MODUL ZA STEPPER MODULE
Verzija hardvera V1.3
HARDVERSKI PRIRUČNIK
TMCM-1140
1-Axis Stepper Controller / Driver
2 A / 24 V sensOstep™ enkoder
USB, RS485 i CAN
TMCM-1140 Jednoosni koračni motor kontroler/modul upravljačkog programa
JEDINSTVENE KARAKTERISTIKE:
coolStep™
Karakteristike
TMCM-1140 je modul kontrolera/pokretača s jednom osovinom za 2-fazne bipolarne koračne motore sa najmodernijim setom karakteristika. Veoma je integrisan, nudi praktično rukovanje i može se koristiti u mnogim decentralizovanim aplikacijama. Modul se može montirati na poleđinu koračnih motora NEMA 17 (veličina prirubnice 42 mm) i dizajniran je za struje zavojnice do 2 A RMS i 24 V DC napajanja vol.tage. Zahvaljujući visokoj energetskoj efikasnosti TRINAMIC-ove coolStep™ tehnologije, troškovi potrošnje energije su smanjeni. TMCL™ firmver omogućava oba, samostalni rad i direktan način rada.
GLAVNE KARAKTERISTIKE
- Kontroler pokreta
- Motion profile obračun u realnom vremenu
- Izmjena parametara motora u hodu (npr. položaj, brzina, ubrzanje)
- Mikrokontroler visokih performansi za cjelokupnu kontrolu sistema i rukovanje protokolom serijske komunikacije
Bipolarni drajver koračnog motora
- Do 256 mikrokoraka po punom koraku
- Visoko efikasan rad, mala disipacija energije
- Dinamička kontrola struje
- Integrisana zaštita
- stallGuard2 funkcija za detekciju zastoja
- CoolStep funkcija za smanjenu potrošnju energije i rasipanje topline
Encoder
sensOstep magnetni enkoder (1024 inkrementa po rotaciji) npr. za detekciju gubitka koraka u svim radnim uslovima i nadzor pozicioniranja
Interfejsi
- RS485 2-žični komunikacioni interfejs
- CAN 2.0B komunikacioni interfejs
- USB interfejs uređaja pune brzine (12Mbit/s).
- 4 višenamjenska ulaza:
– 3x digitalna ulaza opće namjene - (Alternativne funkcije: STOP_L / STOP_R / HOME prekidački ulazi ili A/B/N enkoder ulaz)
– 1x namjenski analogni ulaz - 2 izlaza opće namjene
– 1x otvorenog odvoda 1A max.
– 1x +5V izlaz napajanja (može se uključiti/isključiti u softveru)
Softver
- TMCL: samostalni ili daljinski upravljani rad, programska memorija (neisparljiva) za do 2048 TMCL komandi i softver za razvoj aplikacija zasnovan na računaru TMCL-IDE dostupan je besplatno.
Električni i mehanički podaci
- Supply voltage: +24 V DC nominalno (9… 28 V DC)
- Struja motora: do 2 A RMS / 2.8 A vršna (programabilno)
Pogledajte i poseban priručnik za TMCL firmver.
TRINAMICS JEDINSTVENE KARAKTERISTIKE – LAGANO ZA KORIŠĆENJE SA TMCL
stallGuard2™ stallGuard2 je visoko precizno mjerenje opterećenja bez senzora korištenjem povratnog EMF-a na zavojnicama. Može se koristiti za detekciju zastoja, kao i druge namjene pri opterećenjima ispod onih koja zaustavljaju motor. StallGuard2 mjerna vrijednost se linearno mijenja u širokom rasponu postavki opterećenja, brzine i struje. Pri maksimalnom opterećenju motora, vrijednost ide na nulu ili blizu nule. Ovo je energetski najefikasnija tačka rada motora.
coolStep™ coolStep je automatsko skaliranje struje prilagođeno opterećenju zasnovano na mjerenju opterećenja putem stallGuard2 prilagođavajući potrebnu struju opterećenju. Potrošnja energije može se smanjiti za čak 75%. coolStep omogućava značajne uštede energije, posebno za motore koji imaju različita opterećenja ili rade u visokom radnom ciklusu. Budući da aplikacija koračnog motora treba da radi sa rezervom obrtnog momenta od 30% do 50%, čak i aplikacija sa konstantnim opterećenjem omogućava značajne uštede energije jer coolStep automatski omogućava rezervu obrtnog momenta kada je to potrebno. Smanjenje potrošnje energije održava sistem hladnijim, produžava vijek trajanja motora i omogućava smanjenje troškova. 
Kodovi narudžbi
| Šifra narudžbe | Opis | Veličina (mm3) |
| TMCM-1140-opcija | Jednoosni bipolarni koračni motor kontroler / upravljačka elektronika s integriranim sensOstep enkoderom i coolStep funkcijom | 37 x 37 x 11.5 |
Tabela 2.1 Šifre narudžbe
Dostupne su sljedeće opcije:
| Opcija firmvera | Opis | Šifra narudžbe example: |
| -TMCL | Modul unapred programiran sa TMCL firmverom | TMCM-1140-TMCL |
| -CANopen | Modul unapred programiran sa CANopen firmverom | TMCM-1140-CANopen |
Tabela 2.2 Opcije firmvera
Za ovaj modul dostupan je set razboja za kablove:
| Šifra narudžbe | Opis |
| TMCM-1140-KABL | Kabelski razboj za TMCM-1140: • 1x kabl za napajanje i komunikacioni konektor (dužina 200mm) – 1x kabl za višenamenski In/Out konektor (dužina 200mm) – 1x kabl za konektor motora (dužina 200mm) – 1x USB tip A konektor na mini-USB tip B konektor kabl (dužina 1.5m) |
Tabela 2.3 Šifre za narudžbu razboja kablova
Imajte na umu da je TMCM-1140 dostupan i sa NEMA17 koračnim motorima. Pogledajte dokumente PD-1140 za više informacija o ovim proizvodima.
