Ovladač 1160osého krokového ovladače TRINAMIC TMCM-1

Informace o produktu

Modul pro krokové motory je hardwarové zařízení ve verzi V1.1, které slouží jako jednoosý krokový ovladač a driver s kapacitou 2.8A/48V. Je vybaven rozhraním USB, RS485 a CAN Step/Dir a také kodérem sensOstep TM. Produkt vyrábí společnost TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG v německém Hamburku. Zařízení je dodáváno s hardwarovou příručkou a jedinečnými funkcemi, jako je pohyb v reálném časefile výpočet, změna parametrů motoru za chodu, vysoce výkonný mikrokontrolér pro celkové řízení systému a zpracování sériového komunikačního protokolu, ovladač bipolárního krokového motoru s až 256 mikrokroky na celý krok, vysoce účinný provoz, nízký ztrátový výkon, dynamika řízení proudu, integrovaná ochrana, funkce stallGuard2 pro detekci zablokování a funkce cool Step pro snížení spotřeby energie a odvodu tepla.

Návod k použití produktu

1. Rozměry a montážní otvory: Výrobek má specifické rozměry a montážní otvory, které je třeba vzít v úvahu při instalaci zařízení.
2. Napájecí konektor: Napájecí konektor by měl být připojen k napájecímu zdroji se správným objememtage k zajištění správné funkce zařízení.
3. Konektor sériové komunikace: Konektor sériové komunikace lze pro komunikační účely připojit k rozhraní RS485 nebo CAN.
4. Krokový/směrový konektor: Krokový/směrový konektor by měl být připojen k odpovídajícím vstupům pro funkce krok/směr/povolit.
5. Konektor kodéru: Konektor kodéru by měl být připojen ke vstupům kodéru pro funkce kodéru.

Pro optimální využití modulu pro krokové motory se doporučuje nahlédnout do hardwarové příručky dodané výrobcem. Návod obsahuje podrobné informace o mechanickém a elektrickém propojení zařízení, objednací kódy a další důležité informace pro správnou instalaci a používání zařízení.

Vlastnosti

TMCM-1160 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 23 (velikost příruby 57 mm) nebo NEMA 24 (velikost příruby 60 mm) a byl navržen pro proudy cívky až do 2.8 A RMS a napájecí napětí 12, 24 nebo 48 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 při všech provozních
• podmínky a dohled nad polohováním
• Rozhraní pro připojení externího inkrementálního a/b/n enkodéru

Rozhraní

• rozhraní RS485
• Rozhraní CAN (2.0B až 1Mbit/s).
• Rozhraní USB plné rychlosti (12 Mbit/s).
• Rozhraní Step/Direction (opticky izolované)
• 3 vstupy pro stop spínače a domácí spínač (+24V kompatibilní) s programovatelným pull-upem
• 2 univerzální vstupy (+24V kompatibilní) a 2 univerzální výstupy (otevřený kolektor)
• Rozhraní inkrementálního a/b/n kodéru (přímo podporovány signály TTL a otevřených kolektorů)

Bezpečnostní prvky 

• Vypínací vstup – ovladač bude hardwarově deaktivován, dokud tento pin zůstane otevřený nebo zkratovaný k zemi
• Samostatná dodávka objtage vstupy pro driver a digitální logiku – napájení driveru svtage může být externě vypnuto při napájení digitální logiky, a proto digitální logika zůstává aktivní

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 k dispozici zdarma.
• Připraveno pro CANopen

Elektrická a mechanická data 

• Napájecí objemtage: společná zásoba zvtages Podpora +12 V DC / +24 V DC / +48 V DC (+9 V… +51 V DC)
• Proud motoru: až 2.8 A RMS (programovatelné)

Viz také samostatná příručka firmwaru TMCL.

JEDINEČNÉ VLASTNOSTI TRINAMICS – SNADNÉ POUŽITÍ S TMCL

stallGuard2™
stallGuard2 je vysoce přesné bezsenzorové měření zátěže pomocí zadního 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.

