MODUL ZA KORAČNE MOTORJE MODUL
Različica strojne opreme V1.3
PRIROČNIK STROJNE OPREMETMCM-1140
1-osni koračni krmilnik / gonilnik
Dajalnik 2 A / 24 V sensOstep™
USB, RS485 in CAN

TMCM-1140 krmilnik/gonilnik enoosnega koračnega motorja

EDINSTVENE LASTNOSTI:

coolStep™

Lastnosti

TMCM-1140 je enoosni krmilnik/pogonski modul za 2-fazne bipolarne koračne motorje z najsodobnejšim naborom funkcij. Je visoko integriran, ponuja priročno rokovanje in se lahko uporablja v številnih decentraliziranih aplikacijah. Modul je mogoče namestiti na zadnjo stran koračnih motorjev NEMA 17 (velikost prirobnice 42 mm) in je zasnovan za tokove tuljave do 2 A RMS in 24 V DC napajalno volumnotage. Z visoko energetsko učinkovitostjo tehnologije TRINAMIC coolStep™ so stroški porabe energije nižji. Vdelana programska oprema TMCL™ omogoča oboje, samostojno delovanje in neposredni način.

GLAVNE ZNAČILNOSTI

• Krmilnik gibanja
• Motion profile izračun v realnem času
• Sprotna sprememba motoričnih parametrov (npr. položaj, hitrost, pospešek)
• Visokozmogljiv mikrokrmilnik za nadzor celotnega sistema in upravljanje serijskega komunikacijskega protokola

Gonilnik bipolarnega koračnega motorja

• Do 256 mikrokorakov na polni korak
• Visoko učinkovito delovanje, nizka disipacija moči
• Dinamični nadzor toka
• Integrirana zaščita
• funkcija stallGuard2 za zaznavanje zastojev
•  funkcija coolStep za zmanjšano porabo energije in odvajanje toplote

Kodirnik
magnetni dajalnik sensOstep (1024 korakov na rotacijo) npr. za zaznavanje izgube koraka v vseh pogojih delovanja in nadzor pozicioniranja

Vmesniki

• RS485 2-žilni komunikacijski vmesnik
• Komunikacijski vmesnik CAN 2.0B
• USB vmesnik naprave s polno hitrostjo (12 Mbit/s).
• 4 večnamenski vhodi:
  – 3x univerzalni digitalni vhodi
• (Nadomestne funkcije: vhodi stikala STOP_L / STOP_R / HOME ali vhod kodirnika A/B/N)
  – 1x namenski analogni vhod
• 2 izhoda za splošno uporabo
  – 1x odprt odtok 1A max.
  – 1x +5V napajalni izhod (lahko vklop/izklop v programski opremi)

Programska oprema

• TMCL: samostojno delovanje ali daljinsko vodeno delovanje, programski pomnilnik (obstojen) za do 2048 ukazov TMCL in programska oprema za razvoj aplikacij za osebni računalnik TMCL-IDE, ki je na voljo brezplačno.

Električni in mehanski podatki

• Dobava voltage: nominalno +24 V DC (9… 28 V DC)
• Tok motorja: do 2 A RMS / 2.8 A vrh (programabilno)

Glejte tudi ločen priročnik za vdelano programsko opremo TMCL.

EDINSTVENE LASTNOSTI TRINAMICS – ENOSTAVNA UPORABA S TMCL

stallGuard2™ stallGuard2 je visoko natančna meritev obremenitve brez senzorjev z uporabo povratnega elektromagnetnega polja na tuljavah. Uporablja se lahko za zaznavanje zastoja kot tudi za druge namene pri obremenitvah pod tistimi, ki zavirajo motor. Merilna vrednost stallGuard2 se spreminja linearno v širokem razponu nastavitev obremenitve, hitrosti in toka. Pri največji obremenitvi motorja gre vrednost na nič ali blizu nič. To je najbolj energetsko učinkovita točka delovanja motorja.

coolStep™ coolStep je obremenitvi prilagojeno samodejno skaliranje toka, ki temelji na meritvi obremenitve prek stallGuard2 in prilagaja zahtevani tok obremenitvi. Porabo energije je mogoče zmanjšati za kar 75 %. CoolStep omogoča znatne prihranke energije, zlasti pri motorjih, ki imajo različne obremenitve ali delujejo pri visokem delovnem ciklu. Ker mora aplikacija koračnega motorja delovati z rezervo navora od 30 % do 50 %, tudi aplikacija s konstantno obremenitvijo omogoča znatne prihranke energije, ker coolStep samodejno omogoči rezervo navora, ko je to potrebno. Zmanjšanje porabe energije ohranja sistem hladnejši, podaljša življenjsko dobo motorja in omogoča zmanjšanje stroškov.

Kode za naročila

Koda naročila	Opis	Velikost (mm3)
TMCM-1140-možnost	Enoosni bipolarni krmilnik koračnega motorja/elektronika gonilnika z integriranim kodirnikom sensOstep in funkcijo coolStep	37 x 37 x 11.5

Tabela 2.1 Kode naročil
Na voljo so naslednje možnosti:

Možnost vdelane programske opreme	Opis	Šifra naročila nprample:
-TMCL	Modul, vnaprej programiran z vdelano programsko opremo TMCL	TMCM-1140-TMCL
-CANopen	Modul, vnaprej programiran z vdelano programsko opremo CANopen	TMCM-1140-CANopen

Tabela 2.2 Možnosti vdelane programske opreme
Za ta modul je na voljo komplet kabelskih vezic:

Koda naročila	Opis
TMCM-1140-KABEL	Kabelski snop za TMCM-1140: • 1x kabel za napajanje in komunikacijski konektor (dolžina 200 mm) – 1x kabel za večnamenski In/Out konektor (dolžina 200mm) – 1x kabel za konektor motorja (dolžina 200 mm) – 1x USB priključek tipa A na priključni kabel mini-USB tipa B (dolžina 1.5 m)

Tabela 2.3 Kode za naročilo kabelskih snopov
Upoštevajte, da je TMCM-1140 na voljo tudi s koračnimi motorji NEMA17. Za več informacij o teh izdelkih glejte dokumente PD-1140.