Mehaničko i električno povezivanje
3.1 Dimenzije i rupe za montažu
Dimenzije upravljačke/driver ploče su cca. 37 mm x 37 mm x 11.5 mm za postavljanje na poleđinu koračnog motora od 42 mm. Maksimalna visina komponente (visina iznad nivoa PCB-a) bez odgovarajućih konektora je oko 8 mm iznad nivoa PCB-a i 2 mm ispod nivoa PCB-a. Postoje dvije montažne rupe za M3 zavrtnje za montažu na NEMA17 koračni motor. 
3.2 Razmatranja o montaži ploče
TMCM-1140 nudi dvije metalne rupe za montažu. Obje montažne rupe su spojene na sistemsku i signalnu masu (isto kao uzemljenje napajanja).
Kako bi se minimiziralo izobličenje signala i zračenje HF signala (poboljšala EMC kompatibilnost), posebno u osjetljivim / bučnim okruženjima, važno je osigurati čvrstu uzemljenu vezu unutar sistema. Da bi se to podržalo, preporučuje se povezivanje oba montažna otvora na ploči pored priključka uzemljenja napajanja na uzemljenje sistemskog napajanja.
Ipak, ovo možda nije uvijek opcija, npr. u slučaju da je metalna šasija sistema / TMCM-1140 montažna ploča već spojena na uzemljenje i nije poželjna direktna veza između uzemljenja napajanja (sekundarna strana) i uzemljenja napajanja (primarna strana) / nije opcija. U tom slučaju treba koristiti plastične (npr. od najlona) odstojnike/distance i vijke.
3.3 Konektori TMCM-1140
Ploča kontrolera/drajvera TMCM-1140 nudi četiri konektora uključujući konektor motora koji se koristi za pričvršćivanje zavojnica motora na elektroniku. Konektor za napajanje i komunikaciju se koristi za napajanje, CAN interfejs i RS485 interfejs. 8-pinski višenamenski I/O konektor nudi četiri višenamenska ulaza i dva izlaza opšte namene. Dalje, tu je i konektor za USB interfejs. 
| Label | Tip konektora | Tip spojnog konektora |
|
Konektor za napajanje i komunikaciju |
CI0106P1VK0-LF |
Kućište konektora CVIlux: CI01065000-A Kontakti CVIlux: CI01T011PE0-A or Kućište konektora JST: PHR-6 Kontakti JST: SPH-002T-P0.5S Žica: 0.22 mm2 |
| Višenamjenski I/O konektor | CI0108P1VK0-LF CVIlux CI01 serija, 8 pinova, 2 mm korak |
Kućište konektora CVIlux: CI01085000-A Kontakti CVIlux: CI01T011PE0-A or Kućište konektora JST: PHR-8 Kontakti JST: SPH-002T-P0.5S Žica: 0.22 mm2 |
| Konektor motora | CI0104P1VK0-LF
CVIlux CI01 serija, 4 pinova, 2 mm korak |
Kućište konektora CVIlux: CI01045000-A Kontakti CVIlux: CI01T011PE0-A or Kućište konektora JST: PHR-4 Kontakti JST: SPH-002T-P0.5S Žica: 0.22 mm2 |
| Mini-USB konektor | Molex 500075-1517 Mini USB tip B okomita utičnica |
Bilo koji standardni mini-USB utikač |
Tabela 3.1 Konektori i spojni konektori, kontakti i primjenjiva žica
3.3.1 Konektor za napajanje i komunikaciju
6-pinski CVIlux CI0106P1VK0-LF 2mm jednoredni konektor se koristi za napajanje, RS485 i CAN serijsku komunikaciju. Obratite pažnju na dodatne informacije o napajanju u poglavlju 3.3.1.1.
Napomena: CAN interfejs će biti deaktiviran u slučaju da je USB povezan zbog internog deljenja hardverskih resursa.
 |
Pin | Label | Smjer | Opis |
| 1 | GND | Snaga (GND) | Sistem i signalno uzemljenje | |
| 2 | VDD | Napajanje (napajanje) | VDD (+9V…+28V) | |
| 3 | RS485+ | Dvosmerni | RS485 interfejs, dif. signal (neinvertirajući) | |
| 4 | RS485- | Dvosmerni | RS485 interfejs, dif. signal (invertiranje) | |
| 5 | CAN_H | Dvosmerni | CAN interfejs, dif. signal (neinvertirajući) | |
| 6 | CAN_L | Dvosmerni | CAN interfejs, dif. signal (invertiranje) |
Tabela 3.2 Konektor za napajanje i interfejse
3.3.1.1 Napajanje
Za pravilan rad potrebno je voditi računa o konceptu i dizajnu napajanja. Zbog ograničenja prostora, TMCM-1140 uključuje oko 40µF/35V kondenzatore filtera napajanja. To su keramički kondenzatori koji su odabrani zbog visoke pouzdanosti i dugog vijeka trajanja. Modul uključuje 28V supresorsku diodu za prenapontage zaštita.
OPREZ!
 |
Dodajte eksterne kondenzatore za napajanje!
Preporučljivo je povezati elektrolitički kondenzator značajne veličine (npr. najmanje 470µF/35V) na vodove napajanja pored TMCM-1140! |
|
Nemojte spajati ili isključivati motor tokom rada! Kabl motora i induktivnost motora mogu dovesti do voltage skokovi kada je motor isključen/priključen dok je pod naponom. Ove voltage šiljci mogu premašiti voltage ograničenja pokretačkih MOSFET-ova i može ih trajno oštetiti. Stoga uvijek isključite napajanje prije spajanja/odspajanja motora. |
|
Držite napajanje voltage ispod gornje granice od 28V! U suprotnom će se elektronika vozača ozbiljno oštetiti! Naročito kada je odabrana radna voltage je blizu gornje granice, jako se preporučuje regulirano napajanje. Također pogledajte poglavlje 7, radne vrijednosti. |
|
Ne postoji zaštita od obrnutog polariteta! Modul će kratko spojiti svaku obrnutu količinu napajanjatage zbog internih dioda drajverskih tranzistora. |
3.3.1.2 RS485
Za daljinsko upravljanje i komunikaciju sa glavnim sistemom, TMCM-1140 ima dvožični RS485 bus interfejs.
