ZINTEGROWANY STEROWNIK LPT 3D (opis wer.1.1a)
W skład kompletu wchodzi płyta główna, płytka bazowa frezarki, kabel łączący płytę
główna z płytką bazową frezarki, kabel łączący płytę główną z komputerem oraz dokładna
dokumentacja techniczna całości.
Projektując ten zintegrowany sterownik CNC 3D kierowałem się swoim wieloletnim
doświadczeniem w budowie frezarek CNC jak i prośbami moich klientów, którzy chcą
samodzielnie zbudować frezarkę CNC a nie zawsze radzą sobie z elektroniką, a bez tego nawet
najlepiej wykonana mechanika pozostanie  martwa . Jest to sterownik trzech bipolarnych silników
krokowych. Można się tu spierać co lepsze krokówka czy serwo. Na pewno lepsze są serwa, bo
pracują z kontrolą zwrotną, jednak coś za coś. W wypadku krokówek praktycznie po włączeniu od
razu silniki działają poprawnie i nie wymagają regulacji. Należy jedynie pamiętać, że krokówki
mogą się kręcić do pewnej prędkości, poza którą zaczną gubić kroki. Jeżeli tej granicy nie
przekroczymy możemy być pewni, że nawet najbardziej złożona praca zostanie wykonana
poprawnie i nie zniszczymy materiału. Przy zastosowaniu serw trzeba całość odpowiednio
okablować, następnie skonfigurować przy pomocy odpowiedniego programu, co dla osób
nieznających tej tematyki jest bardzo trudne, a czasami wręcz niemożliwe. Przykładem tego może
być popularny i dobrze pracujący sterownik serwa  UHU . Z praktyki wiem ile on sprawia
kłopotów i rozczarowań dla osób zaczynających swoją przygodę z CNC, a stosujących  UHU .
Osobiście uważam, że lepiej zastosować silnik krokowy niż z
le podłączone i skonfigurowane
serwo.
Zestaw został tak zaprojektowany aby posiadał bardzo dobre parametry ( praca w mikro
krokach ), był przejrzysty, łatwy w podłączeniu, konfiguracji, serwisie, a dla osób bardziej
zaawansowanych w elektronice umożliwiał jego dalszą rozbudową. Całość jest zmontowana na
wysokiej jakości dwustronnych płytkach PCB z metalizacją otworów, a całość pokryta dwustronnie
solder maską wraz z opisem.
Układy scalone stopni mocy montowane są w specjalnych precyzyjnych dwurzędowych
podstawkach. Rozwiązanie to w przypadku spalenia się układu stopnia mocy silnika, umożliwia
jego wymianę jedynie przy użyciu śrubokręta. Nie życzę nikomu aby to musiał robić, ale
najczęściej popełnianym błędem jest niewłaściwe podłączenie przewodów silnika lub zwarcie
wyjść. Aby uprościć i zminimalizować do minimum możliwość popełnienia błędu i uszkodzenia
układu stopnia mocy silnika, zaprojektowałem płytkę bazową frezarki połączoną z płytą
sterownika znajdującą się w zestawie ze specjalnym kablem. Na płytce bardzo czytelnie jest
narysowany sposób podłączenia silników i wyłączników referencyjnych. Ponadto znajdujące się
tam dwukolorowe bipolarne diody LED poinformują nas o zmieniającym się napięciu na
poszczególnych fazach silnika. Sam sterownik łączy się z płytką bazową frezarki odpowiednim
kablem, którego w żadnym wypadku nie należy zamieniać z kablem do łączenia z portem LPT
komputera. Przewód do frezarki jest grubszy i odpowiednio oznakowany. Zastosowanie jednego
specjalnego kabla uwalnia nas od gmatwaniny różnych kabli. Zastosowane wtyki DB25 z dużym
zapasem wytrzymują przepływający przezeń prąd, jak i sygnały sterujące. Takie same złącza są też
stosowane w wielu markowych maszynach CNC jak i silnikach krokowych. Ze względu na
zastosowane specjalistyczne układy scalone w stopniach mocy silników, silniki te pracują
napięciowo i nie obciążają przez to styków złącz, a same silniki obracają się szybciej.
Sterownik współpracuje ze wszystkimi programami sterującymi CNC, które wysyłają
sygnały takt - kierunek na port LPT np. Mach, jak i z bardziej zaawansowanymi kontrolerami USB
np. SMC4D, który współpracuje z programem cncGraF.
