H2 PCB CNC Vezérlő
(4D, kompakt, bipoláris, mikro-step léptetőmotor vezérlő)

Módosítva: 2010. április 20. kedd

A H2 PCB léptetőmotoros CNC Vezérlő egy újgenerációs család legkisebb tagja. Kompakt kialakítása révén ideális hobbi vagy kis CNC gépek építésére. Fejlesztésénél figyelembe lett véve a sokéves tapasztalatból leszűrhető, átlag felhasználási igények és a jövőbeni bővíthetőség lehetősége is! H2 Vezérlő egy integrált kialakítású, egykártyás CNC Vezérlő. Tartalmaz 4db mikro-step léptetőmotoros meghajtót, be- kimeneti illesztéseket, bővítő portot, valamint egy kapcsolóüzemű tápegységet is. Közvetlenül csatlakozik a számítógép LPT (Printer) portjára és a PC-n futó CNC vezérlő szoftverek (pl. Mach3) segítségével működteti a CNC mechanikát. Felhasználható maró, gravírozó, esztergáló, habvágó, vagy egyéb CNC gépek építésére.

Főbb műszaki paraméterei (PCB V2.0):

- Step/Dir rendszerű, LPT portos, léptetőmotor vezérlő,
- 4D (4 motoros), kompakt kialakítás,
- 2 fázisú, bipoláris, micro-step motorvezérlés,
- Jumperelhető micro-step értékek: 1; 1/2; 1/8; 1/16,
- Fázisonként max. DC 35V, 3.5A motorvégfok,
- Kevert módú áramlecsengetés, PWM szabályzással,
- Csendes tartóági üzemmód,
- 100kHz-es max. léptetési frekvencia,
- Szoftverből vezérelhető motorpihentetés,
- 4 fokozatú, jumperelhető, motoráram szabályzás,
- 5db. Input port (végállás, digitalizáló kapcsolókra előkészítve),
- 1db relés kimenet (egysarkú, max. 230V, 3A terhelhetőséggel),
- 2 bites TTL bővítőport,
- Egy-tápfeszültséges kialakítás (integrált, kapcsolóüzemű, digitális tápegységgel),
- Túlmelegedés védelem,
- Telepített hűtés,
- Kétoldalas, lyukgalvanizált, részben SMD PCB

Alkalmazható CNC vezérlő szoftverek:

- Mach3 CNC (Win2000, XP) [ajánlott],
- TurboCNC (DOS),
- WinPC-NC (XP),
- CNCGraf (DOS),
- JediCut,
- GMFC,
- CeNeCe,
- Stealth Plane Works: FoamCutter
- stb.

 Általános ismertetés:

(Kép galéria. Nagyítás=klikk!)

Nézze meg a kompact kivitelt is!

(H2 Compact CNC Vezérlő)

A H2 CNC Vezérlő használható 1, 2, 3 és 4-tengelyes gépek vezérlésére (nem kötelező minden tengelyt működtetni). Mach3 használata esetén megoldható tengelyek logikai összefogása és szinkron működtetése (pl. 2D, 4 motoros habvágógépek működtetéséhez, 2-2 motor egyszerre foroghat).

(H2 rendszer)