Obrázek 1.1 StallGuard2 měření zatížení SG jako funkce zatížení

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-1160-volba	Jednoosý bipolární ovladač krokového motoru / elektronika ovladače s integrovaným kodérem sensOstep a funkcí coolStep	60 x 60 x 15

Tabulka 2.1 Objednací kódy

K dispozici jsou následující možnosti:

Možnost firmwaru	Popis	Objednací kód example
-TMCL	Modul předprogramovaný firmwarem TMCL	TMCM-1160-TMCL

Tabulka 2.2 Možnosti firmwaru

Pro tento modul je k dispozici sada kabelového svazku:

Objednací kód

Popis

TMCM-1160-CABLE

Kabelový svazek pro TMCM-1160: 1x kabelová smyčka pro napájecí konektor (délka 200 mm) 1x kabelový svazek pro komunikační konektor (délka 200 mm) 1x kabelový svazek pro víceúčelový I/O konektor (délka 200 mm) 1x kabelový svazek pro S/D konektor (délka 200 mm) 1x kabelová smyčka pro konektor kodéru (délka 200 mm) 1x kabelová smyčka pro konektor motoru (délka 200 mm) 1x konektor USB typu A na kabel s konektorem mini-USB typu B (délka 1.5 m)

Tabulka 2.2 Objednací kódy kabelových svazků

Vezměte prosím na vědomí, že TMCM-1160 je k dispozici také s krokovými motory NEMA23 nebo NEMA24. Další informace o těchto produktech naleznete v dokumentech PD-1160.

Mechanické a elektrické rozhraní

Rozměry a montážní otvory 

• Rozměry desky řadiče/ovladače TMCM-1160 jsou cca. 60 mm x 60 mm, aby se vešel na zadní stranu 60 mm krokového motoru.
• Maximální výška součástky nad úrovní desky plošných spojů bez protilehlých konektorů je kolem 10.5 mm (včetně propojek pro zakončení RS485 / CAN).
• Maximální výška součástky pod úrovní DPS je kolem 4 mm.
• K dispozici jsou čtyři montážní otvory pro šrouby M3 pro montáž desky buď na krokový motor NEMA23 (dva montážní otvory v protilehlých rozích) nebo NEMA24 (další dva montážní otvory v protilehlých rozích).

Konektory TMCM-1160
TMCM-1160 nabízí sedm konektorů včetně konektoru motoru, který se používá pro připojení cívek motoru k elektronice. Kromě napájecího konektoru jsou zde dva konektory pro sériovou komunikaci (mini-USB konektor a 5pinový konektor pro RS485 a CAN) a tři konektory pro Step/Direction, víceúčelové vstupní/výstupní signály a pro externí kodér.

Víceúčelový konektor nabízí dva univerzální výstupy, dva všeobecné vstupy, dva vstupy pro stop spínače a jeden pro další domovský spínač.
Konektor napájecího zdroje nabízí samostatné vstupy pro ovladač a pro napájení logiky plus vstup pro vypnutí hardwaru. Ponechání vypínacího vstupu otevřeného nebo jeho přivázání k zemi deaktivuje ovladače motorutage v hardwaru. Pro provoz by měl být tento vstup svázán s napájecím objtage.

Označení	Typ konektoru	Typ spojovacího konektoru
Napájecí konektor	JST B4B-EH-A (řada JST EH, 4piny, rozteč 2.5 mm)	Pouzdro konektoru: JST EHR-4 Kontakty: JST SEH-001T-P0.6 Drát: 0.33 mm2, AWG 22
Konektor sériové komunikace	JST B5B-PH-KS (řada JST PH, 5 pinů, rozteč 2 mm)	Pouzdro konektoru: JST PHR-5 Kontakty: JST SPH-002T-P0.5S Drát: 0.22 mm2, AWG 24
Víceúčelový I/O konektor	JST B8B-PH-KS (řada JST PH, 8 pinů, rozteč 2 mm)	Pouzdro konektoru: JST PHR-8 Kontakty: JST SPH-002T-P0.5S Drát: 0.22 mm2, AWG 24
Krokový/směrový konektor	JST B4B-PH-KS (řada JST EH, 4piny, rozteč 2mm)	Pouzdro konektoru: JST PHR-4 Kontakty: JST SPH-002T-P0.5S Drát: 0.22 mm2, AWG 24
Konektor kodéru	JST B5B-PH-KS (řada JST EH, 5piny, rozteč 2mm)	Pouzdro konektoru: JST PHR-5 Kontakty: JST SPH-002T-P0.5S Drát: 0.22 mm2, AWG 24
Konektor motoru	JST B4B-EH-A (řada JST PH, 4piny, rozteč 2.5 mm)	Pouzdro konektoru: JST EHR-4 Kontakty: JST SEH-001T-P0.6 Drát: 0.33 mm2, AWG 22
Mini-USB Konektor	Molex 500075-1517 Vertikální zásuvka Mini USB typu B	Jakýkoli standardní konektor mini-USB

