Diseno de la Tarjeta Controladora Micro-Step Unipolar "Mardus-Kreutz"

[kreutz]

Tarjeta Controladora Micro-Step Unipolar Mardus-Kreutz

Hola a todos;

He aqui la foto de nuestra controladora, todavia todavia estamos en la fase de pruebas pero queria compartir nuestro progreso con ustedes.

El thread en ingles para este diseno es: http://www.cnczone.com/forums/showthread.php?t=25361

Al final de las pruebas pondremos a su disposicion el codigo de programacion del micro-controlador y los esquematicos actualizados asi como toda la informacion necesaria para que ustedes mismos puedan mandar a fabricar sus tarjetas.

El diseno de la tarjeta surgio de las preguntas de nuestro amigo Mardus (de Serbia) en el Foum en ingles, (para los que no entienden ingles, el "thread" comienza con la pregunta de Mardus del por que no habian controladoras Unipolares de Micro-step y las explicaciones de cual es el principio de funcionamiento), y continua con nuestro mutuo acuerdo de colaboracion en el diseno y construccion de una tarjeta controladora de calidad profesional con componentes discretos (es decir, sin usar circuitos integrados disenados especialmente con este proposito) y nuestra decision de compartir el diseno sin fines de lucro, (de ahi el nombre: Mardus-Kreutz).

Caracteristicas principales

Hasta 80 volt y 8 Amperes por fase
Modo Micro-Step: Full Step, Half-Step, 1/4, 1/5, 1/8, 1/10 y 1/16
Reduccion de corriente seleccionable despues de 3 segundos de inactividad
Interface aislada opticamente tipo STEP-Direction (activa "Low")
Transicion automatica a forma de onda Full-step (totalmente sincronizada) a 5 RPS (aprox 300 rpm) y viceversa durante deceleracion.
Empleo opcional del modo Micro-step de maximo torque (en estado experimental todavia)

[pedroyeladiaz]

se ve muy bien amigo, la pregunta es ¿en que te puedo ayudar?
el proyecto es muy interesante

[kreutz]

En estos momentos estamos en la fase de pruebas, todavia hay que hacer algunos ajustes en los tiempos "Blanking time" y no tenemos mucho tiempo ni diferentes motores disponibles para las pruebas.

Todo aquel que tenga tiempo, al menos un motor unipolar (de 1 ampere o mas), un soldador, un osciloscopio y ganas de ayudar es bienvenido!! Lo que necesitamos son oscilogramas de las corrientes a distintas velocidades para poder hacer ajustes generales a los parametros programados. Tambien son necesarias pruebas de torque versus rpm.

Gracias por tu ofrecimiento.

[kreutz]

El codigo fuente del "Translator" (escrito en BASIC para que sea facilmente entendible) esta listo para publicar. Las pruebas en el "Lab" han salido muy bien. Esta escrito para el microcontrolador Atmel AVR ATtiny2313. Ha sido probado exitosamente hasta 28Khz con la version "Demo" de Mach2.

Cualquier interesado en probarlo o revisarlo puede enviarme un PM solicitando el file en binario, hexadecimal o la version en BAS para el compilador BASCOM AVR. Yo use el sistema de desarrollo de Atmel (STK500) que es bien barato y funcional.

Kreutz

[kreutz]

Tarjeta Controladora Micro-Step Unipolar Mardus-Kreutz

Aqui estan los Diagramas de la tarjeta y PCB de la parte de potencia para los que pudieran estar interesados.

[kreutz]

Tarjeta Controladora Micro-Step Unipolar Mardus-Kreutz

Este es el codigo fuente para la Revision 01i del software para el microcontrolador Amel ATtiny2313. (Los comentarios del codigo estan en ingles.), por favor, lo unico que pedimos a cambio son sus opiniones y resultados de las pruebas que hagan. Si necesitan el file en bin, hex o BAS (para el compilador BASCOM AVR), manden un mensaje privado con su direccion de e-mail

Gracias.

[Giacco]

Saludos kreutz, Tengo una duda que estoy seguro que me la puedes aclarar, la tarjeta Mardus-Kreutz que estas diseñando tal como otras tarjetas comerciales vienen con un micro-controlador, mi punto es: si estas conectando una tarjeta a un PC que la controla mediante un software específico, cual es la razón de adicionarle un micro a la tarjeta y no hacer todo el procesamiento y cálculos en la PC?

[kreutz]

Uso del "Translator Rev01i" para manejar motores bipolares

El "translator" es el alma de la tarjeta controladora, su funcion es convertir los pulsos de Step y Direccion en la secuencia de comandos para controlar la parte de potencia (manejo de corrientes) para proporcionar las corrientes necesarias a los enrollados del motor en la secuencia correcta.