Mehansko in električno povezovanje

3.1 Mere in montažne luknje
Mere plošče krmilnika/voznika so pribl. 37 mm x 37 mm x 11.5 mm, da se prilega zadnji strani 42 mm koračnega motorja. Največja višina komponente (višina nad nivojem tiskanega vezja) brez parnih konektorjev je približno 8 mm nad nivojem tiskanega vezja in 2 mm pod nivojem tiskanega vezja. Obstajata dve montažni luknji za vijake M3 za montažo na koračni motor NEMA17.

3.2 Premisleki glede namestitve plošče
TMCM-1140 ponuja dve kovinski prevlečeni montažni luknji. Obe montažni luknji sta povezani s sistemsko in signalno ozemljitvijo (enako kot ozemljitev napajalnika).
Da bi čim bolj zmanjšali popačenje signalov in sevanje HF signalov (izboljšali EMC združljivost), zlasti v občutljivih/hrupnih okoljih, je pomembno zagotoviti trdno ozemljitveno povezavo znotraj sistema. Da bi to podprli, je priporočljivo, da poleg napajalne ozemljitve na ozemljitev sistemskega napajanja povežete obe pritrdilni luknji na plošči.
Kljub temu to morda ni vedno možnost, npr. v primeru, da je kovinsko sistemsko ohišje / montažna plošča TMCM-1140 že priključena na zemljo in neposredna povezava med napajalno ozemljitvijo (sekundarna stran) in ozemljitvijo omrežnega napajanja (primarna stran) ni zaželena / ni možnost. V tem primeru je treba uporabiti plastične (npr. iz najlona) distančnike/distančne vijake in vijake.
3.3 Konektorji TMCM-1140
Krmilna/gonilna plošča TMCM-1140 ponuja štiri priključke, vključno s priključkom za motor, ki se uporablja za pritrditev tuljav motorja na elektroniko. Napajalni in komunikacijski konektor se uporablja za napajanje, vmesnik CAN in vmesnik RS485. 8-polni večnamenski V/I konektor ponuja štiri večnamenske vhode in dva izhoda za splošna namena. Poleg tega je priključek za USB vmesnik.

Oznaka	Vrsta priključka	Vrsta spojnega priključka
Priključek za napajanje in komunikacijo	CI0106P1VK0-LF Serija CVIlux CI01, 6 pinov, razmak 2 mm	Ohišje konektorja CVIlux: CI01065000-A Stiki CVIlux: CI01T011PE0-A or Ohišje konektorja JST: PHR-6 Kontakti JST: SPH-002T-P0.5S Žica: 0.22 mm2
Večnamenski V/I priključek	CI0108P1VK0-LF Serija CVIlux CI01, 8 pinov, razmak 2 mm	Ohišje konektorja CVIlux: CI01085000-A Kontakti CVIlux: CI01T011PE0-A or Ohišje konektorja JST: PHR-8 Kontakti JST: SPH-002T-P0.5S Žica: 0.22 mm2
Priključek za motor	CI0104P1VK0-LF Serija CVIlux CI01, 4 pinov, razmak 2 mm	Ohišje konektorja CVIlux: CI01045000-A Kontakti CVIlux: CI01T011PE0-A or Ohišje konektorja JST: PHR-4 Kontakti JST: SPH-002T-P0.5S Žica: 0.22 mm2
Mini-USB priključek	Molex 500075-1517 Mini USB tip B navpična vtičnica	Vsak standardni mini-USB vtič

Tabela 3.1 Konektorji in ustrezni konektorji, kontakti in ustrezna žica

3.3.1 Priključek za napajanje in komunikacijo
6pin CVIlux CI0106P1VK0-LF 2 mm enovrstični konektor se uporablja za napajanje, serijsko komunikacijo RS485 in CAN. Upoštevajte dodatne informacije o napajanju v poglavju 3.3.1.1.
Opomba: Vmesnik CAN bo deaktiviran, če je povezan USB zaradi notranjega souporabe virov strojne opreme.

	Pin	Oznaka	Smer	Opis
	1	GND	moč (GND)	Sistem in signalna ozemljitev
	2	VDD	Napajanje)	VDD (+9V...+28V)
	3	RS485+	Dvosmerna	Vmesnik RS485, razl. signal (neinvertirajoči)
	4	RS485-	Dvosmerna	Vmesnik RS485, razl. signal (obračanje)
	5	CAN_H	Dvosmerna	CAN vmesnik, razl. signal (neinvertirajoči)
	6	CAN_L	Dvosmerna	CAN vmesnik, razl. signal (obračanje)

Tabela 3.2 Konektor za napajanje in vmesnike
3.3.1.1 Napajalnik
Za pravilno delovanje je treba paziti na koncept in zasnovo napajanja. Zaradi prostorskih omejitev TMCM-1140 vključuje približno 40 µF/35 V napajalnih filtrskih kondenzatorjev. To so keramični kondenzatorji, ki so bili izbrani zaradi visoke zanesljivosti in dolge življenjske dobe. Modul vključuje 28 V dušilno diodo za prenapetosttage zaščito.
POZOR!

