H1

Image
H1 CNC Ovladač
(3D, kompaktný, PWM -s riadením prúdu krokových motorov)
 
Image
 
H1 CNC ovladač je kompaktná elektronika vyvynutá na báze  Profi2 ovladača. Po zapojení zdroja napätia, koncových spínačov a motorov je pripravený na prácu.  Ovladač je stavaný na tri osi obsahuje časť digitálneho zdroja (stabilizátor a filter). Prenos sily je optimalizovaný na rýchlosť motorov (ultrarýchly konečný stupeň z FET - ov), a tak umožňuje dosiahnutie vyšších rýchlostí.
 
Image
Image
Image
Image
Image
Image Image

 
 
Hlavné technické dáta:
  • 3 osí (3D), Step/Dir systém, CNC ovladač pre krokové motory,
  • Unipolárne, 2 fázové krokové motory (ultra fast delay FET prenos sily),
  • Polovičný krok,
  • Regulované stabilizovanie výkonu (DSP* algoritmus),
  • Dvojsmerný port pre komunikáciu s PC,
  • Nastavovanie prúdu pre jednotlivé osi pomocou trimrov,
  • 0.1A - 4.7A / -regulácia prúdov na jednotlivé fázi,
  • Maximálne napätie motorov: 50V,
  • Maximálny Tuning ukazovatel: max. 25× (v závislosti od indukcie motorov),
  • Automatická spätná regulácia prúdu motorov pri držaní (softvér),
  • Sínusoidná krivka riadenia prúdu, z dôvodu poklesu aktívnej rezonancie motorov
  • Ľahké uvedenie do prevádzky (Jumper Setup),
  • Výkonnosť krokovania viac ako 35000 Step/sec/os ,
  • Nezávislé DSP - spracovanie znakov po osiach,
  • 1 ks reléový výstup (max. 230V, 3A),
  • 5 ks Schmitt-trigger vstupov na softvérové spracovanie,
  • ICP prípojky (Firmware/DSP - možnosť obnovenia),
  • Pre Mach2 & 3 optimalizovaný DSP algoritmus,
  • Odrušenie,
  • Obojstraný galvanizovaný plošný spoj, s časti SMD .

*DSP= Digital Signal Processing (digitálne spracovanie znakov).

 
 
Oboznámenie:
 
H1 CNC ovladač je možné použiť pre 1, 2 a 3-osé stroje - nie je potrebné zapojiť všetky osi. Použitím dvoch  H1 ovladačov a dvoch LPT portov je možné s konštruovať aj 6 osí stroj, ktorý je možné ovládať pomocou Mach3.  Je možné zapojiť na jednú os dva motory paralelne.
 
(paralelné zapojenie motorov nie je možné)
 

Použitelné motory: Krokové, 2-fázové motory (5, 6 alebo 8 vývodov). Zdroj napätia musí mať dve nezávislé napätia.

I. 9-15V  DC, aspoň 1000uF filter - pre digitálnu časť (max. 200mA),
II. Pre motory výkonný  DC (filtrovaný) zdroj.

 

Dve nezávislé napätia môžu pochádzať z nezávislých transformátorov alebo aspoň  z nezávislých vinutí. Zdroje by mali byť chránené poistkou proti skratu.

 

Doporučený zdroj napätia pre H1 ovladač ( kompaktný a odrušený):

Image

 


 
 
Vstupy a výstupy:
 
Image

5 vstupov pre slobodne programovateľné funkcie

 

H1 ovladač obsahuje nezávislé kontaktné relé (MILL ). Relé max. 230V a 3A je schopné spínať. Je možné ho použiť podľa použitého softvéru a stroja na spínanie napr. obrábacieho motora. 5 vstupov je možné použiť , ako koncové spínače, snímanie 0 -vého bodu, digitalizovanie a pod. Spracovanie je v plnej miere na použitom softvéry.


 

PC - H1 pripojenie: 

Image

 

Ovladač komunikuje s PC cez LPT port. Doporučená dĺžka kábla je do 3m.  V PC BIOS-e EPP (prípadne SPP) mód je potrebné nastaviť!  Akýkoľvek  CNC riadiaci softver je použiteľný ale musí spľňať nasledovné podmienky:

- Step/Dir systémové riadenie,
- Komunikuje cez LPT port.
- Má voľne nastaviteľné bity.
- Nevyžaduje vonkajší  un. impulzný generátor.

 

Použiteľné programy:
Mach3 (doporučený); Mach2; KCam4; TurboCNC, atď.

 

Image

 

H1 ovladač a jeho minimálne Step/Dir časovanie:

Step - šírka znaku: min. 20uS
Dir - znak . 5uS

Najvhodnejší na toto je Mach3 na ten bol ovladač optimalizovaný. 