Minden motorvezérlő csatornára (A; B; C; D) 1db léptetőmotor köthető. A léptetőmotorok soros, vagy párhuzamos kötése motorvezérlő csatornán belül nem javasolt!
A Vezérlő bemenetére (Input port) max. 5db független nyomógomb, kapcsoló, végállás érzékelő, stb. köthető. A bemenetek Schmitt-triggerezettek, diódával védettek, és belső 1kOhm-os felhúzó ellenállást tartalmaznak. Állapotát invertálva adja át az LPT porton keresztül, a PC-nek. Funkcionalitását teljesen a PC-n futó CNC vezérlő szoftver határozza meg.
A relés kimenet segítségével közvetlenül működtethető (kapcsolható) egy fogyasztó (pl. marómotor, vágószál, stb.). A relé egysarkú leválasztást biztosít (230V-os fogyasztó esetén, 2 sarkú, segédrelé alkalmazása javasolt)!
A Signal csatlakozó egy 2 bites, TTL kimeneti bővítőport (Expansion port). Ez is Schmitt-triggerezett és invertált a PC felöl nézve. Felhasználható 5. tengely vezérlésére (Step/Dir kimenetként), Charge-Pump áramkörnek, frekvenciaváltó fordulatszám szabályozására (PWM-es), vagy akár relés kimeneti bővítésre! Működését szintén teljesen a CNC vezérlő szoftverek határozzák meg.
A PC és a Vezérlő között szabványos LPT kábel (nyomtatókábel) használata szükséges. Érdemes jó minőségű, árnyékoltat használni (max. hossza 3m)!
A Vezérlő egyetlen tápfeszültséget igényel, a motortápét. Ebből belül állítja elő az összes tápfeszültségeket. Stabilizálni nem kell, csak egyenirányítani és szűrni szükséges. A tápegység méretezéséről lentebb olvashat bővebben.
A Vezérlő hűtését nem szabad lefojtani, dobozolás esetén ventillátor beépítése szükségessé válhat! Ilyenkor célszerű 24V AC ventillátort beépíteni és a transzformátor AC 24V-os oldaláról működtetni.

(Mechanikai rögzítés, M8 és M5-ös csavarokkal)

(Élre rögzítésnél M5-ös csavart kicsit megreszelni 45°-ban, oldalt)

Tápegység:

A Vezérlő egyetlen tápfeszültséget igényel. Stabilizálni nem kell, csak egyenirányítani és szűrni szükséges. A megengedett feszültségtartománya DC 12-35V. A 35V átlépése a Vezérlő károsodását okozhatja! Ajánlott tápegység egy 230/24V-os AC feszültségű, biztonsági leválasztó transzformátor, minimum 20A-es egyenirányító híddal és minimum 10000uF-os kondenzátorral előállított DC (egyen) feszültség. Javasolt a tápegység és a Vezérlő közé, egy 10A-es ,lomha olvadóbetét közbeiktatása is!

(tápegység kapcsolási rajza)

Egy 160VA-es, 230/24V-os transzformátorral épített táp képes ellátni mind a 4 motort a maximális 3.5A-es terhelhetőség mellett (a PWM-es szabályzás miatt). Fontos, hogy a max. DC 35V-os motor tápfeszültségű korlátot soha ne lépje át a tápegység (még terheletlenül sem)!

Alkalmazható léptetőmotorok:

(léptetőmotorok)

A Vezérlő 2 fázisú, bipoláris motorvégfokkal rendelkezik, ezért az összes 2 fázisú motortípus használható. A minél magasabb fordulatszám elérése érdekében, és a mikros-step léptetés miatt is, a lehető legalacsonyabb alapfeszültségű, bipoláris motorok alkalmazása ajánlott! A motor alapfeszültsége az, amit a motor adatlapján, adattábláján feltüntetnek mint tekercs feszültséget. A legoptimálisabb hajtást akkor kapjuk, ha a Vezérlő tápfeszültségét 30-35V között tudjuk tartani és az alkalmazott bipoláris motor alapfeszültsége 3V alatti! Ha a motor 8 vezetékes (univerzális) akkor a tekercsek párhuzamos kötése javasolt!

Ajánlott léptetőmotorok:

Motorok bekötése:

(motor fázisok és motortáp csatlakozások)

- A Vezérlő 2 fázisú, bipoláris (4 kivezetéses) motorokhoz lett tervezve.
Bipoláris motoroknál az összetartozó fázisvégeket kell az L1 és az L2 sorkapcsokba kötni. A konkrét fázissorrend nem érdekes mert a CNC szoftvereken belül a forgásirány megváltoztatható! Az összetartozó motortekercs vezetékek összesodrásával jelentősen csökkenthető a motorok által termelt EMI zaj, ezért összesodrásuk erősen javasolt! Ügyeljünk a vezetékek zárlatmentes bekötésére!