	Dodajte zunanje napajalne kondenzatorje! Priporočljivo je, da priključite elektrolitski kondenzator velike velikosti (npr. vsaj 470µF/35V) na napajalne vode poleg TMCM-1140! Praktično pravilo za velikost elektrolitskega kondenzatorja: c = 1000 μF/A × ISUPPLY Poleg stabilizacije moči (blažilnik) in filtriranja bo ta dodani kondenzator zmanjšal tudi morebitno voltage konice, ki bi sicer lahko nastale zaradi kombinacije napajalnih žic z visoko induktivnostjo in keramičnih kondenzatorjev. Poleg tega bo omejil hitrost padanja voltage na modulu. Nizek ESR samo keramičnih filtrirnih kondenzatorjev lahko povzroči težave s stabilnostjo nekaterih stikalnih napajalnikov.
	Med delovanjem ne priklapljajte in ne odklapljajte motorja! Kabel motorja in induktivnost motorja lahko povzročita voltage konice, ko je motor odklopljen/priklopljen, medtem ko je pod napetostjo. Ti voltage konice lahko presežejo voltagomejitve pogonskih MOSFET-jev in jih lahko trajno poškoduje. Zato pred priklopom/odklopom motorja vedno odklopite napajanje.
	Ohranite napajalnik voltage pod zgornjo mejo 28 V! V nasprotnem primeru bo voznikova elektronika resno poškodovana! Še posebej, ko je izbrana delovna voltage je blizu zgornje meje, zelo priporočljivo je regulirano napajanje. Glejte tudi poglavje 7, Delovne vrednosti.
	Zaščite pred obratno polarnostjo ni! Modul bo skrajšal vsako obrnjeno napajalno voltage zaradi notranjih diod pogonskih tranzistorjev.

3.3.1.2 RS485
Za daljinsko upravljanje in komunikacijo z gostiteljskim sistemom TMCM-1140 nudi dvožilni vmesnik vodila RS485.
Za pravilno delovanje je treba pri nastavitvi omrežja RS485 upoštevati naslednje elemente:

1. STRUKTURA AVTOBUSA:
   Topologija omrežja mora čim bolj slediti strukturi vodila. To pomeni, da mora biti povezava med vsakim vozliščem in samim vodilom čim krajša. V bistvu naj bo kratek v primerjavi z dolžino avtobusa.
2. KONEC AVTOBUSA:
   Zlasti pri daljših vodilih in/ali več vozliščih, povezanih z vodilom in/ali visokimi komunikacijskimi hitrostmi, mora biti vodilo pravilno zaključeno na obeh koncih. TMCM-1140 nima vgrajenega zaključnega upora. Zato je treba zaključne upore 120 ohmov na obeh koncih vodila dodati zunaj.
3. ŠTEVILO VOZLIŠČ:
   Standard električnega vmesnika RS485 (EIA-485) omogoča povezavo do 32 vozlišč na eno vodilo. Oddajniki vodila, ki se uporabljajo na enotah TMCM-1140 (strojna oprema V1.2: SN65HVD3082ED, od strojne opreme V1.3: SN65HVD1781D), imajo znatno zmanjšano obremenitev vodila in omogočajo priključitev največ 255 enot na eno vodilo RS485 z vdelano programsko opremo TMCL . Upoštevajte: običajno ni mogoče pričakovati zanesljive komunikacije z največjim številom vozlišč, povezanih na eno vodilo, in največjo podprto komunikacijsko hitrostjo hkrati. Namesto tega je treba najti kompromis med dolžino vodilnega kabla, komunikacijsko hitrostjo in številom vozlišč.
4. KOMUNIKACIJSKA HITROST:
   Največja komunikacijska hitrost RS485, ki jo podpira strojna oprema TMCM-1140 V1.2, je 115200 bit/s in 1 Mbit/s od strojne opreme V1.3. Tovarniška privzeta vrednost je 9600 bit/s. Prosimo, glejte ločen priročnik za vdelano programsko opremo TMCM-1140 TMCL za informacije o drugih možnih komunikacijskih hitrostih pod zgornjo mejo strojne opreme.
5. NI PLAVAJOČIH AVTOBUSNIH LINIJ:
   Izogibajte se plavajočim linijam vodila, medtem ko niti gostitelj/nadrejeni niti ena od podrejenih enot vzdolž linije vodila ne prenašata podatkov (vsa vozlišča vodila so preklopljena v način sprejema). Plavajoče avtobusne linije lahko povzročijo komunikacijske napake. Da bi zagotovili veljavne signale na vodilu, je priporočljiva uporaba uporovne mreže, ki povezuje obe liniji vodila na dobro definirane logične ravni.
   Pravzaprav lahko priporočimo dve možnosti:
   Dodajte omrežje uporov (Bias) samo na eni strani vodila (zaključni upor 120R je še vedno na obeh koncih):

Ali pa dodajte uporno (Bias) omrežje na obeh koncih vodila (kot zaključek Profibus™):

Nekateri pretvorniki vmesnikov RS485, ki so na voljo za osebne računalnike, že vključujejo te dodatne upore (npr. USB-2485 z prednapetostnim omrežjem na enem koncu vodila).

3.3.1.3 LAHKO
Za daljinsko upravljanje in komunikacijo z gostiteljskim sistemom TMCM-1140 nudi vmesnik vodila CAN. Upoštevajte, da vmesnik CAN ni na voljo, če je priključen USB. Za pravilno delovanje je treba pri nastavitvi omrežja CAN upoštevati naslednje elemente:

1. STRUKTURA AVTOBUSA:
   Topologija omrežja mora čim bolj slediti strukturi vodila. To pomeni, da mora biti povezava med vsakim vozliščem in samim vodilom čim krajša. V bistvu naj bo kratek v primerjavi z dolžino avtobusa.
2. KONEC AVTOBUSA:
   Zlasti pri daljših vodilih in/ali več vozliščih, povezanih z vodilom in/ali visokimi komunikacijskimi hitrostmi, mora biti vodilo pravilno zaključeno na obeh koncih. TMCM-1140 nima vgrajenega zaključnega upora. Zato je treba zaključne upore 120 ohmov na obeh koncih vodila dodati zunaj.

3. ŠTEVILO VOZLIŠČ:
   Oddajnik/sprejemnik vodila, uporabljen na enotah TMCM-1140 (TJA1050T), podpira najmanj 110 vozlišč pod optimalnimi pogoji. Praktično dosegljivo število vozlišč na vodilo CAN je močno odvisno od dolžine vodila (daljše vodilo > manj vozlišč) in hitrosti komunikacije (večja hitrost -> manj vozlišč).