 

Najvhodnejšie na testovanie vstupov a výstupov je použit Mach 3 - okno diagnostika:

 

Image

 


 

Uvedenie do prevádzky: (zmontovaný a testovaný ovladač)

Image

Mechanické prevedenie, umiestnenie:

Plošný spoj má rozmery 170×115mm, uchytáva sa  štyrmi skrutkami M3, za použitia vymedzovacích podložiek. Ovladač sa zahrieva intenzívnejšie ako starý Profi 1. Do 2A postačuje chladič (samozrejme pri dostatočnej cirkulácii vzduchu.). Nad 2A doporučujem ventilátor. Chladič je dobré uzemniť kôli ruchom. Spájanie vedení by sa nemalo realizovať v nasúvacích konektoroch. Tienenie nie je povinné, ale môže byť užitočné pri digitálnom zdroji, alebo konc. spínačoch. Tienenie je najvhodnejšie napojiť na konektor P7 - GND. Pri vstavaní do skrinky treba dbať na to aby bol prístup k trimrom aj počas prevádzky!

 


 

Zdroje napätia:

Je potrebné dvojaké napätie:
- Digitálny zdroj sa pripája na: SK1, nezameniť polaritu prosím,
- Zdroj motorov sa pripája na: SK9, nezameniť polaritu prosím.

Prúdoví okruh ovladača by mal mať určitý prebytok preto je potrebné dôkladne naplánovať napätia motorov! Doporučené napätie motorov, v závislosti na menovitom napätí motorov:

Image

Pri motore s menovitým napätím napr.: 1,25V urobíme priemer medzi dvomi susednými hodnotami (25V a 40V)  ( 1.25V=28.75V). V takomto prípade volíme napr.: 24V transformátor, usmernený a filtrovaný nám dá v nezaťaženom stave 33V!

Pri rôznych motoroch sa musíme samozrejme riadiť tým najslabším!

Motorový zdroj ba nemal byť spínaný zdroj! - Dochádza k rušeniu.

Negatív jedného a druhého zdroja sa musí spájať len cez  plošný spoj ovladača!

 


 

Zapojenie a nastavenie motorov:
Pri zapojení by sme mali použiť čo najkratšie vedenie a dbať na kvalitu a uchytenie vedenia, pretože prípadný skrat môže mať za následok poškodenie ovladača.

Pripojenie:
- A motor:
SK2 a SK3 
- B motor:
SK4 a SK5 
- C motor:
SK6 a SK7 

3 motory nemusia byť rovnaké. Pri výbere treba zohľadniť fakt, že budú napájané z jedného zdroja, zaťaženie musí byť max 4,7A na fázu a musia byť unipolárne,( 5,6alebo 8 vývodov)

 

6 vývodové 2 fázové unipolárne motory sa napájajú nasledovne:

Image

Jednotlivé konce vinutí sa zisťujú ohmmetrom, ich zámena vedie ku chybnému krokovaniu. Existujú podobné motory s piatimi vývodmi. Pri nich sú spojené stredy vynutí vo vnútri motora. Takéto motory sa zapájajú tak isto, s tým že ten jeden stredný vývod zapojíme namiesto niektorého stredu. (červený vývod na kresbe). Tu sa ale meraním nedajú zistiť jednotlivé konce a preto je potrebné robiť pokusy.

8 vývodový motor (univerzálny), 2 fázový najskôr prepojíme tak aby zodpovedal 6 vývodovému a potom pokračujeme podľa predchádzajúcich inštrukcií.

Image

Pri 8 vývodových motoroch je veľmi dôležité správne prepojenie. Pri motoroch, kde poznáme dodávateľa je možné si toto prepojenie zistiť. V iných prípadoch je potrebné zisťovať pomocou pokusov a meraní.

 


 

 Nastavenie motorov:

Pre všetky tri motory je možné nastaviť samostatne rôzny krokovací prúd,  a prúd ktorý zabezpečuje prídržný moment v kľude. Prúd krokovania sa nastavuje trimrom. Prídržný moment pomocou konektorov. Motory sú nazvané A,B,C.

Image

 


 

Pri zapojení motorov je potrebné urobiť:

- Je potrebné skontrolovať zapojenia a hlavne aby nedošlo ku skratu!
- STEP (A Step, B Step, C Step) Na trimroch-potenciometroch je potrebné nastaviť menovitý prúd motorov. Týmto prúdom budú motory budené počas krokovania. Malým skrutkovačom točíme trimrom v smere hodinových ručičiek až k dorazu, tu je hodnota 0,1A, potom opačným smerom a tam pri doraze je hodnota 4,7A. Potom si stupnicu podelíme rovnomerne, buď opticky alebo ryskami a nastavíme požadovanú hodnotu. Keď že ide o unipolárne zapojenie - znamená to, že jednotlivé cievky sa medzi sebou prepínajú. To znamená, že hodnota prúdu fázi je v tomto prípade taká istá ako hodnota prúdu vynutia.  Na trimri sa teda nastavuje hodnota prúdu vynutia. Pri našich motoroch je táto hodnota uvedená v tabuľkách. 