Napájecí konektor
Tento modul nabízí samostatné napájecí vstupy pro digitální logiku (pin 2) a driver/power stage (kolík 1). Oba napájecí vstupy používají společné uzemnění (pin 4). Tímto způsobem je napájení pro řidiče stage může být vypnuto při zachování informací o poloze a stavu při udržování napájení digitální logiky aktivní. Kvůli vnitřní diodě musí být napájení digitální logiky stejné nebo vyšší než budič/výkontage zásobování. Jinak dioda mezi driver/power stagNapájení a napájení digitální logiky mohou zkratovat samostatné zdroje.

+ POUZE DODÁVKA UDRIVER
V případě, že je napájení poskytováno pouze do výkonové části (pin 1), bude napájení logické části distribuovat interní dioda. Pokud tedy nejsou vyžadovány samostatné napájecí zdroje, je možné pouze použít pin 1 a 4 pro napájení modulu. Pokud ano, kolík 2 (logické napájení) a kolík 3 (vstup/VYPNUTÍ) lze propojit, aby bylo možné ovladačitage.

POVOLENÍ OVLADAČE STAGE
Připojte vstup /SHUTDOWN k +UDriver nebo +ULogic, abyste aktivovali ovladačetagE. Ponechání tohoto vstupu otevřené nebo jeho připojení k zemi deaktivuje ovladačetage.
Jako napájecí konektor na desce je použit 4pinový konektor JST EH řady B4B-EH.

	Kolík	Označení	Popis
	1	+VDriver	Modul + ovladač stage vstup napájení
	2	+VLogic	(Volitelný) samostatný digitální logický napájecí vstup
	3	VYPNUTÍ	Vstup pro vypnutí. Připojte tento vstup k +VŘidič nebo +VLogika za účelem aktivace ovladače stagE. Ponechejte tento vstup otevřený nebo jej připojte k zemi
			deaktivuje ovladač stage
	4	GND	Uzemnění modulu (napájení a signální zem)

Tabulka 3.2 Konektor pro napájení

Napájení
Pro správnou funkci je třeba dbát na koncepci a konstrukci napájení. Kvůli prostorovým omezením obsahuje TMCM-1160 přibližně 20 µF / 100 V napájecích filtračních kondenzátorů. Jedná se o keramické kondenzátory, které byly vybrány pro vysokou spolehlivost a dlouhou životnost.

TIPY PRO NAPÁJECÍ KABELY

• Udržujte napájecí kabely co nejkratší.
• Pro napájecí kabely použijte velké průměry.

POZOR!

	Přidejte externí napájecí kondenzátory! Doporučuje se připojit k napájecímu vedení vedle TMCM-2200 elektrolytický kondenzátor značné velikosti (např. 63 µF / 1160 V), zvláště pokud je vzdálenost od napájecího zdroje velká (tj. více než 2-3 m)! Základní pravidlo pro velikost elektrolytického kondenzátoru: c = 1000 × IMOT A Kromě stabilizace výkonu (vyrovnávací paměti) a filtrace tento přidaný kondenzátor také sníží případné objtage špičky, které by jinak mohly vzniknout v důsledku kombinace napájecích vodičů s vysokou indukčností a keramických kondenzátorů. Navíc omezí rychlost přeběhu napájecího zdroje objtage na modulu. Nízké ESR pouze keramických filtračních kondenzátorů může způsobit problémy se stabilitou u některých spínaných napájecích zdrojů.
	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 může je trvale poškodit. Proto vždy před připojením / odpojením motoru odpojte napájení.
	Napájecí zdroj voltage pod horní hranicí 51V! 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 Fehler! Verweisquelle konnte nict gefunden werden.Fehler! Verweisquelle konnte nict gefunden werden. (provozní hodnoty).
	Neexistuje žádná ochrana proti přepólování! Modul zkratuje jakýkoli reverzní napájecí objtage kvůli vnitřním diodám tranzistorů budiče.