3.3.2 Večnamenski V/I priključek
Za vse večnamenske vhode in izhode je na voljo 8-polni konektor CVIlux CI0108P1VK0-LF z 2 mm naklonom v eno vrstico.

	Pin	Oznaka	Smer	Opis
	1	GND	moč (GND)	Sistem in signalna ozemljitev
	2	VDD	Napajanje)	VDD, priključen na VDD pin napajalnega in komunikacijskega priključka
	3	OUT_0	Izhod	Izhod z odprtim odtokom (največ 1 A) Vgrajena dioda za prosti tek na VDD
	4	OUT_1	Izhod	+5V napajalni izhod (maks. 100mA) Možnost vklopa/izklopa v programski opremi
	5	IN_0	Vnos	Namenski analogni vhod, Input voltage območje: 0..+10V Ločljivost: 12 bitov (0..4095)
	6	IN_1, STOP_L, ENC_A	Vnos	Digitalni vhod za splošno uporabo (združljiv s +24 V)
				Nadomestna funkcija 1: vhod levega stop stikala
				Nadomestna funkcija 2: vhod kanala A zunanjega inkrementalnega kodirnika
	7	IN_2, STOP_R, ENC_B	Vnos	Digitalni vhod za splošno uporabo (združljiv s +24 V)
				Nadomestna funkcija 1: vhod desnega stikala za zaustavitev
				Nadomestna funkcija 2: vhod kanala B zunanjega inkrementalnega kodirnika
	8	IN_3, DOMOV, ENC_N	Vnos	Digitalni vhod za splošno uporabo (združljiv s +24 V)
				Nadomestna funkcija 1: vnos domačega stikala
				Nadomestna funkcija 2: zunanji inkrementalni indeks dajalnika / vhod ničelnega kanala

Tabela 3.3 Večnamenski V/I konektor

Opomba:

•  Vsi vhodi imajo voltage vhodni delilniki z zaščitnimi diodami. Ti upori prav tako zagotavljajo veljavno raven GND, ko niso priključeni.
• Za vse digitalne vhode (IN_1, IN_2, IN_3) je mogoče aktivirati 2k2 pull-up upor na +5V (privzeta nastavitev za vse novejše različice vdelane programske opreme TMCL). Nato imajo ti vhodi privzeto (nepovezano) logično raven 1 in na GND je mogoče priključiti zunanje stikalo. To je lahko še posebej zanimivo, če se ti vhodi uporabljajo kot stikalni vhodi STOP_L / STOP_R in HOME (nadomestna funkcija 1) ali kot vhod dajalnika za zunanji inkrementalni dajalnik A/B/N z izhodi odprtega zbiralnika (povleki niso potrebni za kodirnik s potisnimi izhodi).

3.3.2.1 Digitalni vhodi IN_1, IN_2, IN_3
Osempolni konektor TMCM-1140 zagotavlja tri večnamenske digitalne vhode IN_1, IN_2 in IN_3. Vsi trije vhodi sprejmejo do +24 V (nom.) vhodne signale in ponujajo isto vhodno vezje z vol.tage uporovni delilniki, omejevanje
diode proti previsoki in prenizki voltage in programabilni 2k2 pull-up upori.
Pull-ups lahko programsko vklopite ali izklopite za vse tri vhode hkrati.
Z vdelano programsko opremo TMCL bo ukaz SIO 0, 0, 0 izklopil vleke, ukaz SIO 0, 0, 1 pa jih bo vklopil (za podrobnejše informacije glejte ločen priročnik vdelane programske opreme TMCL, ukaz SIO). Trije digitalni vhodi imajo alternativno funkcionalnost, odvisno od konfiguracije v programski opremi. Na voljo so naslednje funkcije:

Oznaka (Pine)	Privzeta funkcija	Nadomestna funkcija 1	Nadomestna funkcija 2
IN_1 (6)	Splošni digitalni vhod TMCL: GIO 1, 0 // pridobi digitalno vrednost vhoda IN_1	STOP_L – vhod levega stikala za zaustavitev, povezan s procesorjem in vhodom TMC429 REF (podpira funkcijo levega zaustavljanja v strojni opremi) TMCL: GAP 11, 0 // pridobi digitalno vrednost vhoda STOP_L	ENC_A – vhodni kanal A zunanjega inkrementalnega kodirnika, povezan z vhodom števca procesorskega kodirnika
IN_2 (7)	Splošni digitalni vhod TMCL: GIO 2, 0 // pridobi digitalno vrednost vhoda IN_2	STOP_R – vhod desnega stikala za zaustavitev, povezan s procesorjem in vhodom REF TMC429 (podpira funkcijo desnega stikala za zaustavitev v strojni opremi) TMCL: GAP 10, 0 // pridobi digitalno vrednost vhoda STOP_R	ENC_B – vhodni kanal zunanjega inkrementalnega kodirnika B, povezan z vhodom števca procesorskega kodirnika
IN_3 (8)	Splošni digitalni vhod TMCL: GIO 3, 0 // pridobi digitalno vrednost vhoda IN_3	HOME – vhod domačega stikala, povezan s procesorjem TMCL: GAP 9, 0 // pridobi digitalno vrednost vhoda HOME	ENC_N – vhodni indeks zunanjega inkrementalnega kodirnika / ničelni kanal, povezan z vhodom prekinitve procesorja