Image

Ovladač nie je chúlostivý na presnú hodnotu prúdu. Preto prístrojové meranie nie je potrebné. Počas chodu je však možné nastavovanie doladiť. Motory dostatočne chladené je možné poháňať aj trochu vyšším prúdom. Motory sa počas prevádzky zohrievajú. Prípustná hodnota je do cca 60°C. V prípade, že by toto zohrievanie bolo vyššie je potrebné buď znížiť hodnotu prúdu alebo namontovať prídavné chladenie (ventilátor).

Ovladač drží stojace motory v pevnej pozícii (prídržný moment). Túto silu je možné nastavovať v 3 stupňoch. Je to percentuálny pomer k prúdu nastavenému trimrom. Táto hodnota je dobrá vtedy, keď nám čo najmenšie budenie ešte zabezpečí pevné držanie pozície. To môžeme skontrolovať ručne keď potočíme os, motory nemusia klásť veľký odpor, ale musia držať pozíciu.

Táto hodnota sa nastavuje na konektoroch Config. Po každom prestavení je potrebné znova spustiť ovladač.

Na konektoroch (A Config, B Config, C Config) sú možné tieto kombinácie:

Image

Prvú nohu konektora označuje biela bodka

 


 

Status LED kontrolky:

Jednotlivé nastavenia je možné kontrolovať aj podľa Status LED. Svetlá a tmavá LED-ka odzrkadluje kľudovú
silu budenia. Keď motor vypneme LED - ka svieti.

 

Vstupy:

Päť vstupov  (P7- konektor), je pripravený pre spínacie kontakty. Spoločná noha GND je 6.  Tieto vstupy je možné použiť na čokoľvek, čo nám umožňuje riadiaci softvér - samozrejme ho podľa toho treba aj nastaviť. Keď sa nezapoja nič sa nedeje.

Image

 

Jedno z možných zapojení.

 

Image

 

Zapojenie samo o sebe neplní žiadnu funkciu - je potrebné nastaviť aj riadiaci CNC program!

Tieto pokyny z týchto spínačov spracúva PC nie ovladač.

Je dobré tieto vstupy realizovať tieneným vedením!

 


 

Softvér:

Na riadenie programu je potrebné aj to aby riadiaci CNC program bol správne nastavený! Všetky vstupy a výstupy  (invertované nie) v okne  LowActive - fajky nemajú byť označené. To platí pri Mach programoch!

Táto tabuľka určuje nastavenie LPT portu. Tieto hodnoty je potrebné nastaviť v CNC programe! /Config - Port and Pins/  - táto tabuľka je platná pre H1 zakúpené do 30.10.2007 .

Image

Od 1.11.2007 obsahuje H1 nové nastavenie pinov. Je to verzia DSP1.4 a stalo
sa to preto aby bol ovladač kompatibilný s programom Win-PC-NC. A teda platí
nasledovné zapojenie pinov:

Image

Pre správne a efektívne fungovanie je potrebné nastaviť ešte veľa hodnôt, ale tieto patria do popisu daného softvéru!

Pre zjednodušenie nastavení je tu niekoľko súborov na stiahnutie, ktoré obsahujú základné nastavenia. Súbor je potrebné po rozbalení inštalovať do adresára Mach3.

Samozrejme kalibráciu a rýchlosti je potrebné prispôsobiť Vašej mechanike.

Platné do 30.10.2007

Bez koncových spínačov, Setup01
S koncovými spínačmi, Setup02

Platné po 1.11.2007

S koncovými spínačmi, Setup03

 


 

Dôležité:

Pri programe Mach2 sú potrebné tieto nastavenia:

Image

 

Pri programe Mach3 sú potrebné tieto nastavenia:

Image

 

V prípade Mach3 sa oplatí zapnúť funkciu Sherline 1/2 Pulse mode, ovplyvňuje presnosť a stabilitu zariadenia!

 


 

Montáž DPS - plošných spojov:

Montáž doporučujem iba odborníkom.

Stavebnica neobsahuje DSP - programovací softver. Ten sa nepredáva.

FET transistory je potrebné elektricky izolovať od chladiča. Je dobré po inštalácii premerať ohmmetrom.