rozlišení |
| TMCM-1140_V13**) | 2013-SRPEN-22 | – MOSFETy ovladače krokového motoru: MOSFETy ovladače stage byly nahrazeny. Nové MOSFETy nabízejí menší odvod tepla než předchozí / aktuálně používané. Kromě toho jsou výkon a nastavení včetně výstupního proudu ovladače a výstupního průběhu v podstatě stejné. – Univerzální výstupy OUT_0 / OUT_1: MOSFETy používané pro zapínání/vypínání těchto výstupů byly nahrazeny. Nové MOSFETy nabízejí menší odvod tepla než předchozí / aktuálně používané. Kromě toho jsou funkce a hodnocení v podstatě stejné. – RS485 transceiver: transceiver RS485 byl nahrazen transceiverem SN65HVD1781, který nabízí lepší ochranu proti poruchám (ochrana proti poruchám až 70 V) a podporuje vyšší komunikační rychlosti (až 1 Mbit/s). – Probíhá (již brzy): Konformní povlak na obou stranách desky plošných spojů. Poskytuje zlepšenou ochranu před vlhkostí a prachem / třískami (např. u verzí PD42-x-1140 namontovaných na motoru: drobné kovové části na |
| Verze | Datum | Popis |
| PCB přitahovaná magnetem kodéru může vést k poruše nechráněného zařízení). |
Tabulka 11.2 Revize hardwaru
*): V10, V11: pouze prototypy.
**) V12: sériová verze produktu. Je nahrazena verzí produktu řady V13 kvůli EOL (end-of-life) MOSFETů. Prosím podívej se
„PCN_1014_08_29_TMCM-1140.pdf“ na našem webu Web-stránka, také
Reference
| [TMCM-1140 TMCL] | Firmware manuál TMCM-1140 TMCL |
| [TMC262] | Technický list TMC262 |
| [TMC429] | Technický list TMC429 |
| [TMCL-IDE] | Uživatelská příručka TMCL-IDE |
TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG
Hamburk, Německo
www.trinamic.com
Viz www.trinamic.com.
www.trinamic.com
Staženo z Arrow.com.
Dokumenty / zdroje
 |
TRINAMIC TMCM-1140 Jednoosý ovladač/modul ovladače krokového motoru [pdfUživatelská příručka V1.3, TMCM-1140, modul ovladače jednoosého krokového motoru, TMCM-1140 modul ovladače jednoosého krokového motoru, modul ovladače osového ovladače krokového motoru, modul ovladače ovladače krokového motoru, modul ovladače ovladače motoru, modul ovladače ovladače, ovladač Modul, modul |