Profi1 CNC Vezérlő
Hibrid PWM léptetőmotor vezérlőelektronika Hobby CNC gépek számára

Frissítve: 2006. november 05. vasárnap

Gyártása megszüntetve!
(terméktámogatás és szerviz továbbra is biztosítva!)

CNC Vezérlő  PCBV4.1

Megjelent a továbbfejlesztett változata, a H1 CNC Vezérlő! Tekintse meg azt is!

Terméktámogatás:

Dobozolt vezérlő (normál dobozolású PCB V4.1)

MAXI dobozolás 8A feletti üzemre!
(FET hűtőborda + hűtőventillátor)

Az itt ismertetett PWM CNC Profi1 Vezérlővel (2D vagy 3D) és a Mach2 CNC vezérlőszoftver segítségével a következő tengelyszámú CNC gép kombinációk építhetőek fel:

2D üzemmódokról (habvágógépek) részletesebben olvashat itt!

Műszaki paraméterei:

Hardver:

- Szabványos, 3 vagy 2 tengelyes (3D vagy 2D), Hibrid PWM, Step/Dir rendszerű CNC motorvezérlő.
- Unipoláris motormeghajtás, 12 db. Logic Level MOSFET teljesítmény tranzisztorral (integrált védő supressor diódákkal).
- Külső opcionális hűtőborda (FET-re) felszerelési lehetőség (2.5A/fázis terhelésig nem szükséges).
- A bemenetei, motor tápfeszültség tartománya: 8 ... 50 V vagy 8 ... 90 V (lásd: motor tuning)
- A maximális motor, beállítható fázisáramok: 5A (2.5A felett hűtés szükséges).
- Minirelé, potenciál független zárókontakttal, a megmunkáló motor v. fűtőszál vezérlésére (max. ~250V, 5A),
- PC csatlakozás: szabványos CETRONICS csatlakozó aljzat, mely szabványos nyomtatókábelt tud fogadni (LPT port).
- Vezérlő kontroller PIC16F87x (16F871 ... 16F877) család bármely 40 lábú tagja 20MHz-es órajellel.
- Hardveres Step/Dir jeldetektálás (kétirányú számlálókkal).
- Teljes optocsatolós, galvanikus leválasztás a PC felöl.
- Integrált 5V-os táp (bemeneti feszültség: +8 ... +12V).
- Integrált ICP (In-Circuit Programing) csatlakozó, Firmware/Setup letöltési lehetőséghez.
- Nyákra integrált PIEZO hangszóró (hangjelzésekre)
- 3 db. LED meghajtás (Táp, LED1, LED2) összetett jelzésekre.
- 1 db. nyomógomb, jelzések és funkciók eléréséhez.
- Teljes kompatibilitás a Hobby és a Profi Firmware-kal.
- Bújtatott soros adatátvitel . Közvetlen Setup adatletöltés (PWM) és kibővített diagnosztika!

Mechanika:

(Nagy áramú FET meghajtás)

- 160x100 mm-es egyoldalas nyák-ra integrált vezérlő.
- 7 pontú, 3.5mm-es rögzítő fúratok.
- 4 pontú opcionális hűtőborda rögzítési lehetőség a nyák-hoz.
- A motorfázisoknak, nyákba forrasztott, stabil, nagyáramú sorkapcsok (csavaros kötés).
- Tüskesor a végállások, LED-ek, nyomógomb csatlakozására.
- Részben SMD szerelés.

(PCB V4.1 SMD felület)

Maximum 5A és 90V!

(Nagyítás: klikk)

Szoftver (Firmware):

- lásd Firmware!

Ajánlott CNC vezérlőszoftver:

Használható PC-s Step/Dir CNC vezérlő szoftverek (nem teljes lista):
 

Ajánlott vezérlő szoftverek:
Mach2 (PCB V4.1)	KCam4 (PCB Vx.xx)

   

Kapcsolódó szoftver információk:

• KCam4 CNC vezérlő szoftver ismertetése.
• Mach2 CNC vezérlő szoftver ismertetése.
• Master5 CNC vezérlő szoftver ismertetése.