Tabela 3.4 Večnamenski vhodi / nadomestne funkcije

– Vsi trije digitalni vhodi so povezani z vgrajenim procesorjem in se lahko uporabljajo kot digitalni vhodi za splošne namene (privzeto).
– Za uporabo IN_1 in IN_2 kot vhodov STOP_L in STOP_R mora biti ta funkcija izrecno omogočena v programski opremi (tovarniško privzeto: izklopljeno). Z vdelano programsko opremo TMCL je mogoče funkcijo zaustavitvenega stikala omogočiti z uporabo SAP 12, 0, 0 (STOP_R / desno končno stikalo) in SAP 13, 0, 0 (STOP_L / levo končno stikalo). Kot pove že ime: status levega končnega stikala (STOP_L) bo pomemben samo med obračanjem motorja v levo, status desnega končnega stikala pa med vrtenjem motorja v desno (pozitivna smer). Odčitavanje vhodnih vrednosti z uporabo ukazov GAP, kot so navedeni v zgornji tabeli, je možno kadar koli. Za dodatne informacije glejte ločen priročnik za vdelano programsko opremo TMCL.
– Zunanji kodirnik: na TMCM-1140 je mogoče povezati zunanji inkrementalni kodirnik A/B/N in ga uporabiti kot dodatek k notranjemu kodirniku sensOstep™ ali kot alternativo. Z uporabo TMCL je mogoče vrednost števca kodirnika za ta drugi kodirnik prebrati prek ukaza TMCL GAP 216, 0 (za več podrobnosti glejte ločen priročnik strojne programske opreme TMCL). Tovarniško privzeto skaliranje števca kodirnika je 1:1 – to pomeni, da se bo po enem vrtenju kodirnika števec kodirnika povečal/zmanjšal za število tikkov kodirnika (linije kodirnika x 4). Pri uporabi zunanjega dajalnika priključite kanal dajalnika A na IN_1, kanal B na IN_2, N ali ničelni kanal na IN_3 (izbirno), ozemljitev dajalnika na napajalno ozemljitev modula (npr. Pin 1 večnamenskega V/I priključka) in +5V napajalni vhod kodirnika na OUT_1 (vse na večnamenskem V/I priključku). Upoštevajte, da je treba za napajanje kodirnika z +5 V najprej aktivirati izhod OUT_1 z uporabo SIO 1, 2, 1 (glejte tudi poglavje 3.3.2.3).
3.3.2.2 Analogni vhod IN_0
Osempolni konektor TMCM-1140 zagotavlja en namenski analogni vhod IN_0. Ta namenski analogni vhod ponuja vhodni obseg celotnega obsega pribl. 0… +10 V (0..+10.56 V nom.) z ločljivostjo notranjega analogno-digitalnega pretvornika mikrokontrolerja 12 bitov (0… 4095).
Vhod je zaščiten pred višjo voltages do +24 V z voltage uporovni delilniki skupaj z omejevalnimi diodami proti voltagpod 0 V (GND) in nad +3.3 V DC (glejte spodnjo sliko). Z vdelano programsko opremo TMCL je analogno vrednost tega vhoda mogoče prebrati z ukazom GIO 0, 1. Ukaz bo vrnil neobdelano vrednost 12-bitnega analogno-digitalnega pretvornika med 0 .. 4095. Prav tako je mogoče prebrati digitalno vrednost tega vhoda z uporabo ukaza TMCL GIO 0, 0. Točka izklopa (med 0 in 1) bo pri pribl. +5V vhod voltage (polovica obsega analognega vhoda).
3.3.2.3 Izhodi OUT_0, OUT_1
Osempolni konektor TMCM-1140 ponuja dva izhoda za splošno uporabo OUT_0 in OUT_1. OUT_0 je izhod z odprtim odtokom, ki lahko preklopi (potone) do 1 A. Izhod N-kanalnih tranzistorjev MOSFET je priključen na diodo za prosti tek za zaščito pred vol.tage konice, zlasti zaradi induktivnih bremen (releji itd.) nad napajalno voltage (glej spodnjo sliko).
OUT_0 ne sme biti povezan z nobenim voltage nad ponudbo voltage modula zaradi notranje diode za prosti tek.

Z vdelano programsko opremo TMCL je mogoče OUT_0 vklopiti (OUT_0 nizko) z ukazom SIO 0, 2, 1 in znova izklopiti (OUT_0 plava) z ukazom SIO 0, 2, 0 (to je tudi tovarniško privzeta nastavitev tega izhoda). V primeru plavajočega izhoda
v aplikaciji ni zaželen zunanji upor za nprtage se lahko doda.
Nasprotno pa je OUT_1 sposoben napajati +5 V (največji izvor 100 mA) zunanjemu bremenu. Integrirani P-kanalni MOSFET omogoča vklop/izklop tega napajanja +5 V v programski opremi (glejte spodnjo sliko). Ta izhod se lahko uporabi za dobavo
+5 V na zunanje vezje dajalnika. Upoštevajte, da mora biti napajanje +5 V izrecno aktivirano v programski opremi.Z vdelano programsko opremo TMCL je mogoče OUT_1 vklopiti (napajanje +5 V zunanjega tokokroga) z ukazom SIO 1, 2, 1 in izklopiti (izhod potegnjen nizko prek 10k pull-down upora) z ukazom SIO 1, 2, 0 (to je tudi tovarniško privzeto nastavitev tega izhoda).
3.3.3 Konektor motorja
Kot priključek za motor je na voljo 4-pinski enoredni konektor CVIlux CI0104P1VK0-LF z naklonom 2 mm. Konektor za motor se uporablja za povezavo štirih žic motorja dveh tuljav motorja bipolarnega koračnega motorja z elektroniko.

	Pin	Oznaka	Smer	Opis
	1	OB2	Izhod	Pin 2 motorne tuljave B
	2	OB1	Izhod	Pin 1 motorne tuljave B
	3	OA2	Izhod	Pin 2 motorne tuljave A
	4	OA1	Izhod	Pin 1 motorne tuljave A

Tabela 3.5 Konektor motorja

Example za priključitev koračnih motorjev QSH4218 NEMA 17 / 42 mm:
	TMCM-1140	Motor QS4218
	Konektor za motor	Barva kabla	Tuljava	Opis
	1	Rdeča	B	Motorna tuljava B zatič 1

2	Modra	B-	Motorna tuljava B zatič 2
3	zelena	A-	Motorna tuljava A zatič 2
4	Črna	A	Motorna tuljava A zatič 1

3.3.4 Mini-USB priključek
Za serijsko komunikacijo (kot alternativa vmesniku CAN in RS5) je na voljo 485pin mini-USB konektor. Ta modul podpira povezave USB 2.0 Full-Speed ​​(12 Mbit/s).
Vmesnik CAN bo deaktiviran takoj, ko bo priključen USB zaradi notranjega souporabe virov strojne opreme.

