SERWO Dugong

Dugong to produkt firmy CNCdrive. Jest to sterownik servosilnika DC (silnika prądu stałego, komutatorowego, tzw. Brush DC permanent mag net motor). W niniejszej instrukcji wyjaśniono złącza sterownika, opis poszczególnych pinów, znaczenie diod LED, parametry elektryczne i mechaniczne.

Przy użyciu Dugong można sterować jednym szczotkowym servosilnikiem DC. Sterowanie odbywa się w zamkniętej pętli (tzw. Closed-loop).

Aby zapewnić sprzężenie zwrotne, potrzebny jest enkoder inkrementalny z kanałami A i B.
Sygnały wejściowe muszą być w formie step/dir.

Zalecane oprogramowanie sterujące: Mach2 - 3, K-CAM4.

Cena brutto:

produkt dostępny z magazynu

Charakterystyka ogólna:

Max napięcie zasilania silnika: 160VDC
Max prąd silnika: 35A
Optoizolacja wejść step/dir
Konfiguracja (tuning PID) przez port USB (software do pobrania za darmo)
Podłączenie do płyty głównej za pomocą złącza RJ45 (standardowy kabel STP lub UTP)
Rozpoznawanie 2- lub 4 zbocz enkodera
Mnożnik kroku (dostępne wartości: 1x, 2x, 3x, 4x, 5x, 6x, 7x, 8x, 9x, 10x)
Ustawialny limit błędu zliczeń enkodera (wartości 2 do 20000)
Szybki, 32-bitowy algorytm PID, 16-bitowe parametry, ustawialny czas próbkowania
Zabezpieczenie nadprądowe (wartości 0 do 20A)
Oprogramowanie diagnostyczne (tuning PID, podgląd odchyłek pozycji servosilnika w czasie rzeczywistym)
Analizator/podgląd step-response
Zabezpieczenie przed przegrzaniem
optoizolowany stopień mocy
wbudowany odbiornik linii (nadajnik od strony enkodera dołączany do sterownika!)
"run-away" protection, zabezpieczenie przed uciekaniem silnika po zaniku sygnału z enkodera
złącze rezystora hamującego

Charakterystyka elektryczna :

Właściwość	Min	Typ	Max	Jedn.	Uwagi
Napięcie zasilania silnika	12	-	160	VDC	Optymalnie Unom,name+10..20%
Prąd silnika	0	-	35	A	Ograniczany przez sterownik na ustawionym poziomie, max. 35A
Napięcie zasilania logiki	9	12	14	VDC
Wydajność prądowa zasilania logiki	100	200	250	mA
Temperature pracy	10	-	65	°C	Automatyczne odłączenie silnika przy 65°C
Napięcie zasilania optoizolowanych wejść	3	-	-	VDC	Użyj zewnętrznego rezystora (szeregowo), jezeli stosujesz napięcie>5VDC
Prąd optoizolatora	3	5	10	mA
Stabilny stan sygnału kierunku, minimalny czas po wystąpieniu aktywnego zbocza DIR	1	1	1	usec	Zbocza aktywne I nieaktywne sygnału STEP mogą być konfigurowane przez uSytkownika
Maksymalna częstotliwość enkodera	1	1	1	MHz	Przy logice 4x
Częstotliwość przełączania PWM	20	20	20	kHz
Maksymalny prąd ciągły silnika	35	35	35	A	Prąd jest ograniczony do 35A
Czas probkowania pętli PID	1	-	65535	*60usec	Ustawiany, co 60usec
Minimalna dozwolona rezystancja uzwojeń silnika	1	1	1	Ohm	Jezeli rezystancja jest niższa, powinna bye zwiększona przez cewkę lub rezystor
Minimalna dozwolona induktancja uzwojeń silnika	150	-	-	uH	JeSeli induktancja jest zbyt niska, powinna być zwiększona przez cewkę

Złącza i piny

Złącze silnika oraz źródła zasilania silnika

whale_2_złcza_piny

1 Złącze zasilania i silnika

Jako złącza żródła zasilania oraz silnika zastosowano wysokoprądowe złącza śrubowe.
Podłącz silnik do złącz Arm1 oraz Arm2, źródło zasilania silnika do złącz Power- oraz Power+
(uwaga na polaryzację!). Do złącza Braking resistor można podłączyć opcjonalny rezystor
hamujący (powyżej 80VDC).
UWAGA! Zawsze umieszczaj sterowniki w zamkniętej skrzynce aby uniknąć porażenia
przy dotknięciu złącz!

2 Złącze rezystora hamującego
Jeżeli napięcie zasilania silnika jest wyższe niż 80VDC, musisz zastosować rezystor
hamujący.
Podczas gwałtownego hamowania, silnik pracuje jak prądnica. Wygenerowane napięcie
oraz energia hamowania jest "pompowana" w strone źródła zasilania. Rezystor hamujący ma
za zadanie wytracenie tej dodatkowej energii.
Sterownik monitoruje napięcie zasilania silnika, jeżeli napięcie wzrośnie powyżej
160VDC zostaje aktywowany obwód rezystora hamującego.
W praktyce rezytor drutowy 51Ohm 100W jest wystarczający dla większości silników.