Profi Firmware:

3D vagy 2D Firmvare V5.1.1

Főbb tulajdonságai:

- 3 tengelyes (3D) vagy 2 tengelyes (2D), független, Hibrid PWM motorgerjesztés (unipoláris motorokhoz),
- Tengelyenként megadhatóan (PC-Linken keresztül), Fél vagy egész léptetési rendszerek!
    (kétszeres CNC felbontás a hardver változtatása nélkül)
- 30 kHz alapú, négy állapotú (TF,T1,T2,T3), setup-olt, PWM generátor (széles gerjesztőáram vezérlés)
- 3 tengelyes hardvere Step/Dir detektálás (LPT)
- Több mint 13000 impulzus/s feldolgozási 3D-s teljesítmény (szimultán)
- Kisfeszültségű (<8V), nagy áramú motorok alkalmazhatósága (PWM impulzus szűkítéssel)
- Emeltfeszültségű motorvezérlés alkalmazhatósága (lágy Reset)
- kb. 20%-al növelt, alacsony fordulatszámú maximális nyomaték (T1)
- impulzus vesztés detektálás (nyugtázható), és simított lekezelése
- hárompontú digitális szűrők alkalmazása (impulzus szűrés)
- intelligens végállás detektálás
- ismételhető végállás detektálás (Power ON + nyomógomb)
- motor túlhajtás detektálás és jelzés (nyugtázható)
- hangjelzések (Piezo)
- vezérlőkártya és motor diagnosztikák
    - motor fázisazonosítás, végállás, LED-ek és nyomógomb teszt
    - számlálók tesztje (X, Y, Z)
- automatikus motordiagnosztika (tuning), programozható tűréssel és kalibrációs úttal
- háromszoros finomságú motortuning és tartóági PWM setup
- Online diagnosztika. Forszírozott impulzus vesztés figyelés
- összetett állapot és hiba jelzések (2 LED + Piezo)
- minden funkció és paraméter Windows-os programon keresztül setup-olható (közvetlen letöltéssel)
- Közvetlen FET (fázis) elérési lehetőség ()
- Motor tápegység terhelési teszt 200%-ig ()
Verzió történet
 

A hobbi Firmware támogatása megszűnt.

Profi1 CNC PWM Manager (Free!)

A vezérlőbe programozott rengeteg beállítás és funkció eléréséhez, a működtető paraméterek módosításához ezzel a Windows-os programon keresztül lehet a legkönnyebben hozzáférni.
A program csak a Profi Firmware-hoz használható!
Adatok letöltéséhez először a PWM Managert kell elindítani és utána kell a Vezérlőt PC-Linkbe beléptetni!
A szoftver teljes leírása és letölthetősége megtalálható itt!

Motor tuning leírás!

Speciális funkciók

Részletesebb leírás itt!

1. Online módban (PC - CNC mód) és Setup-al is elérhető funkciók:

- Végállások ismételt felderítése. Újra felderíti az egyes tengelyekhez tartozó (X, Y, Z) irány + végállás összerendeléseket.
    Hozzáférés: a CNC bekapcsolása mellett nyomvatartott törlőgomb (Power ON + nyomógomb).

- Motor tuning. Léptetőmotorok + mechanika legnagyobb lépésvesztés nélküli sebesség meghatározása az előre programozott (Setup) lépésúttal és hibatűréssel.
    Hozzáférés: a CNC bekapcsolása mellett nyomvatartott YV1 és YV2 (3D) vagy ZV1 és ZV2 (2D) végállás kapcsolókkal.

- Tartóági PWM tuning. A motorok nyugalmi pozícióban tartási erő beállítása, kézi kimozdítási erő ellenőrzésével, a Setup-kor meghatározott állandó PWM frekvencia mellett.
    Hozzáférés: bekapcsolt CNC mellett lenyomjuk mindkét Y vagy Z tengely végállását (YV1 + YV2) 3D-s, (ZV1 + ZV2) 2D-s vezérlő esetén.

- Közvetlen adatfeltöltés LPT porton keresztül és kibővített diagnosztikák. Bekapcsoláskor (Power On) nyomva kell tartani az X tengely mindkét végállás kapcsolóját (XV1 és XV2) 3D-s és 2D-s vezérlő esetén.*

2. Csak Setup-al elérhető funkciók:

- Motorfázis azonosítás, végállás, LED-ek és nyomógomb tesztekkel.

- Számlálók diagnosztikája.

- Online Forszírozott Impulzus vesztés figyelés bekapcsolása (módosított Online üzemmód).*

- Motor tápegység terhelési tesztje 0-200%-ig *

- Közvetlen motor fázis azonosítás *

- Motorok emeltfeszültségű üzeme (lásd a Motor tuning leírást)*

A Setup-kor aktivizált funkcióból kiléphetünk a CNC bekapcsolásakor nyomvatartott törlőgombbal (Power ON + nyomógomb).
 