Za pravilan rad treba uzeti u obzir sljedeće stavke prilikom postavljanja RS485 mreže:
- STRUKTURA AUTOBUSA:
Topologija mreže treba da prati strukturu sabirnice što je bliže moguće. Odnosno, veza između svakog čvora i same magistrale treba da bude što je moguće kraća. U osnovi, trebao bi biti kratak u odnosu na dužinu autobusa.
- ZAVRŠETAK AUTOBUSA:
Posebno za duže sabirnice i/ili više čvorova povezanih na magistralu i/ili velike brzine komunikacije, sabirnica bi trebala biti pravilno završena na oba kraja. TMCM-1140 ne integriše nikakav završni otpornik. Stoga, završni otpornici od 120 Ohma na oba kraja magistrale moraju biti dodati eksterno. - BROJ ČVOROVA:
Standard električnog interfejsa RS485 (EIA-485) omogućava povezivanje do 32 čvora na jednu magistralu. Sabirni primopredajnici koji se koriste na TMCM-1140 jedinicama (hardver V1.2: SN65HVD3082ED, od hardvera V1.3: SN65HVD1781D) imaju značajno smanjeno opterećenje magistrale i omogućavaju povezivanje maksimalno 255 jedinica na jednu RS485 firmversku sabirnicu koristeći TMCL . Imajte na umu: obično se ne može očekivati pouzdana komunikacija s maksimalnim brojem čvorova povezanih na jednu magistralu i maksimalnom podržanom brzinom komunikacije u isto vrijeme. Umjesto toga, potrebno je pronaći kompromis između dužine kabela sabirnice, brzine komunikacije i broja čvorova. - BRZINA KOMUNIKACIJE:
Maksimalna brzina komunikacije RS485 koju podržava TMCM-1140 hardver V1.2 je 115200 bit/s i 1Mbit/s od hardvera V1.3. Tvornička postavka je 9600 bit/s. Molimo pogledajte poseban priručnik za TMCM-1140 TMCL firmver za informacije o drugim mogućim brzinama komunikacije ispod gornje granice u hardveru. - BEZ PLUĆIH AUTOBUSKIH LINIJA:
Izbjegavajte plutajuće magistralne linije dok ni host/master ni jedan od slaveova duž linije sabirnice ne emituju podatke (svi čvorovi sabirnice su prebačeni u način prijema). Plutajuće linije sabirnice mogu dovesti do komunikacijskih grešaka. Kako bi se osigurali valjani signali na sabirnici, preporučuje se korištenje mreže otpornika koja povezuje obje linije sabirnice na dobro definirane logičke razine.
Zapravo postoje dvije opcije koje se mogu preporučiti:
Dodajte mrežu otpornika (Bias) na jednoj strani sabirnice, samo (120R završni otpornik još uvijek na oba kraja):
Ili dodajte mrežu otpornika (Bias) na oba kraja sabirnice (kao Profibus™ završetak):
Određeni pretvarači RS485 interfejsa koji su dostupni za računare već uključuju ove dodatne otpornike (npr. USB-2485 sa bias mrežom na jednom kraju magistrale).
3.3.1.3 KAN
Za daljinsko upravljanje i komunikaciju sa host sistemom TMCM-1140 ima interfejs CAN magistrale. Imajte na umu da CAN interfejs nije dostupan u slučaju da je USB povezan. Za pravilan rad treba uzeti u obzir sljedeće stavke prilikom postavljanja CAN mreže:
- STRUKTURA AUTOBUSA:
Topologija mreže treba da prati strukturu sabirnice što je bliže moguće. Odnosno, veza između svakog čvora i same magistrale treba da bude što je moguće kraća. U osnovi, trebao bi biti kratak u odnosu na dužinu autobusa.
- ZAVRŠETAK AUTOBUSA:
Posebno za duže sabirnice i/ili više čvorova povezanih na magistralu i/ili velike brzine komunikacije, sabirnica bi trebala biti pravilno završena na oba kraja. TMCM-1140 ne integriše nikakav završni otpornik. Stoga, završni otpornici od 120 Ohma na oba kraja magistrale moraju biti dodati eksterno. -
BROJ ČVOROVA:
Sabirni primopredajnik koji se koristi na TMCM-1140 jedinicama (TJA1050T) podržava najmanje 110 čvorova pod optimalnim uslovima. Praktično dostižan broj čvorova po CAN sabirnici u velikoj mjeri ovisi o dužini sabirnice (duža sabirnica > manje čvorova) i brzini komunikacije (veća brzina -> manje čvorova).
3.3.2 Višenamjenski I/O konektor
8-pinski CVIlux CI0108P1VK0-LF 2mm jednoredni konektor je dostupan za sve višenamjenske ulaze i izlaze.
 |
Pin | Label | Smjer | Opis |
| 1 | GND | Snaga (GND) | Sistem i signalno uzemljenje | |
| 2 | VDD | Napajanje (napajanje) | VDD, spojen na VDD pin konektora za napajanje i komunikaciju | |
| 3 | OUT_0 | Izlaz | Izlaz otvorenog odvoda (maks. 1A) Integrirana dioda slobodnog hoda na VDD | |
| 4 | OUT_1 | Izlaz | +5V izlaz napajanja (maks. 100mA) Može se uključiti/isključiti u softveru | |
|
5 |
IN_0 |
Input |
Namjenski analogni ulaz, Input voltagOpseg: 0..+10V Rezolucija: 12bit (0..4095) |
|
|
6 |
IN_1, STOP_L, ENC_A | Input | Digitalni ulaz opće namjene (+24V kompatibilan) | |
| Alternativna funkcija 1: ulaz lijevog prekidača za zaustavljanje | ||||
| Alternativna funkcija 2: vanjski ulaz kanala A inkrementalnog enkodera | ||||
|
7 |
IN_2, STOP_R, ENC_B |
Input |
Digitalni ulaz opće namjene (+24V kompatibilan) | |
| Alternativna funkcija 1: desni ulaz prekidača za zaustavljanje | ||||
| Alternativna funkcija 2: vanjski inkrementalni enkoder kanal B ulaz | ||||
| 8 | IN_3, HOME, ENC_N | Input | Digitalni ulaz opće namjene (+24V kompatibilan) | |
| Alternativna funkcija 1: ulaz kućnog prekidača | ||||
| Alternativna funkcija 2: indeks eksternog inkrementalnog enkodera / nulti kanalni ulaz |
Tabela 3.3 Višenamjenski I/O konektor
Napomena:
- Svi ulazi imaju voltage ulazni razdjelnici sa zaštitnim diodama. Ovi otpornici također osiguravaju važeći GND nivo kada se ne povezuju.