	Pin	Oznaka	Smer	Opis
	1	V-BUS	Moč (vhod dobave)	Napajanje +5V iz gostitelja
	2	D-	Dvosmerna	Podatki USB -
	3	D+	Dvosmerna	Podatki USB +
	4	ID	moč (GND)	Priključen na signalno in sistemsko ozemljitev
	5	GND	moč (GND)	Priključen na signalno in sistemsko ozemljitev

Tabela 3.6 Priključek za USB

Za daljinsko upravljanje in komunikacijo z gostiteljskim sistemom TMCM-1140 ponuja vmesnik USB 2.0 polne hitrosti (12 Mbit/s) (priključek mini-USB). Takoj, ko je priključen USB-Host, bo modul sprejemal ukaze prek USB-ja.
NAČIN DELOVANJA Z NAPAJANJEM NA VODILU USB
TMCM-1140 podpira delovanje s samonapajanjem USB (ko je zunanje napajanje napajano prek priključka za napajanje) in delovanje z napajanjem prek vodila USB (brez zunanjega napajanja prek priključka za napajanje).
Vgrajena logika digitalnega jedra se bo napajala prek USB-ja, če ni priključen noben drug vir (delovanje z napajanjem prek vodila USB). Logika digitalnega jedra vključuje sam mikrokrmilnik in tudi EEPROM. Način delovanja z napajanjem prek vodila USB je bil implementiran za omogočanje konfiguracije, nastavitev parametrov, odčitkov, posodobitev vdelane programske opreme itd. s samo povezavo kabla USB med modulom in gostiteljskim računalnikom. Dodatni kabli ali zunanje naprave (npr. napajalnik) niso potrebni.
Upoštevajte, da lahko modul črpa tok iz napajanja vodila USB +5 V tudi pri delovanju s samonapajanjem USB, odvisno od volumnatagraven te ponudbe.
V tem načinu motorični gibi niso mogoči. Zato vedno priključite napajalnik na priključek za napajanje in komunikacijo za premikanje motorja.

Tok gonilnika motorja

Gonilnik koračnega motorja na vozilu deluje pod nadzorom toka. Tok gonilnika je mogoče programirati v programski opremi za tokove tuljav motorja do 2 A RMS z 32 učinkovitimi koraki skaliranja v strojni opremi (CS v spodnji tabeli).
Razlaga različnih stolpcev v spodnji tabeli:
Nastavitev toka motorja v programski opremi (TMCL)
To sta vrednosti za parameter osi TMCL 6 (tok delovanja motorja) in 7 (tok motorja v stanju pripravljenosti). Uporabljajo se za nastavitev toka delovanja/pripravljenosti z uporabo naslednjih ukazov TMCL:
SAP 6, 0, // nastavi tok delovanja
SAP 7, 0, // nastavitev toka v stanju pripravljenosti (odčitana vrednost z GAP namesto SAP. Za dodatne informacije glejte ločen priročnik vdelane programske opreme TMCM-1140)
Tok motorja IRMS [A] Končni tok motorja na podlagi nastavitve toka motorja

Motor trenutna nastavitev v programska oprema (TMCL)	Trenutni korak skaliranja (CS)	Tok motorja 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

Poleg nastavitev v tabeli je mogoče tok motorja popolnoma izklopiti (prosti tek) z uporabo parametra osi 204 (glejte priročnik za strojno programsko opremo TMCM-1140).

Ponastavite na privzete tovarniške nastavitve

TMCM-1140 je mogoče ponastaviti na tovarniško privzete nastavitve brez vzpostavitve komunikacijske povezave. To je lahko v pomoč, če so bili komunikacijski parametri želenega vmesnika nastavljeni na neznane vrednosti ali so se pomotoma izgubili. Za ta postopek je treba skrajšati dve ploščici na spodnji strani plošče.

Izvedite naslednje korake:

1. Napajanje izklopljeno in kabel USB izključen
2. Skrajšajte dve blazinici, kot je označeno na sliki 5.1
3. Napajalna plošča (v ta namen zadostuje napajanje prek USB-ja)
4. Počakajte, da začneta rdeči in zeleni LED na plošči hitro utripati (to lahko traja nekaj časa)
5. Plošča za izklop (odklopite kabel USB)
6. Odstranite kratek stik med blazinicami
7. Po vklopu napajanja / priključitvi kabla USB so bile vse trajne nastavitve ponastavljene na tovarniške vrednosti

Vgrajene LED diode

Plošča ima dve LED diodi za prikaz statusa plošče. Delovanje obeh LED je odvisno od različice vdelane programske opreme. Pri standardni vdelani programski opremi TMCL bi morala zelena LED med delovanjem počasi utripati, rdeča LED pa
mora biti izklopljen.
Če na plošči ni vprogramirane nobene veljavne vdelane programske opreme ali med posodobitvijo vdelane programske opreme, sta rdeča in zelena dioda LED stalno prižgani.
OBNAŠANJE LED S STANDARDNO VGODNO PROGRAMSKO OPREMO TMCL

Stanje	Oznaka	Opis
Srčni utrip	Teči	Ta zelena LED med delovanjem počasi utripa.
Napaka	Napaka	Ta rdeča LED zasveti, če pride do napake.

Operativne ocene

Obratovalne ocene kažejo predvidena ali značilna območja in jih je treba uporabiti kot projektne vrednosti.
V nobenem primeru ne smete preseči najvišjih vrednosti!