En nuestro caso el "translator" es el que proporciona la funcionalidad "Microstep", que es el proposito del diseno original.


He de destacar que el "translator" con el codigo fuente actual trabaja igualmente bien para motores bipolares, solo hay que cambiar la parte de potencia. El diseno se hizo con el proposito de que sea modular. Solo hay que disenar una tarjeta de potencia para motores bipolares y ese es el proximo paso.

No hemos querido utilizar la via "facil" de usar circuitos integrados de potencia ya hechos con este proposito porque de esa forma no se aprende a disenar, solo se aprende a ensamblar y leer hojas de datos de los fabricantes. Ademas, esos componentes no se encuentran facilmente ( o baratos) en muchos paises.

Sabemos que muchos de ustedes no pretenden "aprender a disenar" circuitos electronicos, pero queremos atraer a este foro a aquellos que si lo desean para que sirvan de apoyo y ayuda para todos ustedes. Por eso tambien disenaremos algunas interfaces usando circuitos de potencia bipolares como el L298 (hasta 2 amperes) y el L6203 (hasta 4 amperes), porque seran mas sencillas y faciles de ensamblar por ustedes mismos, pero pedimos su colaboracion en esta tarea porque ni Mardus ni Yo tenemos mucho tiempo disponible.

[kreutz]

Giacco;

Creo que conteste tu pregunta en el post anterior, pero aqui va una explicacion mas detallada.

El programa del PC convierte la secuencia de comandos en codigo G en una secuencia de pulsos (Step y Direccion) adecuados para manejar cada eje, de forma que tu maquina se mueva sincronizadamente a las posiciones adecuadas.

La funcion de la tarjeta controladora es aceptar esa secuencia de pulsos (Step y Direccion) y convertirlas en la secuencia correcta de corrientes por los enrollados de tus motores. El microcontrolador es el encargado de hacer esto en esta ultima, aunque en muchos casos se utilizan circuitos integrados disenados con ese proposito exclusivamentre o FPGAs (que son arreglos de compuertas logicas programables), estos ultimos proporcionan mayor funcionalidad que los microcontroladores pero son un poco mas complejos de programar.

El PC es completamente capaz de manejar las etapas de potencia directamente pero serian necesarios mas puertos de entrada-salida, porque, por ejemplo, con el puerto paralelo no podrian manejarse mas de dos etapas de potencia a la vez o, si multiplexamos las salidas, haria mas compleja la parte de potencia, siendo necesario un circuito de "Translation" de nuevo. Tambien es necesario conocer que el sistema operativo Windows no es muy "amigable" con mantener la sincronizacion en tiempo de las senales de salida por los puertos fisicos puesto que no fue disenado para "control", el uso de sistemas operativos como DOS o Linux permite mayor control y precision en los tiempos de excitacion de los pines de salida y por lo tanto mayor velocidad para los motores.

[kreutz]

Giacco;

Existe otra razon y es "compatibilidad"; Las companias que disenan los programas de control accesibles (economicamente) practicamente han adoptado como interface universal el puerto paralelo del PC y por consiguiente el modo Step-direction que permite un uso mas eficiente del mismo para manejar multiples ejes y recibir senales de "status".

Otras companias que venden paquetes "integrados" (software y hardware) comercialmente, tienen interfaces privadas y pueden utilizar el puerto serie, TCP-IP, puerto USB, interfaces SCSI o tarjetas PCI o ISA adicionales que sirven con el proposito de "translation".

[edecalho]

kreutz.... estoy sonado.... en el Uruguay no se consigue el microcontrolador ni la placa de desarrollo ni tampoco los transistores de potencia....

Lamentablemente me quedo con las ganas...

Eduardo

[kreutz]

Eduardo;

Yo mande a hacer 3 placas de circuito impreso para las pruebas, Mardus tiene otras tres. Yo no tengo equipo de CNC (ni espacio para poner uno, ni ganas de aguantar las quejas de mi esposa por el reguero...), asi que por ser el primero que lo solicita, tan pronto como yo termine de hacer las pruebas te puedo mandar las tarjetas mias, solo una va a estar ensamblada, te puedo mandar tambien los componentes que no consigas, para que tu ensambles las otras dos, puesto que los tengo aqui tambien.

No me comprometo a hacer lo mismo para todos porque no tengo mucho tiempo libre y no me gusta quedar mal, pero tratare de ayudar en lo que pueda.

Mandame un e-mail con tu direccion cuando tengas un tiempo.