A funkciók használatáról részletesebb leírást talál itt!

Dokumentációk (Free!)
(Megvásárolt Vezérlő/Kit/Nyák tartozéka CD-n, kiegészítve)

Profi1 CNC Vezérlő Felhasználói kézikönyve (2MB)

Alkatrész adatlapok:
Léptetőmotor (Japán, USA, NDK, stb.)
HALL-IC-s végállás kapcsolók (Rafi)
74LS191 (pdf 126 kB)
LTV847 (pdf 117 kB)
IRLZ24N FET (pdf 179 kB) [normál feszültségű változat]
IRL540N FET (pdf 290 kB) [emelt feszültségű változat]

Szerviz információk itt!

Szerelési előírások:
PCB V4.xx

A stabil és hibátlan működés érdekében, néhány szerelési előírást be kell tartani!

Tápfeszültégek:

A digitális táp és a motortáp negatívja (GND) csak a nyákon keresztül lehet közösítve. A digitális táp GND vezetékén nem folyhat keresztül a motorok árama!!!
A motortápot és a Mill (marómotor, fűtőszál) tápjait a nyák előtt üvegcsöves (Wickmann) olvadóbetétekkel védeni kell !!!
Mindkét rész (digitális és a léptetőmotorok) tápellátását az MSZ 172/1 előírásainak megfelelően kialakított biztonsági transzformátorral kell ellátni!!!

 
(Ajánlott CNC Tápegység)

Digitális rész tápja:

A betápláló feszültség +8V és +12V között lehet. A digitális rész terhelése kb. max 150 mA. A betápláló feszültség minimum 1000 µF kondenzátorral előszűrve legyen. A betáplálás a motortáp transzformátorától független transzformátorról, vagy legalább független tekercséről történjen!
Célszerű +8V körül maradni mert így nem kell hűtés a +5V-os stab IC-re (kb. +12V felett melegszik, hűtése esetleg indokolt lehet).

Motor tápok:

Stabilizálása nem szükséges de kondenzátoros szűrése igen. Kb. amperenként 1000 µF-dal kell számolni (összesített terhet kell számításba venni).

Ügyelni kell, hogy a terheletlen motorfeszültség ne lépje túl a maximális megengedett feszültséget (max. 50V vagy az emelt feszültségű változat esetén max. 90V DC)!

Ügyeljünk a betáplálás keresztmetszetére és kötéseire (nagy áramok).

Ne vezessük a nagyáramú vezetékeket a kontroller közvetlen közelében (felett).

FET hűtés:

max 2.5A/fázis teherig nem szükséges hűteni! Felette hűteni kell!
A hűtőborda lehet egy alulemez végig fogatva a FET-eken, vagy az opcionálisan rendelhető nagy hőleadású hűtőborda (2 db szükséges).
Minden FET-et el kell villamosan szigetelni a hűtőbordától!!!

Az opcionálisan rendelhető hűtőbordákra (2 db)  a FET-eket fel kell csavarozni. Szigetelése szükséges. A bordát alulról, a NYÁK-hoz az erre kiképzett (4 db) furaton keresztül rögzíteni kell (műanyag csavarokkal).

Extra terhelések esetére (>4A) ajánlott + ventillátor beszerelése is!

NYÁK beszerelés:

A NYÁK-ot lehetőleg az összes felfogató furattal rögzíteni kell. Fém távtartó felé, a NYÁK és a távtartó közé, szigetelő alátét (pl, műanyag) felhelyezése szükséges! Rögzítéskor nem hajolhat meg a NYÁK.

Csavaros kötések meghúzásánál ellen kell fogni a sorkapocsnak (ne csavarodjon el)!

Csatlakozások (V4.1)

Dobozolt változat esetén minden sorkapocsra van kivezetve

Élesztés:

Ellenőrizzük a tápvezetékek (digitális és a motortáp) polaritás helyességét.

Első lépésként a PIC nem lehet a foglalatban és a motorok ne legyenek bekötve, valamint a motortáp kikapcsolt legyen (+8...50V vagy +8...90V)!!!

Kiszedett PIC és lekapcsolt motortápfesz mellett, rákapcsolt digitális táppal a Vcc feszültséget (=5V) ellenőrizni kell a PIC táplábainál (polaritást is, lásd elvi rajz)!

Kiszedett PIC mellett és kikötött motoroknál rákapcsoljuk a motortápot és ellenőrizni kell a feszültség értékeket és polarításait CON18 v. 21 v. 24 v. 27 v. 30 v. 33 pozitív és CON35 negatív csatlakozások között).