Simbol	Parameter	Min	Tip	Maks	Enota
VDD	Napajanje voltage za delovanje	9	12 … 24	28	V
ICOIL_peak	Tok tuljave motorja za sinusni val vrhunec (reguliran sekljalnik, programsko nastavljiv)	0		2.8	A
ICOIL_RMS	Trajni tok motorja (RMS)	0		2.0	A
IDD	Napajalni tok		<< ICOIL	1.4 * JazCOIL	A
TENV	Temperatura okolja pri nazivnem toku (prisilno hlajenje ni potrebno)	-30		+50	°C
TENV_1A	Temperatura okolja pri 1 A RMS tok motorja / pol maks. tok (prisilno hlajenje ni potrebno)	-30		+70	°C

Tabela 7.1 Splošne operativne ocene modula

OPERATIVNE OCENE VEČNAMENSKIH I/OS

Simbol	Parameter	Min	Tip	Maks	Enota
VOUT_0	voltage pri odprtem izhodu odtoka OUT_0	0		+VDD	V
IOUT_0	Izhodni ponorni tok izhoda odprtega odtoka OUT_0			1	A
VOUT_1	voltage na izhodu OUT_1 (ko je vklopljen)		+5		V
IOUT_1	Tok izhodnega vira za OUT_1			100	mA
VIN_1/2/3	Vhodna voltage za IN_1, IN_2, IN_3 (digitalni vhodi)	0		+VDD	V
VIN_L 1/2/3	Nizka stopnja voltage za IN_1, IN_2 in IN_3	0		1.1	V
VIN_H 1/2/3	Visoka raven voltage za IN_1, IN_2 in IN_3	3.4		+VDD	V
VIN_0	Merilno območje za analogni vhod IN_0	0		+10*)	V

Tabela 7.2 Ocene delovanja večnamenskih V/I
*) pribl. 0…+10.56 V na analognem vhodu IN_0 se prevede v 0..4095 (12-bitni ADC, neobdelane vrednosti). Nad pribl.
+10.56 V bo analogni vhod nasičen, vendar ne bo poškodovan (do VDD).
OCENE DELOVANJA VMESNIKA RS485

Simbol	Parameter	Min	Tip	Maks	Enota
NRS485	Število vozlišč, povezanih v eno omrežje RS485			256
fRS485	Največja bitna hitrost, podprta pri povezavi RS485		9600	115200 1000000*)	bps

Tabela 7.3: Ocene delovanja vmesnika RS485
*) revizija strojne opreme V1.2: maks. 115200 bit/s, revizija strojne opreme V1.3: maks. 1Mbit/s
OPERATIVNE OCENE VMESNIKA CAN

Simbol	Parameter	Min	Tip	Maks	Enota
NCAN	Število vozlišč, povezanih v eno omrežje RS485			> 110
fCAN	Največja bitna hitrost, podprta pri povezavi CAN		1000	1000	kbit / s

Tabela 7.4 Ocene delovanja vmesnika CAN

Funkcionalni opis

TMCM-1140 je visoko integriran modul krmilnika/gonilnika, ki ga je mogoče krmiliti prek več serijskih vmesnikov. Komunikacijski promet je nizek, saj so vse kritične operacije (npr. ramp izračuni) se izvajajo na krovu. Nominalna ponudba voltagNapetost enote je 24 V DC. Modul je zasnovan tako za samostojno delovanje kot za direktni način. Možno je popolno daljinsko upravljanje naprave s povratno informacijo. Vdelano programsko opremo modula je možno posodobiti preko katerega koli od serijskih vmesnikov.
Na sliki 8.1 so prikazani glavni deli TMCM-1140:
– mikroprocesor, ki poganja operacijski sistem TMCL (povezan s pomnilnikom TMCL),
– krmilnik gibanja, ki izračuna ramps in hitrost profiles strojno opremo,
– zmogljiv pogon s stallGuard2 in njegovo energetsko učinkovito funkcijo coolStep,
– gonilnik MOSFET stage in
– kodirnik sensOstep z ločljivostjo 10 bitov (1024 korakov) na obrat.

TMCM-1140 je opremljen z razvojnim okoljem za osebni računalnik TMCL-IDE za Trinamic Motion Control Language (TMCM). Z uporabo vnaprej določenih visokonivojskih ukazov TMCL, kot je premikanje na položaj, je zagotovljen hiter in hiter razvoj aplikacij za nadzor gibanja.
Za več informacij o ukazih TMCL glejte Priročnik za vdelano programsko opremo TMCM-1140.

Opis delovanja TMCM-1140

9.1 Izračun: hitrost in pospešek v primerjavi s frekvenco mikrostopa in polnega koraka
Vrednosti parametrov, poslanih v TMC429, kot hitrost nimajo tipičnih vrednosti motorja, kot so vrtljaji na sekundo. Toda te vrednosti je mogoče izračunati iz parametrov TMC429, kot je prikazano v tem razdelku.
PARAMETRI TMC429

Signal	Opis	Razpon
fCLK	urna frekvenca	16 MHz
hitrost	–	0 … 2047
a_max	največji pospešek	0 … 2047
impulz_div	delilnik za hitrost. Višja kot je vrednost, manjša je privzeta vrednost največje hitrosti = 0	0 … 13
ramp_div	delilnik za pospešek. Višja kot je vrednost, manjši je največji pospešek privzeta vrednost = 0	0 … 13
Usrs	mikrokoračna ločljivost (mikrokoraki na polni korak = 2usrs)	0 … 8

Tabela 9.1 Parametri hitrosti TMC429

MIKROSTOPNA FREKVENCA
Mikrokoračna frekvenca koračnega motorja se izračuna z

FREKVENCA CELIH KORAKOV
Za izračun polne frekvence iz mikrokoračne frekvence je treba mikrokoračno frekvenco deliti s številom mikrokorakov na polni korak.