- Za sve digitalne ulaze (IN_1, IN_2, IN_3) može se aktivirati 2k2 pull-up otpornik na +5V (podrazumevana postavka sa svim novijim verzijama TMCL firmvera). Tada ovi ulazi imaju zadanu (nepovezanu) logičku razinu od 1 i može se povezati vanjski prekidač na GND. Ovo bi moglo biti posebno interesantno u slučaju da se ovi ulazi koriste kao ulazi STOP_L / STOP_R i HOME prekidača (alternativna funkcija 1) ili kao ulaz enkodera za eksterni inkrementalni A/B/N enkoder sa izlazima otvorenog kolektora (povlačenje nije potrebno za enkoder sa push-pull izlazima).
3.3.2.1 Digitalni ulazi IN_1, IN_2, IN_3
Osmopinski konektor TMCM-1140 obezbeđuje tri višenamenska digitalna ulaza IN_1, IN_2 i IN_3. Sva tri ulaza prihvataju do +24V (nom.) ulazne signale i nude isti ulazni krug sa voltage otpornički razdjelnici, ograničavanje
diode protiv prekomjerne i pod-voltage i programabilni 2k2 pull-up otpornici.
Povlačenja se mogu uključiti ili isključiti za sva tri ulaza odjednom u softveru.
Sa TMCL firmverskom komandom SIO 0, 0, 0 će isključiti pull-up, a naredba SIO 0, 0, 1 će ih uključiti (pogledajte poseban priručnik za TMCL firmver, naredbu SIO za detaljnije informacije). 
Tri digitalna ulaza imaju alternativne funkcije u zavisnosti od konfiguracije u softveru. Dostupne su sljedeće funkcije:
| Label (pin) | Zadana funkcija | Alternativna funkcija 1 | Alternativna funkcija 2 |
| IN_1 (6) | Digitalni ulaz opšte namene TMCL: GIO 1, 0 // dobivanje digitalne vrijednosti ulaza IN_1 |
STOP_L – ulaz lijevog stop prekidača, povezan na procesor i TMC429 REF ulaz (podržava funkciju lijevog zaustavljanja u hardveru)
TMCL: GAP 11, 0 // dobivanje digitalne vrijednosti STOP_L ulaza |
ENC_A – vanjski ulazni kanal A inkrementalnog enkodera, povezan na ulaz brojača procesorskog enkodera |
| IN_2 (7) | Digitalni ulaz opšte namene TMCL: GIO 2, 0 // dobivanje digitalne vrijednosti ulaza IN_2 |
STOP_R – ulaz desnog stop prekidača, spojen na procesor i TMC429 REF ulaz (podržava funkciju desnog stop prekidača u hardveru) TMCL: GAP 10, 0 // dobivanje digitalne vrijednosti STOP_R ulaza |
ENC_B – eksterni ulazni kanal inkrementalnog enkodera B, povezan na ulaz brojača procesorskog enkodera |
| IN_3 (8) | Digitalni ulaz opšte namene TMCL: GIO 3, 0 // dobivanje digitalne vrijednosti ulaza IN_3 |
HOME – ulaz kućnog prekidača, spojen na procesor TMCL: GAP 9, 0 // dobivanje digitalne vrijednosti HOME ulaza |
ENC_N – indeks ulaza eksternog inkrementalnog enkodera / nulti kanal, spojen na ulaz prekida procesora |
Tablica 3.4 Višenamjenski ulazi / alternativne funkcije
– Sva tri digitalna ulaza su povezana na ugrađeni procesor i mogu se koristiti kao digitalni ulazi opće namjene (podrazumevano).
– Da biste koristili IN_1 i IN_2 kao STOP_L i STOP_R ulaze, ova funkcija mora biti eksplicitno omogućena u softveru (tvornički zadano: isključeno). Sa TMCL firmverom funkcija stop prekidača može se omogućiti korištenjem SAP 12, 0, 0 (STOP_R / desni granični prekidač) i SAP 13, 0, 0 (STOP_L / lijevi granični prekidač). Kao što nazivi već pokazuju: status lijevog graničnog prekidača (STOP_L) bit će značajan samo tijekom lijevog okretanja motora, a status desnog graničnog prekidača za vrijeme okretanja motora udesno (pozitivan smjer), samo. Čitanje ulaznih vrijednosti pomoću GAP naredbi kao što je navedeno u gornjoj tabeli moguće je u bilo kojem trenutku. Za dodatne informacije pogledajte poseban priručnik za TMCL firmver.
– Eksterni enkoder: eksterni inkrementalni A/B/N enkoder se može povezati na TMCM-1140 i koristiti kao dodatak ili kao alternativa internom sensOstep™ enkoderu. Koristeći TMCL vrijednost brojača enkodera za ovaj drugi enkoder može se očitati putem TMCL naredbe GAP 216, 0 (pogledajte poseban priručnik za TMCL firmver za više detalja). Tvornički zadano skaliranje brojača enkodera je 1:1 – to jest, nakon jedne rotacije enkodera, brojač enkodera će se povećati/umanjiti za broj tikova kodera (redova kodera x 4). Kada koristite eksterni enkoder povežite kanal enkodera A na IN_1, kanal B na IN_2, N ili nulti kanal na IN_3 (opciono), masu enkodera na masu napajanja modula (npr. Pin 1 višenamjenskog I/O konektora) i +5V napaja ulaz enkodera na OUT_1 (sve na višenamjenskom I/O konektoru). Imajte na umu da se za napajanje enkodera sa +5V prvo mora aktivirati izlaz OUT_1 pomoću SIO 1, 2, 1 (vidi također poglavlje 3.3.2.3).