Konektor sériové komunikace
Modul podporuje komunikaci RS485 a CAN přes tento konektor.

Rozhraní CAN bude deaktivováno v případě připojení USB z důvodu vnitřního sdílení hardwarových prostředků.

Pro sériovou komunikaci je použit 2mm rozteč 5pinový JST B5B-PH-K konektor.

	Kolík	Označení	Popis
	1	CAN_H	Signál sběrnice CAN (dominantní vysoká)
	2	MŮŽU	Signál sběrnice CAN (dominantní nízká)
	3	GND	Uzemnění modulu (uzemnění systému a signálu)
	4	RS485+	Signál sběrnice RS485 (neinvertovaný)
	5	RS485-	Signál sběrnice RS485 (invertovaný)

Tabulka 3.3 Konektor pro sériovou komunikaci

RS485
Pro dálkové ovládání a komunikaci s hostitelským systémem poskytuje TMCM-1160 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 6.4 Struktura sběrnice
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. TMCM-1160 nabízí vestavěné zakončovací odpory, které lze aktivovat pomocí propojky. U jednotek, které nejsou připojeny na jeden konec sběrnice, musí být propojka odstraněna!
3. POČET UZLŮ:
   Standard elektrického rozhraní RS485 (EIA-485) umožňuje připojení až 32 uzlů k jedné sběrnici. Sběrnicový transceiver použitý na jednotkách TMCM-1160 (SN65HVD485ED) má 1/2 standardního zatížení sběrnice a umožňuje připojení maximálně 64 jednotek k jedné sběrnici RS485.
4. 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. Na rozdíl od zakončovacích odporů je tato síť běžně vyžadována pouze jednou na sběrnici. Některé převodníky rozhraní RS485 dostupné pro PC již tyto přídavné odpory obsahují (např. USB-2-485).
   
   CAN
   Pro dálkové ovládání a komunikaci s hostitelským systémem poskytuje TMCM-1160 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:
5. 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 3.6 Struktura sběrnice CAN
6. 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-1160 nabízí vestavěné zakončovací odpory, které lze aktivovat pomocí propojky (viz kapitola 7). U jednotek, které nejsou připojeny na jeden konec sběrnice, musí být propojka odstraněna!
7. POČET UZLŮ:
   Sběrnicový transceiver použitý na jednotkách TMCM-1160 (TJA1050T nebo podobný) 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).

Víceúčelový I/O konektor
2mm rozteč 8pinový JST B8B-PH-K konektor se používá pro připojení všeobecných vstupů, home a stop spínačů a výstupů k jednotce:

	Kolík	Označení	Popis
	1	OUT_0	Univerzální výstup, otevřený výtok (max. 1A) Integrovaná volnoběžná dioda připojená k +VLogic
	2	OUT_1	Univerzální výstup, otevřený výtok (max. 1A) Integrovaná volnoběžná dioda připojená k +VLogic
	3	V 0	Univerzální vstup (analogový a digitální), +24V kompatibilní Rozlišení při použití jako analogový vstup: 12bit (0..4095)
	4	V 1	Univerzální vstup (analogový a digitální), +24V kompatibilní Rozlišení při použití jako analogový vstup: 12bit (0..4095)
	5	STOP_L	Levý vstup stop spínače (digitální vstup), +24V kompatibilní, programovatelný vnitřní tah na +5V
	6	STOP_R	Pravý vstup stop spínače (digitální vstup), +24V kompatibilní, programovatelný vnitřní tah až +5V
	7	DOMOV	Vstup domovského spínače (digitální vstup), +24V kompatibilní, programovatelný vnitřní tah až +5V
	8	GND	Uzemnění modulu (uzemnění systému a signálu)

Tabulka 3.4 Víceúčelový I/O konektor

Všechny vstupy mají odpor na bázi voltage děliče s ochrannými diodami. Tyto odpory také zajišťují platnou úroveň GND

Pro vstupy referenčního spínače (STOP_L, STOP_R, HOME) lze aktivovat 1k pull-up rezistor na +5V (pro každý vstup zvlášť). Pak mají tyto vstupy výchozí (nepřipojenou) logickou úroveň „1“ a lze připojit externí spínač na GND.