Először (kikapcsolt motortáp mellett) be kell kötni a CON18, CON21, CON24, CON27, CON30, CON33 pontokat a hozzátartozó (X, Y, Z) motorok tekercsközép kivezetéseihez (Ohmmérővel megkereshető), az ábrának megfelelően!!!

Meg kell keresni az egyirányú forgáshoz tartozó helyes fázissorrendeket!

Két lehetőség van erre (az első ajánlott!):

1.

Helyezzük be a felprogramozott PIC-et.

Először kössük be így a motorokat:

Majd kapcsoljuk rá a motortápot és a digitális tápot, ellenőrizzük a PWM Manager mozgatási teszt funkciójával a helyes egyirányú forgását (alacsony lépésszám mellett).

Ha hibás léptetést észlelünk cseréljük fel az egyik tekercs mindkét végét pl. így:

Majd ismét ellenőrizzük a léptetéseket.

2. (másik lehetséges megoldás, alternatív lehetőség):

Kapcsoljuk rá a motortápot (feszültséget kap a motor tekercsközép kivezetések, a másik végei levegőben lógjanak)!
A motortáp negatívjához (pl. CON35) egy darab dróttal egy pillanatra érintgessük sorba a szabad fázisvégeket.
A motor beugrik az adott fázishoz tartozó pozíciójába. Figyeljük meg az elmozdulás irányát (és mértékét)!
Keressük meg azt a helyes fázissorrendet, amit ciklikus érintgetéssel vezérelve, egyirányú forgást kapunk!!!
A konkrét forgásirány nem érdekes csak az, hogy mindig egy irányba forogjon!!!
Ciklikus érintési sorrend:
1---  (előre lép a motor egy lépést)
-2--  (szintén előre egy lépést lép)
--3-  (...)
---4  (...)
1---  (szintén ELŐRE lép egy lépést!)
...      (...)
Ha meg van a helyes sorrend, jegyezzük meg és rendre kössük be a fennmaradó sorkapcsokba (tengelyenként)!
1 -> CON17 (X tengely esetén)
2 -> CON19 (.".)
3 -> CON20 (.".)
4 -> CON22 (.".)

1 -> CON23 (Y tengely esetén)
...
Lásd még a információkat!

Kössük be a végállásokat (tengelyeket nem felcserélve!) és a LED-eket (polaritásra ügyelve) valamint a nyomógombot!

Ha még nem raktuk be, helyezzük be a PIC-et! (ha üres töltsük le ICP-n a Firmware-t bekapcsolt digitális táppal!!!)

Érdemes, ha minden kész, lefuttatni a teszteket is (lásd Firmware tudása)!

Emelt motor tápfeszültségek esetén lásd a Motor tuning leírást!

A FET-ek ellenőrzését lásd a Szerviz leírást!

Ezek után működésre kész a vezérlő!

A vezérlő PC felöli  konfigurációja (PCB V4.xx):
(részlet)

(KCAM4)

(Master5)

(Mach2 setup-ot lásd a részletesebb leírás alapján!)

Mach2 Fontos beállítás!

Fontos beállítás (Step Pulse & Dir Pulse)!
Részletesebben lásd a Mach3 leírásánál!

(PCB V4.xx)

A PCB V3.2 és a PCB V4.xx nyákok között a bit kiosztások módosítva lettek!

GYIK
(Gyakran Ismételgetett Kérdések)

"Bekapcsolt Vezérlő mellett, az álló motorok sípoló hangot adnak. Ez normális?"

Abszolút! Ez a PWM gerjesztési elv "mellékhatása". A Vezérlő ahhoz, hogy fixen pozícióban tarthassa a forgórészt (pláne féllépésben), folyamatosan gerjesztenie kell a tekercseket. A tartás csökkentett gerjesztéssel történik amit kis impulzusokkal éri el a Vezérlő (PWM=impulzus szélesség moduláció). A PWM impulzusok apró be- és kikapcsolásokból állnak. A be T3, a ki T2 regiszter alapján történik (állítható). Ezek az impulzusok a forgórészben halható hangot generálnak. A hang magassága a két regiszter összidejétől függ (eredő frekvencia), ez szintén állítható (T2+T3 idő összege). Ez az állapot a tartóági gerjesztés. A gerjesztés erőségével (T2 és T3 arányával) vezérelhető a tartóági erő. Ezek az értékek akkor jók, ha a motor névleges áramerősége alatt tartják a motoron átfolyó áramot. Tipikusan a motor névleges áramának a 25%, és 50%-ka közé szoktuk állítani. Minél kisebb értéket állítunk, annál jobban pihen álltában a motor, de annál instabilabbá is válik (lásd Motortuning leírást)! Viszont, ha nem csökkentjük a gerjesztést, a motorok túlzottan melegedni fognak.