3.3.2.2 Analogni ulaz IN_0
Osmopinski konektor TMCM-1140 obezbeđuje jedan namenski analogni ulaz IN_0. Ovaj namjenski analogni ulaz nudi ulazni opseg pune skale od pribl. 0…+10 V (0..+10.56V nom.) sa rezolucijom internog analogno-digitalnog pretvarača mikrokontrolera od 12bit (0…4095).
Ulaz je zaštićen od veće jačine zvukatages do +24 V koristeći voltage otpornički razdjelnici zajedno sa ograničavajućim diodama prema voltage ispod 0 V (GND) i iznad +3.3 V DC (pogledajte sliku ispod). 
Sa TMCL firmverom analogna vrijednost ovog ulaza može se očitati korištenjem naredbe GIO 0, 1. Naredba će vratiti sirovu vrijednost 12-bitnog analogno-digitalnog pretvarača između 0 .. 4095. Također je moguće očitati digitalnu vrijednost ovog ulaza pomoću TMCL naredbe GIO 0, 0. Tačka isključenja (između 0 i 1) bit će na pribl. +5V ulazna voltage (pola opsega analognog ulaza).
3.3.2.3 Izlazi OUT_0, OUT_1
Osmopinski konektor TMCM-1140 nudi dva izlaza opšte namene OUT_0 i OUT_1. OUT_0 je izlaz sa otvorenim odvodom sposoban za prebacivanje (potonuće) do 1A. Izlaz N-kanalnog MOSFET tranzistora povezan je na diodu slobodnog hoda radi zaštite od vol.tage šiljci posebno od induktivnih opterećenja (releji itd.) iznad napajanja voltage (vidi sliku ispod).
OUT_0 ne bi trebao biti povezan ni na jedan voltage iznad ponude voltage modula zbog interne diode slobodnog hoda.
Sa TMCL firmverom OUT_0 se može uključiti (OUT_0 povučen nisko) pomoću naredbe SIO 0, 2, 1 i ponovo isključiti (OUT_0 plutajući) pomoću naredbe SIO 0, 2, 0 (ovo je također tvornički zadana postavka ovog izlaza). U slučaju plutajućeg izlaza
nije poželjan u primjeni vanjski otpornik za npr. napajanje voltage se može dodati.
Za razliku od toga, OUT_1 je u mogućnosti da napaja +5V (izvor 100mA max.) vanjskom opterećenju. Integrisani P-kanalni MOSFET omogućava uključivanje/isključivanje ovog +5V napajanja u softveru (pogledajte sliku ispod). Ovaj izlaz se može koristiti za napajanje
+5V na eksterno kolo enkodera. Imajte na umu da +5V napajanje mora biti eksplicitno aktivirano u softveru.
Sa TMCL firmverom OUT_1 se može uključiti (napajanje +5V na eksterno kolo) pomoću komande SIO 1, 2, 1 i isključiti (izlaz povučen na nisko preko 10k padajućeg otpornika) pomoću naredbe SIO 1, 2, 0 (ovo je također fabrička postavka ovog izlaza).
3.3.3 Priključak motora
Kao konektor za motor dostupan je 4-pinski CVIlux CI0104P1VK0-LF jednoredni konektor od 2 mm. Konektor motora se koristi za povezivanje četiri žice motora dva namota motora bipolarnog koračnog motora na elektroniku.
 |
Pin | Label | Smjer | Opis |
| 1 | OB2 | Izlaz | Pin 2 namotaja motora B | |
| 2 | OB1 | Izlaz | Pin 1 namotaja motora B | |
| 3 | OA2 | Izlaz | Pin 2 namotaja motora A | |
| 4 | OA1 | Izlaz | Pin 1 namotaja motora A |
Tabela 3.5 Konektor motora
| Example za povezivanje QSH4218 NEMA 17 / 42mm koračnih motora: | |||||
| TMCM-1140 | QS4218 Motor | ||||
| Pin konektora motora | Boja kabla | Coil | Opis | ||
| 1 | Crveni | B | Zavojnica motora B pin 1 | ||
| 2 | Plava | B- | Zavojnica motora B pin 2 |
| 3 | Zeleno | A- | Zavojnica motora A pin 2 |
| 4 | Crna | A | Zavojnica motora A pin 1 |
3.3.4 Mini-USB konektor
5-pinski mini-USB konektor je dostupan na ploči za serijsku komunikaciju (kao alternativa CAN i RS485 interfejsu). Ovaj modul podržava USB 2.0 veze pune brzine (12Mbit/s).
CAN interfejs će se deaktivirati čim se USB poveže zbog internog dijeljenja hardverskih resursa.
 |
Pin | Label | Smjer | Opis |
| 1 | V-BUS | Snaga
(ulaz za napajanje) |
+5V napajanje sa hosta | |
| 2 | D- | Dvosmerni | USB podaci - | |
| 3 | D+ | Dvosmerni | USB podaci + | |
| 4 | ID | Snaga (GND) | Spojen na signal i sistemsku masu | |
| 5 | GND | Snaga (GND) | Spojen na signal i sistemsku masu |
Tabela 3.6 Konektor za USB
Za daljinsko upravljanje i komunikaciju sa host sistemom, TMCM-1140 obezbeđuje USB 2.0 interfejs pune brzine (12Mbit/s) (mini-USB konektor). Čim je USB-Host povezan, modul će prihvatiti komande putem USB-a.
NAČIN RADA NA USB BUS
TMCM-1140 podržava i rad sa USB napajanjem (kada se eksterno napajanje napaja preko konektora za napajanje) i rad sa USB magistralom (nema eksternog napajanja preko konektora za napajanje).