(bipoláris motorok bekötése)

Lehetőleg a korszerű, alacsony feszültségű és induktivitású, 8 vezetékes (univerzális) motorokat részesítsük előnybe! Az ajánlott motorok választékát itt találja. Fontos, hogy 8 vezetékes motorok esetén az azonos oldalhoz tartozó tekercseket párhuzamosan kössék! Kezdet a kezdettel, vég a véggel legyen összekötve! A kivezetések színjelölését megtalálja a motor adatlapjában. A beállítandó áramerőség a tekercsáram kb. 1.5×-öse.

(8 kivezetéses, univerzális motorok bekötése)

Régebbi, bontott, nagy alapfeszültségű és induktivitású (esetleg unipoláris) motorok teljesítménye lényegesen kisebb! Ha mégis ragaszkodik az ilyen motorokhoz, akkor bekötésükre két lehetőség adódik.

- Lehetőség van unipoláris (5, 6 kivezetéses) motorok bekötésére is! Ebben az esetben kétféle módon lehet eljárni:

A	B
(Unipoláris motorok bekötési lehetőségei)

A két bekötési mód között lényeges különbségek vannak!

A mód: alacsony sebességeknél kb. 20%-al nagyobb nyomaték érhető el (2× annyi menet van gerjesztve), viszont az elérhető maximális sebesség jóval kisebb (a 2×-es induktivitás és alapfeszültség miatt). A motor induktivitása és az alapfeszültsége 2×-ese a gyári adatnak. A beállítandó áramerőség a tekercs névleges áramerősége.

B mód: minden paramétere megegyezik a gyár által megadottakkal (nagyobb sebességek, névleges nyomatékok). A beállítandó áramerőség megegyezik a ráírtakkal. Azt, hogy egy tekercsen belül melyik oldalát kössük a közepével a Vezérlőbe be, nem érdekes (csak a forgásirányt befolyásolja). Ez a kötésmód javasolt!

Motor áram beállítása:

2db jumper, összesen 4 féle állásával lehet a motoráramokat megadni minden egyes tengelynek egyenként. A jumperek minden tengelynél a Current mezőben találhatóak (2db 2-es jumper).

(Current jumper mező)

Be és kimenetek:

A H2 Vezérlő több be és kimenetekkel rendelkezik, melyek mindegyét a használt CNC vezérlő program felügyeli és látja el funkciókkal. Ennek megfelelően feladatuk attól függ, hogyan állítjuk be ezeket a programon belül. A vezérlő programok mindegyike a be és kimeneteket (portokat), a hozzá tartozó LPT lábszáma alapján azonosítja. A leírás vége felé megtalálható lesz az összefoglaló táblázat, mely megmutatja az egyes portok és motorok LPT lábszám kiosztásait.

Bemenetek:

A H2 CNC Vezérlő 5db bemenetet tartalmaz. A bemenetek az Input sorkapcson érhetőek el. A sorkapocs 1.-es lába a GND, ehhez kapcsolva lehet működtetni a 2.-től, 6.-ig tartozó bemeneti portokat.

(Input sorkapocs)

(bemenetek bekötése)

(mintakapcsolás bemenetek használatára)

A fenti mintakapcsolás Mach3 CNC vezérlő szoftver használatát feltételezi, mellyel ezek a funkciók is használhatóak. Bővebb információt a vezérlő szoftverek leírásaiban talál!

Kimenetek:

A Vezérlő két féle kimenettel is rendelkezik:

- Relés kimenet,
- Signal port (2 bites, TTL kimenet).

Relés kimenet:

1db potenciál független relés kimenete max. 230V, 3A-es terhelhetőségű. A relé egysarkú leválasztást biztosít. Kivezetései a Mill. sorkapcson érhetőek el.

(relés kimenet)

Felhasználható marómotor (Mill.) vezérlésére, vagy bármilyen berendezés kapcsolására CNC szoftverből. 50V-nál nagyobb feszültség kapcsolása esetén figyelembe kell venni a szabványban előírt biztonsági leválasztási utasításokat (kétsarkú leválasztású segédrelé alkalmazása)!