Digitální vstupy STOP_L, STOP_R a HOME
Osmikolíkový konektor TMCM-1160 poskytuje tři digitální vstupy referenčního spínače STOP_L, STOP_R a HOME. Všechny tři vstupy akceptují vstupní signály až +24 V. Jsou chráněni proti těmto vyšším zvtages pomocí svtage odporové děliče spolu s omezovacími diodami proti zvtages pod 0 V (GND) a nad +3.3 V DC.

Obrázek 3.6 Vstupy STOP_L, STOP_R a HOME (zjednodušený vstupní obvod)

Všechny tři digitální vstupy jsou připojeny k palubnímu procesoru a lze je použít jako univerzální digitální vstupy!

Vstupy pro všeobecné použití IN_0 a IN_1
Osmikolíkový konektor TMCM-1160 poskytuje dva univerzální vstupy, které lze použít buď jako digitální nebo analogové vstupy.

VŠEOBECNÉ VSTUPY JAKO ANALOGOVÉ VSTUPY
Jako analogový vstup nabízejí plný rozsah vstupního rozsahu 0… +10 V 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.

Obrázek 3.7 Vstupy pro všeobecné použití (zjednodušený vstupní obvod)

Výstupy OUT_0, OUT_1
Osmikolíkový konektor TMCM-1160 nabízí dva univerzální výstupy OUT_0 a OUT_1. Tyto dva výstupy jsou výstupy s otevřeným odběrem a každý může pohltit až 1 A. Výstupy N-kanálových tranzistorů MOSFET jsou připojeny k volnoběžným diodám pro ochranu proti vol.tage špičky zejména od indukčních zátěží (relé atd.) nad napájecím objtage.

• V případě, že jsou volnoběžné diody připojeny k napájení VDD objtage: žádný ze dvou výstupů by neměl být připojen k žádnému objtage výše zásoba objtage modulu.
• V případě, že výstupy OUT_0/1 slouží ke spínání indukčních zátěží (např. relé apod.), doporučujeme zapojit +Vlogic napájecího konektoru k výstupu zdroje.

Obrázek 3.8 Univerzální výstupy

Krokový/směrový konektor
Pro krokové a směrové vstupní signály se používá 2mm rozteč 4pinový JST B4B-PH-K konektor. Toto je možnost v případě, že se pro konfiguraci ovladačů používá palubní ovladačtage, pouze. Vstup Step/Direction je opticky izolovaný a umožní přímé ovládání driverutage.

Nepřipojujte k tomuto vstupu žádný signál, pokud je použit palubní ovladač pohybu! Jinak by zde připojený krokový nebo směrový signál mohl rušit signály generované na desce.

	Kolík	Označení	Popis
	1	COM	Společné napájení pro vstupy optočlenu (+5V… +24V)
	2	UMOŽNIT	Povolit vstup signálu (funkce závisí na firmwaru)
	KROK	Vstup krokového signálu (připojený ke kroku vstupu IC ovladače TMC262)
	4	SMĚR	Směrový signál (připojený ke vstupu směru IC ovladače TMC262)

Tabulka 3.4 Konektor pro krokové/směrové signály

Krok / Směr / Povolit vstupy
Vstupy Step, Direction a Enable jsou elektricky (opticky) izolovány od napájení a všech ostatních signálů modulu TMCM-1160. Tyto vstupy mají jeden společný referenční vstup COMMON.
Vstup COMMON by měl být připojen ke kladnému napájecímu objtage mezi +5 V a +24 V. Signály krok / směr / povolení mohou být řízeny buď výstupy s otevřeným kolektorem / otevřeným odtokem nebo výstupy push-pull.
V případě push-pull výstupů je COMMON napájení objtage by mělo být stejné / podobné jako vysoký signál objtage úroveň ovladačů push-pull.