Ugrađena digitalna jezgra logike će se napajati preko USB-a u slučaju da nije priključeno drugo napajanje (rad napajanog preko USB magistrale). Logika digitalne jezgre uključuje sam mikrokontroler i EEPROM. Režim rada sa napajanjem sa USB magistrale je implementiran da omogući konfiguraciju, podešavanja parametara, očitavanja, ažuriranja firmvera, itd. samo povezivanjem USB kabla između modula i glavnog računara. Nisu potrebni dodatni kablovi ili vanjski uređaji (npr. napajanje).
Imajte na umu da modul može crpiti struju iz USB +5V sabirnice čak i u radu sa USB samonapajanjem ovisno o jačinitagnivo ove ponude.
Pokreti motora nisu mogući u ovom načinu rada. Stoga uvijek priključite napajanje na konektor za napajanje i komunikaciju za kretanje motora.
Struja pokretača motora
Ugrađeni drajver koračnog motora radi pod kontrolom struje. Struja drajvera se može programirati u softveru za struje namotaja motora do 2A RMS sa 32 efektivna koraka skaliranja u hardveru (CS u tabeli ispod).
Objašnjenje različitih kolona u tabeli ispod:
Postavka struje motora u softveru (TMCL)
Ovo su vrijednosti za parametar TMCL osi 6 (struja rada motora) i 7 (struja pripravnosti motora). Koriste se za postavljanje struje rada / pripravnosti pomoću sljedećih TMCL naredbi:
SAP 6, 0, // postavlja struju rada
SAP 7, 0, // postavite struju u stanju pripravnosti (vrijednost očitavanja sa GAP umjesto SAP. Molimo pogledajte poseban priručnik za firmver TMCM-1140 za više informacija)
Struja motora IRMS [A] Rezultirajuća struja motora na osnovu postavke struje motora
| Motor trenutna postavka u softver (TMCL) | Trenutni korak skaliranja (CS) | Struja motora ICOIL_PEAK [A] | Motor trenutni ICOIL_RMS [A] |
| 0..7 | 0 | 0.092 | 0.065 |
| 8..15 | 1 | 0.184 | 0.130 |
| 16..23 | 2 | 0.276 | 0.195 |
| 24..31 | 3 | 0.368 | 0.260 |
| 32..39 | 4 | 0.460 | 0.326 |
| 40..47 | 5 | 0.552 | 0.391 |
| 48..55 | 6 | 0.645 | 0.456 |
| 56..63 | 7 | 0.737 | 0.521 |
| 64..71 | 8 | 0.829 | 0.586 |
| 72..79 | 9 | 0.921 | 0.651 |
| 80..87 | 10 | 1.013 | 0.716 |
| 88..95 | 11 | 1.105 | 0.781 |
| 96..103 | 12 | 1.197 | 0.846 |
| 104..111 | 13 | 1.289 | 0.912 |
| 112..119 | 14 | 1.381 | 0.977 |
| 120..127 | 15 | 1.473 | 1.042 |
| 128..135 | 16 | 1.565 | 1.107 |
| 136..143 | 17 | 1.657 | 1.172 |
| 144..151 | 18 | 1.749 | 1.237 |
| 152..159 | 19 | 1.842 | 1.302 |
| 160..167 | 20 | 1.934 | 1.367 |
| 168..175 | 21 | 2.026 | 1.432 |
| 176..183 | 22 | 2.118 | 1.497 |
| 184..191 | 23 | 2.210 | 1.563 |
| 192..199 | 24 | 2.302 | 1.628 |
| 200..207 | 25 | 2.394 | 1.693 |
| 208..215 | 26 | 2.486 | 1.758 |
| 216..223 | 27 | 2.578 | 1.823 |
| 224..231 | 28 | 2.670 | 1.888 |
| 232..239 | 29 | 2.762 | 1.953 |
| 240..247 | 30 | 2.854 | 2.018 |
| 248..255 | 31 | 2.946 | 2.083 |
Kao dodatak postavkama u tabeli, struja motora se može potpuno isključiti (slobodni hod) pomoću parametra osovine 204 (pogledajte priručnik za firmver TMCM-1140).
Vratite na tvorničke postavke
Moguće je resetirati TMCM-1140 na tvorničke postavke bez uspostavljanja komunikacijske veze. Ovo bi moglo biti od pomoći u slučaju da su komunikacijski parametri željenog interfejsa postavljeni na nepoznate vrijednosti ili su slučajno izgubljeni. Za ovu proceduru dva jastučića na donjoj strani ploče moraju biti skraćena.
Molimo izvršite sljedeće korake:
- Napajanje isključeno i USB kabl isključen
- Kratka dva jastučića kao što je označeno na slici 5.1
- Ploča za napajanje (napajanje preko USB-a je dovoljno za ovu svrhu)
- Pričekajte dok crvena i zelena LED dioda na ploči ne počnu brzo treptati (ovo može potrajati)
- Ploča za isključivanje (odspojite USB kabl)
- Uklonite kratak spoj između jastučića
- Nakon uključivanja napajanja / povezivanja USB kabla sva trajna podešavanja su vraćena na tvorničke postavke
Ugrađene LED diode
Ploča nudi dvije LED diode za indikaciju statusa ploče. Funkcija oba LED dioda ovisi o verziji firmvera. Sa standardnim TMCL firmverom zelena LED dioda bi trebala polako treptati tokom rada, a crvena LED
trebao bi biti isključen.
Kada na ploči nije programiran važeći firmver ili tokom ažuriranja firmvera, crvena i zelena LED dioda su stalno uključene.
PONAŠANJE LED dioda SA STANDARDNIM TMCL FIRMVEROM
| Status | Label | Opis |
| Otkucaj srca | Trči | Ova zelena LED dioda polako treperi tokom rada. |
| Greška | Greška | Ova crvena LED dioda svijetli ako dođe do greške. |
Operativni rejting
Radne ocjene pokazuju predviđene ili karakteristične opsege i treba ih koristiti kao projektne vrijednosti.