Szerelési tipp:

A sorkapocs lemezének felemelésében segíthet egy 40mm hosszú, 90°-ban meghajlított szeg:

(sorkapocs "tágító")

Signal és Power csatalakozók (Expansion port):

(Expansion port)

A Signal csatlakozó és a mellette lévő Power csatlakozó a Vezérlő Expansion (bővítő) portja. A Power csatlakozó a bővítő áramkör tápellátására szolgál (+5V), max. 200mA-es terhelhetőséggel.

(motorok Step/Dir bitkiosztása)

Figyelem! Mindent így kell kitölteni! Ha a Step Low Active nincs kijelölve (ez a Step jel invertálása), akkor a Vezérlő erőtlen és bizonytalan lesz!

(bemenetek kezelése)

Az Estop kötött, de a többit rugalmasan kell kezelni! Attól függ, hogy mit, hova kötnek (ez csak egy a lehetséges bekötésre a sok konfigurációból)! A fenti beállítás végállásoknak feltételezi az Input porton lévő, 2.-6. terjedő csatlakozásokat. A beállításnak megfelelően:
2. sorkapocs (10 pin) = a 4 tengely, párhuzamosan kötött maximum végállásai,
3. sorkapocs (11 pin)= az X tengely minimum (és egyben X Home) végállása,
4. sorkapocs (12 pin)= az Y tengely minimum (és egyben Y Home) végállása,
5. sorkapocs (13 pin)= a  Z tengely minimum (és egyben Z Home) végállása,
6. sorkapocs (15 pin)=az A tengely minimum (és egyben A Home) végállása.

A fenti beállítással a rendszer képes (még egyéb beállítás megléte esetén) az automatikus 0-pont (Home) megkeresésére és felvételére is!

(kimenetek)

A Current Hi/Low a motorok pihentetéséért fele, beállítása így kötelező! Az Output #1 a relét vezérli, beállítása így megfelelő! Az Output #2 és #3 viszont az S1 és S2 bővítőport bitjei, beállítása rugalmasan kezelendő és sok lehetséges variációja létezik (PWM, relék, 5. tengely, stb.)! Használatához a szoftver által felkínált lehetőségek ismerete szükséges!

(Mill. relé használata)

A relé használatához szükséges adatok. Megadható vele a marómotor felpörgésének és leállásának ideje is (késleltetése). A maradék mezők szintén rugalmasan kezelendők (a kimenet beállításától függően ezek is kezelendőek lehetnek).

(impulzus szélességek)

Ezek is "kötelező" beállítások! A Vezérlő helyes működése miatt van szükség rájuk. A többi mező a CNC gép paramétereitől függ. Itt kell megadni a gép 1mm-re eső elmuzdulásához szükséges lépésszámot (áttétel és micro-step beállítás függő), valamint a gép max. sebességét és gyorsulását is! Bővebb leírás a Mach3 gépkönyvében!

(javított motorfutás minőség beállítása)

Az Enchanced Pulsing bekapcsolásával a motorok futásminősége tovább finomítható (cserébe több CPU terhelésért). Ha a gép bírja, érdemes használni!

H2_Setup.zip (V1.0)
(egybe letölthető Mach3 setup)

A feltelepített Mach3 könyvtárába kell kicsomagolni és elindítani a Mach3-at és a H2 Controller Session Profile-t kell kiválasztani (Mach3 Loader-el)!

H2 Setup.exe (V2.0)
(MBIO támogatással)

(MBIO diagnosztika)

A feltelepített Mach3 könyvtárába kell másolni és elindítani (engedni a felülírásokat!) valamint elindítani a Mach3-at és a H2 Controller Session Profile-t kell kiválasztani (Mach3 Loader-el)!

További információk a motorok beállításáról és használatáról a H2 Motor tuning leírásban!
Szoftverek leírásait, információkat talál Magyarul az Info Bázisban!