Obrázek 3.9 Krok / Směr / Povolit vstupy

Konektor kodéru
Modul podporuje externí inkrementální a/b/n enkodér přes tento konektor. Externí enkodér může být použit jako doplněk nebo jako alternativa k internímu / palubnímu sensOstep enkodéru.
2mm rozteč 5pinový JST B5B-PH-K konektor se používá pro přímé připojení externího kodéru se signály TTL (+5 V push-pull) nebo s otevřeným kolektorem:

	Kolík	Označení	Popis
	1	GND	Uzemnění modulu (uzemnění systému a signálu)
	2	+5V	+5V napájecí výstup pro obvod externího kodéru (100 mA max.)
	3	ENC_A	Kódování vstupu kanálu (interní pull-up)
	4	ENC_B	Vstup kanálu b kodéru (interní pull-up)
	5	ENC_N	Volitelný kodér n / vstup indexového kanálu (interní pull-up)

Tabulka 3.5 Konektor pro externí inkrementální kodér

Vstupy kodéru
TMCM-1160 nabízí vyhrazený vstup kodéru pro inkrementální a/b kodéry s volitelným n/indexovým kanálem.
Snímače se signály +5 V push-pull (TTL) nebo signály s otevřeným kolektorem (onboard pull-up) mohou být připojeny přímo. Tento konektor nabízí napájecí výstup +5 V pro napájení obvodu kodéru. Z tohoto výstupu lze odebírat až 100 mA.
Možností je připojení externího kodéru. Externí kodér může být použit jako doplněk nebo alternativa k internímu kodéru sensOstep.

Obrázek 3.9 Vstupy a/b/n kodéru

Konektor motoru
Obě vinutí cívky motoru (bipolární krokový motor) jsou připojena ke konektoru motoru.

	Kolík	Označení	Popis
	1	OA1	Cívka motoru A
	2	OA2	Cívka motoru A
	3	OB1	Cívka motoru B
	4	OB2	Cívka motoru B

Obrázek 3.3 Konektor motoru

TMCM-1160	Motor Q5718
Pin konektoru motoru	Barva kabelu	Cívka	Popis
1	Černý	A	Cívka motoru A kolík 1
2	Zelený	A-	Cívka motoru A kolík 2
3	Červený	B	Cívka motoru B kolík 1
4	Modrý	B-	Cívka motoru B kolík 2

Mini-USB konektor
Na desce je k dispozici standardní 5pinový konektor mini-USB. Tento modul podporuje připojení USB 2.0 s plnou rychlostí (12 Mbit/s).

Poznámka:

• Integrovaná digitální logika jádra (hlavně procesor a EEPROM) bude napájena přes USB v případě, že není připojeno žádné jiné napájení. Připojení USB lze použít k nastavení parametrů / stahování programů TMCL nebo k provádění aktualizací firmwaru, když je napájení modulu (a zbytku stroje) vypnuto nebo není připojeno.
• Rozhraní CAN bude deaktivováno, jakmile se připojí USB z důvodu interního sdílení hardwarových prostředků.

	Kolík	Označení	Popis
	1	V-BUS	+5V napájení z hostitele
	2	D-	údaje –
	3	D+	Data +
	4	ID	Nepřipojeno
	5	GND	Uzemnění modulu (uzemnění systému a signálu)

Tabulka 3.6 Mini USB konektor
Pro dálkové ovládání a komunikaci s hostitelským systémem poskytuje TMCM-1160 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-1160 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 kabelu USB 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 +5 V i při provozu s vlastním napájením z USB v závislosti na voltage úroveň této nabídky.

V tomto provozním režimu nejsou možné pohyby motoru. Proto připojte napájecí konektor a přepněte do režimu provozu s vlastním napájením USB.

Propojky

Většina nastavení desky se provádí pomocí softwaru. Nicméně pro konfiguraci jsou k dispozici dva jumpery.