Ni u kom slučaju ne smiju biti prekoračene maksimalne vrijednosti!
| Simbol | Parametar | Min | Tip | Max | Jedinica |
| VDD | Napajanje voltage za rad | 9 | 12… 24 | 28 | V |
| ICOIL_peak | Struja zavojnice motora za sinusni val vrhunac (čoper reguliran, podesiv preko softvera) | 0 | 2.8 | A | |
| ICOIL_RMS | Kontinuirana struja motora (RMS) | 0 | 2.0 | A | |
| IDD | Struja napajanja | << ICOIL | 1.4 * ICOIL | A | |
| TENV | Temperatura okoline pri nazivnoj struji (nije potrebno prisilno hlađenje) | -30 | +50 | °C | |
| TENV_1A | Temperatura okoline na 1A RMS struja motora / pola max. struja (nije potrebno prisilno hlađenje) | -30 | +70 | °C |
Tabela 7.1 Opće operativne ocjene modula
OPERATIVNE OCJENE VIŠENAMJENSKE I/OS
| Simbol | Parametar | Min | Tip | Max | Jedinica |
| VOUT_0 | Voltage na izlazu otvorenog drena OUT_0 | 0 | +VDD | V | |
| IOUT_0 | Izlazna struja ponora izlaza otvorenog drena OUT_0 | 1 | A | ||
| VOUT_1 | Voltage na izlazu OUT_1 (kada je uključen) | +5 | V | ||
| IOUT_1 | Izlazna struja izvora za OUT_1 | 100 | mA | ||
| VIN_1/2/3 | Ulazni voltage za IN_1, IN_2, IN_3 (digitalni ulazi) | 0 | +VDD | V | |
| VIN_L 1/2/3 | Niski nivo voltage za IN_1, IN_2 i IN_3 | 0 | 1.1 | V | |
| VIN_H 1/2/3 | Visok nivo voltage za IN_1, IN_2 i IN_3 | 3.4 | +VDD | V | |
| VIN_0 | Mjerni opseg za analogni ulaz IN_0 | 0 | +10*) | V |
Tabela 7.2 Operativne ocjene višenamjenskih I/O-ova
*) cca. 0…+10.56V na analognom ulazu IN_0 se prevodi u 0..4095 (12bit ADC, sirove vrijednosti). Iznad cca.
+10.56V analogni ulaz će se zasititi, ali neće biti oštećen (do VDD).
OPERATIVNE OCJENE RS485 INTERFEJSA
| Simbol | Parametar | Min | Tip | Max | Jedinica |
| NRS485 | Broj čvorova povezanih na jednu RS485 mrežu | 256 | |||
| fRS485 | Maksimalna brzina prijenosa podržana na RS485 vezi | 9600 | 115200 1000000*) | bps |
Tabela 7.3: Operativne ocjene RS485 sučelja
*) revizija hardvera V1.2: max. 115200 bit/s, revizija hardvera V1.3: max. 1Mbit/s
OPERATIVNE OCJENE CAN INTERFEJSA
| Simbol | Parametar | Min | Tip | Max | Jedinica |
| NCAN | Broj čvorova povezanih na jednu RS485 mrežu | > 110 | |||
| fCAN | Maksimalna brzina prijenosa podržana na CAN konekciji | 1000 | 1000 | kbit/s |
Tablica 7.4 Operativne ocjene CAN sučelja
Funkcionalni opis
TMCM-1140 je visoko integrisani kontroler/drajver modul koji se može kontrolisati preko nekoliko serijskih interfejsa. Komunikacijski promet se održava na niskom nivou jer su sve kritične operacije (npramp proračuni) se vrše na brodu. Nominalna ponuda voltage jedinice je 24V DC. Modul je dizajniran za samostalan rad i direktan način rada. Moguće je potpuno daljinsko upravljanje uređajem sa povratnom spregom. Firmver modula se može ažurirati preko bilo kojeg od serijskih sučelja.
Na slici 8.1 prikazani su glavni dijelovi TMCM-1140:
– mikroprocesor, koji pokreće TMCL operativni sistem (povezan sa TMCL memorijom),
– kontroler kretanja, koji izračunava ramps i speed profileinterno preko hardvera,
– upravljački program sa stallGuard2 i njegovom energetski efikasnom coolStep funkcijom,
– MOSFET drajver stage, i
– sensOstep enkoder sa rezolucijama od 10 bita (1024 koraka) po obrtaju. 
TMCM-1140 dolazi sa okruženjem za razvoj softvera baziranog na računaru TMCL-IDE za Trinamic Motion Control Language (TMCM). Korištenjem unaprijed definiranih TMCL komandi visokog nivoa kao što je premjestiti na poziciju zagarantovan je brz i brz razvoj aplikacija za kontrolu kretanja.
Molimo pogledajte TMCM-1140 Firmware priručnik za više informacija o TMCL komandama.
TMCM-1140 Opis rada
9.1 Izračunavanje: brzina i ubrzanje u odnosu na frekvenciju mikrokoraka i punog koraka
Vrijednosti parametara koji se šalju na TMC429 nemaju tipične vrijednosti motora kao što su rotacije u sekundi kao brzina. Ali ove vrijednosti se mogu izračunati iz parametara TMC429 kao što je prikazano u ovom odjeljku.
PARAMETRI TMC429
| Signal | Opis | Domet |
| fCLK | taktna frekvencija | 16 MHz |
| brzina | – | 0… 2047 |
| a_max | maksimalno ubrzanje | 0… 2047 |
| pulse_div | djelitelj za brzinu. Što je veća vrijednost, manja je zadana vrijednost maksimalne brzine = 0 | 0… 13 |
|
ramp_div |
razdjelnik za ubrzanje. Što je veća vrijednost, manje je maksimalno ubrzanje
zadana vrijednost = 0 |
0… 13 |
| Usrs | rezolucija mikrokoraka (mikrokoraka po punom koraku = 2usrs) | 0… 8 |
Tablica 9.1 TMC429 parametri brzine
MICROSTEP FREQUENCY
Frekvencija mikrokoraka koračnog motora se izračunava sa 
FULLSTEP FREQUENCY
Da biste izračunali frekvenciju punog koraka iz frekvencije mikrokoraka, frekvencija mikrokoraka mora se podijeliti s brojem mikrokoraka po punom koraku.