Sprememba frekvence pulza na časovno enoto (sprememba frekvence pulza na sekundo – pospešek a) je podana z

Posledica tega je pospešek v polnih korakih:

EXAMPLE

Signal	vrednost
f_CLK	16 MHz
hitrost	1000
a_max	1000
impulz_div	1
ramp_div	1
usrs	6

IZRAČUN ŠTEVILA ROTACIJ
Koračni motor ima npr. 72 vrtljajev na vrtenje.

Politika vzdrževanja življenja

TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG ne dovoljuje ali jamči za uporabo katerega koli od svojih izdelkov v sistemih za vzdrževanje življenja brez posebnega pisnega soglasja TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG.
Sistemi za vzdrževanje življenja so oprema, ki je namenjena podpiranju ali ohranjanju življenja in katerih nedelovanje, če se pravilno uporablja v skladu z navedenimi navodili, lahko razumno pričakuje, da bo povzročilo telesne poškodbe ali smrt.
© TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG 2013 – 2015

Podatki v tem podatkovnem listu so točni in zanesljivi. Vendar pa ne prevzema odgovornosti za posledice njegove uporabe niti za morebitne kršitve patentov ali drugih pravic tretjih oseb, ki bi lahko nastale zaradi njegove uporabe.
Specifikacije se lahko spremenijo brez predhodnega obvestila.
Vse uporabljene blagovne znamke so last njihovih lastnikov.

Zgodovina revizij

11.1 Revizija dokumenta

Različica	Datum	Avtor	Opis
0.90	2011. december 22	GE	Začetna različica
0.91	2012-MAJ-02	GE	Posodobljeno za različico tiskanega vezja TMCM-1140_V11
1.00	2012-JUN-12	SD	Prva popolna različica z novimi poglavji o: – ponastavitev na tovarniške nastavitve in – LED diode
1.01	2012. JULIJA 30	SD	Notranje vezje vhodov popravljeno.
1.02	2013. MAREC 26	SD	Spremenjena imena vhodov: AIN_0   IN_0 IN_0       IN_1 IN_1       IN_2 IN_2       IN_3 Spremenjena imena izhodov: OUT_1 = OUT_0 OUT_0 = OUT_1
1.03	2013. JULIJA 23	SD	– Posodobljene vrste priključkov. – posodobljeno poglavje 3.3.1.1.
1.04	2015-JAN-05	GE	– Dodana nova različica strojne opreme V13 – Dodane trenutne nastavitve gonilnika motorja (4. poglavje) – Več dodatkov

Tabela 11.1 Revizija dokumenta
11.2 Revizija strojne opreme

Različica	Datum	Opis
TMCM-1040_V10*)	2011. MAREC 08	Začetna različica
TMCM-1140_V11*)	2011. JULIJA 19	– Optimizacija večnamenskih I/O vezij – Generacija in distribucija takta spremenjena (16MHz oscilator)
TMCM-1140_V12**)	2012. april 12	– Nadaljnja optimizacija stroškov vklj. drugačen senzor IC z 10-bitnim max. ločljivost
TMCM-1140_V13**)	2013. avgust 22	– MOSFET gonilnika koračnih motorjev: MOSFET gonilnika stage so bili zamenjani. Novi MOSFET-ji ponujajo manjše odvajanje toplote kot prejšnji / trenutno uporabljeni. Poleg tega so zmogljivost in nastavitve, vključno z izhodnim tokom gonilnika in izhodno valovno obliko, v bistvu enake. – Splošni izhodi OUT_0 / OUT_1: MOSFET-ji, ki se uporabljajo za vklop/izklop teh izhodov, so bili zamenjani. Novi MOSFET-ji ponujajo manjše odvajanje toplote kot prejšnji / trenutno uporabljeni. Poleg tega so funkcionalnost in ocene v bistvu enake. – Oddajnik/sprejemnik RS485: sprejemnik/sprejemnik RS485 je bil nadomeščen s sprejemnikom/sprejemnikom SN65HVD1781, ki ponuja boljšo zaščito pred napakami (zaščita pred napakami do 70 V) in podpira višje komunikacijske hitrosti (do 1 Mbit/s). – V teku (kmalu na voljo): Konformni premaz obeh strani PCB. Zagotavlja izboljšano zaščito pred vlago in prahom/ostružki (npr. v primeru motorno nameščenih različic PD42-x-1140: drobni kovinski deli na

Različica	Datum	Opis
		PCB, ki ga pritegne magnet kodirnika, lahko povzroči okvaro nezaščitene naprave).

Tabela 11.2 Revizija strojne opreme
*): V10, V11: samo prototipi.
**) V12: serijska različica izdelka. Je nadomeščen z različico izdelka serije V13 zaradi EOL (end-of-life) MOSFET-ov. Prosim glejte
“PCN_1014_08_29_TMCM-1140.pdf” na našem Web- tudi spletno mesto

Reference

[TMCM-1140 TMCL]	Priročnik za vdelano programsko opremo TMCM-1140 TMCL
[TMC262]	Podatkovni list TMC262
[TMC429]	Podatkovni list TMC429
[TMCL-IDE]	Uporabniški priročnik TMCL-IDE

TRINAMIC Motion Control GmbH & Co. KG
Hamburg, Nemčija
www.trinamic.com
Prosimo, glejte www.trinamic.com.
www.trinamic.com
Preneseno iz Arrow.com.

Dokumenti / Viri

TRINAMIC TMCM-1140 enoosni krmilnik koračnega motorja/gonilni modul [pdfUporabniški priročnik V1.3, TMCM-1140, enoosni gonilniški modul krmilnika koračnega motorja, TMCM-1140 enoosni gonilniški modul krmilnika koračnega motorja, gonilniški modul krmilnika osnega koračnega motorja, gonilniški modul krmilnika koračnega motorja, gonilniški modul krmilnika motorja, gonilniški modul krmilnika, gonilnik Modul, modul

Reference

• Uporabniški priročnik