Obrázek 4.1 Ukončení sběrnice RS485 a CAN

Ukončení sběrnice RS485
Součástí desky je odpor 120 Ohm pro správné ukončení sběrnice rozhraní RS485. Když je tato propojka sepnutá, odpor bude umístěn mezi dvě diferenciální sběrnice RS485+ a RS485-.

Ukončení sběrnice CAN
Deska obsahuje odpor 120 Ohm pro správné ukončení sběrnice rozhraní CAN. Když je tato propojka uzavřena, odpor bude umístěn mezi dvě diferenciální sběrnice CAN_H a CAN_L.

Obnovit výchozí tovární nastavení

Je možné resetovat PD-1160 do továrního 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 podložky na spodní straně desky (viz obrázek 5.1).

Obrázek 5.1 Obnovení továrního nastavení

PROVEĎTE NÁSLEDUJÍCÍ KROKY:

1. Napájení vypnuto a kabel USB odpojen
2. Krátké dvě podložky, jak je vyznačeno na obrázku 5.1
3. Napájecí deska (pro tento účel stačí napájení přes USB)
4. Počkejte, dokud nezačnou rychle blikat červené a zelené LED diody na desce (to může chvíli trvat)
5. Deska pro vypnutí (odpojte kabel USB)
6. Odstraňte zkrat mezi podložkami
7. Po zapnutí napájení / připojení USB kabelu byla všechna trvalá nastavení obnovena na výchozí tovární hodnoty

Palubní LED

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 blikat a červená LED by měla zhasnout.
Pokud v desce není naprogramován platný firmware nebo během aktualizace firmwaru svítí červená a zelená LED trvale.

Obrázek 6.1 Diody LED na desce

CHOVÁNÍ LED SE STANDARDNÍM FIRMWAREM TMCL

Postavení	Označení	Popis
Tlukot srdce	Běh	Během provozu bliká zelená LED.
Chyba	Chyba	Pokud dojde k chybě, rozsvítí se červená LED.

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!

VŠEOBECNÉ PROVOZNÍ HODNOCENÍ MODULU

Symbol	Parametr	Min	Typ	Max	Jednotka
+VDriver / +VLogic	Napájení voltage pro provoz	9	12, 24, 48	51	V DC *)
IUSB	Napájecí proud USB při napájení ze sběrnice USB (+5V napájení USB)		70		mA
ICOIL_peak	Proud cívky motoru pro vrchol sinusové vlny (regulovaný chopperem, nastavitelný pomocí softwaru)	0		4	A
ICOIL_RMS	Trvalý proud motoru (RMS)	0		2.8	A
DODÁVKA	Napájecí proud		<< ICOIL	1.4 * ICOIL	A
TENV	Teplota prostředí při napájení +48 V a jmenovitém proudu (100% pracovní cyklus, není vyžadováno nucené chlazení)			40	°C
TENV	Teplota prostředí při napájení +24V a jmenovitém proudu (100% pracovní cyklus, žádné nucené chlazení požadovaný)			50	°C

Tabulka 7.1 Obecné provozní parametry modulu

• Pozor: kvůli vnitřní diodě mezi VDriver a VLogic by VLogic měl být vždy stejný nebo vyšší než VDriver.

VŠEOBECNÉ PROVOZNÍ HODNOCENÍ VSTUPU KROK/SMĚR

Symbol	Parametr	Min	Typ	Max	Jednotka
VCOMMON	Napájecí objemtage pro společný napájecí vstup pro krok, směr a povolení (vstupy mají zápornou logiku)		5…24	27	V
VSTEP/DIR/ENABLE_O N	Signální voltage na vstupu kroku, směru a povolení (aktivní, optočlen zapnutý)	3.5	4.5…24	30	V
VSTEP/DIR/ENABLE_OF F	Signální voltage na vstupu kroku, směru a povolení (neaktivní, optočlen vypnutý)	-5.5	0	2	V
VSTEP/DIR/ENABLE_O N	Proud optočlenu při zapnutí (interně regulovaný)		6…8		mA
fSTEP	Kroková frekvence			1 *)	MHz

Tabulka 7.2 Provozní parametry vstupu Krok/Směr

• Maximální frekvence pro krokové signály na úrovni +5 V TTL je s 50 % střídou.