"Amikor bekapcsolom, a hangszóró lead egy szignált, aztán az x tengely motorja
elkezd folyamatosan forogni. A LED-ek mindegyike világít..."

Firmware V5.0.1 és alatta: Az első bekapcsoláskor (ha nem a készre szerelt és tesztelt vezérlőről van szó) a frissen felprogramozott PIC meg akarja keresni az egyes tengelyekhez tartozó végállásokat (V1 vagy V2). A PIC számára előre forgatja a motorokat (először X-t, majd Y-t és végül a Z-t). Ha sikerül neki megérintenie az adott tengely végállását, letárolja az irányához tartozó végállá kapcsolóját (intelligens végállás felderítés). Ezért nem kell foglalkozni, hogy az "előre" irányhoz melyik végállás tartozik, csak a tengelyek közötti fel nem cserélésre kell ügyelni! Ezt csak egyszer végzi el, de kérésre a művelet bármennyiszer megismételtethető.

Firmware V5.0.2 és felette: Itt előre összerendelt végállások vannak (alapbeállítás)! Első bekapcsoláskor nem forgatja a motorokat. Külön kell kérni a végállás felderítést (Power On + nyomógomb), lásd részletesebben a Speciális funkciók alatt!

SPA 100-as motorok + Profi Firmware + bútorlap mechanikával (motordiagnosztikával) mért határadatok (kiolvasva a PIC-ből):

A készre szerelt és tesztelt Vezérlőknél a PIC a tesztelés során felveszi a tesztkörnyezet végállás adatait. A végleges helyére beszerelve újra fel kell vetetni vele (egyszer) az adott gép végállás adatait (bekapcsoláskor nyomva kell tartani a törlő nyomógombot)!

Alacsony fordulatszámon a motorok ide-oda ugrálnak, nagyobb fordulatszámon stabilan futnak. Mi lehet a baj?

Kicsi a pozícióban tartó erő. Növelni kell a fékezőnyomatékot (T2+T3) legalább 50%-ra. A legegyszerűbb ha T3 idején emelünk úgy, hogy a kitöltési tényező kb. 50% legyen.

Vagy ha a motorokat emeltfeszültségről járatjuk (Utáp>Umotor), csökkenteni kell a T1 értékét. Ha a motorok vasa telítésbe megy (elsősorban alacsony fordulatszámon jelentkezik), az erővonalak kilépnek a pólusok vasából és ez a szomszédos pólusokban torzulást okozhat.  Ilyenkor hajlamossá válhat a motor rángatózásokra, össze vissza ugrálásokra. T1 fokozatos csökkentésével meg kell keresni a simajárás pontját. A tesztelésekre kiválóan alkalmas a Master5 programozható gyorsítású és sima motorvezérlése.

A FET-ek ellenőrzését lásd a Szerviz leírást!

"Milyen CNC vezérlő programokkal használható ez a Vezérlő?"

Bármilyen CNC vezérlő program használható ami eleget tesz a következő feltételeknek:
LPT (nyomtató) portú,  Step/Dir rendszerű CNC vezérlő program, aminek a bitkiosztását szabadon lehet beállítani (nem fix) és nem igényel külső frekvencia (órejel) generátort.
Lásd a baloldali menü CNC Vezérlő Szoftverek pontot!

"Hogyan vesszük fel a vezérlővel a 0,0,0 kezdő koordinátákat?"

A használt CNC vezérlő program segítségével a szerszámot a munkadarab felett a kívánt kezdőpont felé mozgatjuk és utána a Z tengelyt lefelé mozgatva (program segítségével), a szerszám hegyével megérintjük a munkadarab felületét óvatosan (erre minden program kínál különböző mozgatási, kényelmi funkciókat), és mindhárom koordinátát (a programban) lenulláztatjuk. Ez lesz a 0,0,0 kezdő pont, innen származtatunk (G-kód) minden elmozdulást. A Z tengely negatív (-) koordináták (anyag) marásokat (feed rate, cut, stb.), a pozitív (+) koordináták szerszám áthelyezési (utazó v travel, jog, megmunkálás nélküli) magasságokat jelentenek. A konkrét elnevezések programonként változhatnak.