Dane techniczne:
zasilanie całości jednym napięciem stałym 24V
wbudowane stabilizatory napięcia 5V i 12V
wyjście napięcia 12V dla wentylatora
 praca w trzech osiach X-Y-Z
możliwość dołączenia dodatkowego sterownika dla silnika A
ustawianie pełnych jak i mikrokroków dla każdej osi oddzielnie
praca w 200, 400, 800, 1600 kroków na obrót
prąd na fazę 1,5A - napięcie zasilania 24V
ustawianie redukcji mocy dla każdej osi oddzielnie 60% lub 100%
cztery wejścia dla wyłączników referencyjnych X-Y-Z i A
wejście dla czujnika pomiaru długości narzędzia lub skanera
dopasowanie i izolacja sygnałów od LPT za pomocą bramek Schmitta
wbudowany przekaz
nik do włączania wrzeciona
bardzo dobre odprowadzanie ciepła od stopni mocy silników
sygnalizacja LED włączonego wrzeciona
sygnalizacja LED stanu enable ( brak zasilania silników )
sygnalizacja LED taktu dla każdej osi oddzielnie
sygnalizacja LED działania wyłączników referencyjnych
sygnalizacja LED działania czujnika pomiaru długości narzędzia
sygnalizacja LED na poszczególnej fazie silnika
przyciski wymuszające sygnał referencyjny dowolnej osi
zalecane silniki krokowe typ: FL57STH76-2804A lub mniejsze FL57STH56-2804A
Wielką zaletą wskaz
ników LED jak i przycisków dublujących wyłączniki referencyjne na płytce
bazowej frezarki jest możliwość testowania konfiguracji programu bez frezarki, a nawet silników
krokowych.
diody LED od sygnału taktu poinformują nas, czy dochodzą z portu sygnały taktujące
poprawnie na każdą oś X-Y-Z
diody LED od wyłączników referencyjnych poinformują nas, czy poprawnie podłączone są
te wyłączniki i czy sygnały dochodzą do sterownika
dioda LED od enable, czy jest podane napięcie na silniki, częstym błędem jest
właśnie niewłaściwe ustawienie sygnału enable
dioda LED od wrzeciona, czy zostanie uruchomiony przekaz
nik w celu załączenia głowicy
frezującej
Dodatkowo na płycie głównej sterownika oddzielnie dla każdej osi można ustawić ilość
kroków na obrót, pracę z pełną lub zredukowaną mocą. Dokładny opis, gdzie i jak ustawić zworki
znajduje się na dołączonym do zestawu schemacie montażowym i ideowym. Na schemacie
montażowym opisane są też poszczególne diody LED.
Podłączenie sterownika do komputera
Sterownik należy podłączyć kablem do portu LPT komputera lub w wypadku kontrolera
SMC4D do jego portu.
Następnie należy tak skonfigurować program sterujący np. Mach lub podobny, aby sygnały na
porcie LPT były ustawione w następujący sposób:
1- wrzeciono 9- wolne 18- wolne 25- GND/masa
2- kierunek osi X 10- wył. Ref. Osi X 19- wolne
3- takt osi X 12- wył. Ref. Osi Y 20- wolne
4- kierunek osi Y 13- wył. Ref. Osi Z 20- wolne
5- kierunek osi Y 14- wolne 21- wolne
6- kierunek osi Z 15- wył. Ref. Osi A 22- wolne
7- takt osi Z 16- wolne 23- wolne
8- wolne 17- enable 24- wolne
Następnie można podłączyć napięcie zasilające sterownik 24V, proszę zwrócić uwagę na
poprawne podłączenie zasilania. Nie jest w tym momencie konieczne podłączania całego układu do
frezarki lub silników krokowych.
W większości programów możemy włączyć okno diagnostyczne i sprawdzić czy np. wł. krańcowe
są poprawnie ustawione. Należy nacisnąć w tym celu jeden z przycisków na płytce bazowej frezarki
i zobaczyć czy w programie jest to na odpowiednim pinie zauważone. W podobny sposób możemy
przetestować sygnały wyjściowe i sprawdzić czy dochodzą impulsy taktujące. Zmian dokonujemy
w oknie testującym programu, diody od taktu na poszczególnych osiach powinny mrugać w takt
zmian.
Podobnie testujemy załączanie przekaz
nika wrzeciona. Jeżeli wszystko wypadnie pomyślne i diody
LED sygnalizują zmiany, całość możemy podłączyć do silników frezarki, które powinny się
obracać. Jeżeli nie ma zmian na diodach LED nie ma sensu podłączać silników, bo i tak nie będą się
obracać. Jeżeli silniki się obracają w dalszej kolejności ustawiamy ich kierunek, co bez podłączenia
do maszyny będzie trudne, ale nie niemożliwe. Dalszą konfigurację programu zalecam już
przeprowadzić w układzie maszyny.
Starałem się w miarę dokładnie opisać sterownik, jednak w wypadku pytań i wątpliwości
chętnie pomogę, proszę dzwonić. Zapraszam też do zakładu, gdzie będę mógł praktycznie pokazać i
zademonstrować pracę całego układu.
PYFFEL automaty cnc
Wojciech Pyffel
www.pyffel.com.pl
tel. [phone]
kom. 602-29-59-07