PROVOZNÍ HODNOCENÍ VSTUPŮ/VÝSTUPŮ PRO VŠEOBECNÉ ÚČEL

Symbol	Parametr	Min	Typ	Max	Jednotka
VSTOP_L/R/HOME	Vstupní objemtage pro STOP_L/R/HOME	0		24	V
VSTOP_L/R/HOME_L	Nízká hladina objtage pro STOP_L/R/HOME	0		1.3	V
VSTOPL/R/HOME_H	Vysoká úroveň svtage pro STOP_L/R/HOME (interní programovatelný 1k pull-up až +5V)	3		24	V
VIN_0/1_digital	Vstupní objemtage pro IN_0 a IN_1 při použití jako digitální vstup	0		24	V
VIN_0/1_analog	Vstup plného rozsahu objtage pro IN_0 a IN_1 při použití jako analogový vstup	0		10	V
VIN_0/1_L	Nízká hladina objtage pro IN_0 a IN_1 při použití jako digitální vstup (interní 10k pull-down)	0		1.3 *)	V
VIN_0/1_H	Vysoká úroveň svtage pro IN_0 a IN_1 při použití jako digitální vstup	3 *)		24	V
VOUT_0/1	svtage na výstupu s otevřeným kolektorem	0		VLOGIC + 0.5**)	V
IOUT_0/1	Výstupní odběrový proud na výstupech s otevřeným kolektorem			1	A

Tabulka 7.3 Provozní jmenovité hodnoty vstupů/výstupů pro všeobecné použití

• tento svtage je programovatelný (interní 12bitový ADC)
• omezeno na dodávku modulu objtage + 0.5 V díky integrované volnoběžné diodě mezi univerzálním výstupem a napájením modulu objtage

Popis funkce

TMCM-1160 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. Společná dodávka objtagjsou +12VDC / +24VDC / +48VDC. 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-1160:

• 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.

Obrázek 8.1 Hlavní části TMCM-1160

TMCM-1160 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-1160 Firmware Manual.

Provozní popis TMCM-1160

Výpočet: Rychlost a zrychlení vs. Microstep a Fullstep Frequency
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 výchozí hodnota maximálního zrychlení = 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
Pro výpočet úplné frekvence kroku z frekvence mikrokroku je třeba frekvenci mikrokroku vydělit počtem mikrokroků na celý krok.

Změna frekvence pulzů za časovou jednotku (změna frekvence pulzu za sekundu – zrychlení a) je dána vztahem

Výsledkem je 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 celých kroků 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
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.

Historie revizí

Revize dokumentu

Verze	Datum	Autor GE – Göran Eggers SD – Sonja Dwersteg	Popis
0.91	2012. května 03	GE	Počáteční verze
1.00	2012-JUN-13	SD	První úplná verze včetně následujících kapitol:  Obnovit výchozí tovární nastavení, LED diody
1.01	2012-ČERVEN-27	SD	Obrázek 3.6 (všeobecné vstupy) opraven.
1.02	2013-ČERVEN-08	SD	Kapitola 3.2.1.1 aktualizována

Tabulka 11.1 Revize dokumentu

Revize hardwaru 

Verze	Datum	Popis
TMCM-1160_V10	2011-ČERVEN-20	Počáteční verze
TMCM-1160_V11	2012. ledna 24	Vstupy IN_0 a IN_1 lze také použít jako analogové vstupy

Tabulka 11.2 Revize hardwaru

Reference

• [TMCM-1160 TMCL] TMCM-1160 TMCL Firmware Manual
• [TMC262] Technický list TMC262
• [TMC429] Technický list TMC429
• [TMCL-IDE] Uživatelská příručka TMCL-IDE
• [QSH5718] QSH5718 Manuál
• [QSH6018] QSH6018 Manuál

Viz www.trinamic.com.

Dokumenty / zdroje

Ovladač 1160osého krokového ovladače TRINAMIC TMCM-1 [pdfNávod k obsluze TMCM-1160 1osý ovladač krokového ovladače, TMCM-1160, ovladač 1osého krokového ovladače, ovladač krokového ovladače, ovladač ovladače

Reference

• Uživatelská příručka