Promjena brzine pulsa po jedinici vremena (promjena frekvencije impulsa u sekundi – ubrzanje a) je data sa
Ovo rezultira ubrzanjem u punim koracima od:
EXAMPLE
| Signal | vrijednost |
| f_CLK | 16 MHz |
| brzina | 1000 |
| a_max | 1000 |
| pulse_div | 1 |
| ramp_div | 1 |
| usrs | 6 |
PRORAČUN BROJA ROTACIJA
Koračni motor ima npr. 72 flustera po rotaciji.
Politika održavanja života
TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG ne ovlašćuje niti garantuje bilo koji od svojih proizvoda za upotrebu u sistemima za održavanje života, bez posebne pismene saglasnosti TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG.
Sistemi za održavanje života su oprema koja je namijenjena za održavanje ili održavanje života i čije se neispunjenje, kada se pravilno koristi u skladu s datim uputstvima, može razumno očekivati da će dovesti do ozljeda ili smrti.
© TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG 2013 – 2015
Smatra se da su informacije date u ovom tehničkom listu tačne i pouzdane. Međutim, ne preuzima se odgovornost za posljedice njegovog korištenja niti za bilo kakvo kršenje patenata ili drugih prava trećih lica, koje može proizaći iz njegove upotrebe.
Specifikacije su podložne promjenama bez prethodne najave.
Svi korišteni zaštitni znakovi vlasništvo su njihovih vlasnika.
Istorija revizija
11.1 Revizija dokumenta
| Verzija | Datum | Autor | Opis |
| 0.90 | 2011. DEC-22 | GE | Početna verzija |
| 0.91 | 2012-MAJ-02 | GE | Ažurirano za TMCM-1140_V11 pcb verziju |
| 1.00 | 2012-JUN-12 | SD | Prva kompletna verzija uključujući nova poglavlja o: – vraćanje na fabričke postavke, i – LED diode |
| 1.01 | 2012-JUL-30 | SD | Ispravljeno unutrašnje kolo ulaza. |
| 1.02 | 2013-MAR-26 | SD | Promijenjeni nazivi ulaza: AIN_0 IN_0 IN_0 IN_1 IN_1 IN_2 IN_2 IN_3 Promijenjeni nazivi izlaza: OUT_1 = OUT_0 OUT_0 = OUT_1 |
| 1.03 | 2013-JUL-23 | SD | – Tipovi konektora su ažurirani. – Poglavlje 3.3.1.1 ažurirano. |
| 1.04 | 2015-JAN-05 | GE | – Dodana je nova verzija hardvera V13 – Dodane trenutne postavke drajvera motora (poglavlje 4) – Nekoliko dodataka |
Tabela 11.1 Revizija dokumenta
11.2 Revizija hardvera
| Verzija | Datum | Opis |
| TMCM-1040_V10*) | 2011-MAR-08 | Početna verzija |
| TMCM-1140_V11*) | 2011-JUL-19 | – Optimizacija višenamjenskih I/O kola – Generacija i distribucija takta promijenjena (16MHz oscilator) |
| TMCM-1140_V12**) | 2012-APR-12 | – Dalja optimizacija troškova uklj. različiti senzorski IC sa 10bit max. rezoluciju |
| TMCM-1140_V13**) | 2013. AVGON-22 | – MOSFET pokretača koračnog motora: MOSFET-ovi drajvera stage su zamijenjeni. Novi MOSFET-ovi nude manje rasipanje topline od prethodnih/trenutno korištenih. Osim toga, performanse i postavke uključujući izlaznu struju drajvera i izlazni valni oblik su u suštini isti. – Izlazi opšte namjene OUT_0 / OUT_1: MOSFET-ovi koji se koriste za uključivanje/isključivanje ovih izlaza su zamijenjeni. Novi MOSFET-ovi nude manje rasipanje topline od prethodnih/trenutno korištenih. Osim toga, funkcionalnost i ocjene su u suštini iste. – RS485 primopredajnik: RS485 primopredajnik je zamijenjen SN65HVD1781 primopredajnikom koji nudi bolju zaštitu od greške (zaštita od kvarova do 70V) i podržava veće brzine komunikacije (do 1Mbit/s). – U toku (uskoro): Konformni premaz s obje strane PCB-a. Pruža poboljšanu zaštitu od vlage i prašine / strugotina (npr. u slučaju verzija montiranih na motor PD42-x-1140: sitni metalni dijelovi na |
| Verzija | Datum | Opis |
| PCB privučen magnetom kodera može dovesti do kvara nezaštićenog uređaja). |
Tabela 11.2 Revizija hardvera
*): V10, V11: samo prototipovi.
**) V12: serijska verzija proizvoda. Zamijenjen je verzijom proizvoda serije V13 zbog EOL-a (end-of-life) MOSFET-ova. Molimo pogledajte
“PCN_1014_08_29_TMCM-1140.pdf” na našem Web- sajt, takođe
Reference
| [TMCM-1140 TMCL] | TMCM-1140 TMCL Priručnik za firmver |
| [TMC262] | TMC262 Datasheet |
| [TMC429] | TMC429 Datasheet |
| [TMCL-IDE] | TMCL-IDE korisnički priručnik |
TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG
Hamburg, Njemačka
www.trinamic.com
Molimo pogledajte www.trinamic.com.
www.trinamic.com
Preuzeto sa Arrow.com.
Dokumenti / Resursi
 |
TRINAMIC TMCM-1140 jednoosni modul kontrolera koračnog motora/pokretača [pdf] Korisnički priručnik V1.3, TMCM-1140, Jednoosni modul drajvera koračnog motora, TMCM-1140 Jednoosni modul upravljačkog programa koračnog motora, upravljački modul kontrolera koračnog motora osovine, upravljački modul kontrolera koračnog motora, upravljački modul kontrolera motora, modul upravljačkog programa kontrolera, Modul, Modul |