Złącze główne, Enkoder, USB

Złącze główne zawiera połączenia dla zasilania logiki sterownika, wejścia sygnałow Step
oraz Dir, wejście sygnału Restart, wejście Stop oraz sygnał Error (wejście/wyjście).
Do zasilania części logicznej musi być użyte napięcie stałe (DC) o wartości mieszczącej
się w zakresie podanej w specyfikacji elektrycznej (patrz wyżej). Napięcie musi być
wyprostowane (DC) oraz wygładzone poprzez kondensator. Może to być uniwersalny zasilacz dogniazdkowy ustawiony na 9 lub 12VDC. Sygnały Step oraz Dir są doprowadzone do sterownika poprzez szybkie optoizolatory (10Mbit/s, wbudowane w sterownik). Sygnały Start i Stop są odniesione do GND zasilania części logicznej sterownika. Sygnały te mogą zatrzymać lub zrestartować sterownik. Są to sygnały tzw. Active Low (aktywny przy stanie niskim), co oznacza, że są one podwieszone do 5V przez rezystory wewnątrz sterownika. Aby zatrzymać sterownik, zewrzyj sygnał Stop do masy (GND) zasilania logiki sterownika. Sterownik pozostaje w stanie zatrzymania, aż sygnał Restart zostanie zwarty do GND zasilania logiki lub sterownik zostanie wyłączony i ponownie włączony.
Sygnał Error jest rownież odniesiony do GND zasilania logiki. Podczas normalnej pracy urządzenia wyjście to jest w stanie wysokim (Hi state). Jeżeli wystąpi błąd, linia ta jest zwierana do masy (Lo state). Linia ta jest dwukierunkowa, co znaczy, że może być ona zwarta do GND zewnętrznie, aby zatrzymać sterownik. Rownocześnie wewnętrzny błąd sterownika może zewrzeć tą linię do GND. Sterownik pozostaje w stanie zatrzymania, dopoki linia ta jest zwarta do GND.
Złącze głowne (Main) - pinout
1. Sygnał Step (Krok, wejście)
2. Sygnał kierunek (Dir, wejście)
3. GND źrodła sygnałow Step i Dir
4. NC (brak połączenia)
5. Restart (wejście)
6. Error (dwukierunkowy, wejście/wyjście)
7. Zasilanie części logicznej + (dodatni)
8. Zasilanie części logicznej - (masa)

Złącze enkodera
Aby zapewnić sprzężenie zwrotne z silnika, potrzebny jest enkoder inkrementalny z kanałami A, /A, B, /B. Enkoder z wyjściem bez nadajnika linii (kanały A i B), rownież może być użyty razem z zewnętrznym nadajnikiem linii (dołączony do sterownika). Enkoder musi być inkrementalny, z wyjściami na poziomie TTL, sygnał prostokątny. Enkodery absolutne nie są obsługiwane.
Złącze enkodera (Encoder) - pinout
1. GND
2. Vcc (5VDC)
3. I- (nie używany)
4. I+ (nie używany)
5. A-
6. A+
7. B-
8. B+
Złącze USB
Złącze USB jest wykorzystywane dla konfiguracji sterownika. Do połączenia z
komputerem PC może być użyty zwykły kabel USB A-B. Interfejs USB jest optycznie
odizolowany od PC oraz od sterownika.

Diody sygnalizacyjne

1. Gotowość stopnia mocy.
Dioda świeci jeżeli stopień mocy jest gotowy do pracy. Jeżeli jest aktywne
zabezpieczenie prądowe, dioda będzie migać
2. Praca sterownika
Dioda miga jeżeli sterownik pracuje poprawnie
3. Limit błędow (error limit override)
Jeżeli błąd położenia wirnika jest większy niż limit ustawiony w oprogramowaniu, dioda LED wł.
4. Obecność napięcia zasilania logiki
copyright 2009 CNCdrive.pl
5. Silnik obraca się CW (zgodnie z ruchem wskazowek zegara). Dioda zaświecona, jeżeli
PWM jest na Arm1 silnika.
6. Silnik obraca się CCW (przeciwnie do ruchu wskazowek zegara). Dioda zaświecona, jeżeli
PWM jest na Arm2 silnika.

Tryby błędu

1 Stan normalny
Podczas normalnej pracy, kiedy napięcie zasilania logiki jest załączone, dioda nr 2 miga
z częstotliwością ok. 2Hz.
2 Zabezpieczenie nadprądowe
Występuje, jeżeli silnik ma zbyt dużą moc lub zbyt małą rezystancję uzwojeń lub
pomiędzy wyjściami silnika występuje zwarcie.
Zabezpieczenie jest sygnalizowane poprzez szybkie miganie diody nr 2.
3 Błąd enkodera
Występuje, jeżeli enkoder nie jest podłączony do złącza Encoder, jeżeli enkoder jest
uszkodzony, jeżeli ktorykolwiek sygnał z A, /A, B, /B jest zwarty do 5V lub GND lub między
sobą.
Błąd enkodera jest sygnalizowany poprzez miganie diody nr 3.
4 Błąd stopnia mocy
Oznacza nastepujące przyczyny:

temperatura aluminiowej płyty podstawy sterownika wynosi powyżej 65°C.
przekroczenie napięcia
Występuje jeżeli źródło napięcia przekracza 180VDC lub jeżeli rezystor
hamujący nie jest podłączony i napięcie wzrośnie powyżej 180VDC.
przekroczenie prądu
Występuje jeżeli sterownik nie jest w stanie ograniczyć prądu a ten rośnie
powyżej 40A. Może się to zdarzyć jeżeli pomiędzy szczotkami silnika występuje
zwarcie.

Wszystkie błędy są także sygnalizowane przez zwarcie wyjścia Error do GND w złączu
głównym.

Okablowanie, zasilanie i ekranowanie

1 Okablowanie silnika
Jeżeli to możliwe, używaj pary skręcanej przewodów, aby podłączyć silnik do sterownika. Zminimalizuje
to emisję EMI z przewodów. Używaj tak dużego przekroju przewodów jak to możliwe, aby
zminimalizować ich rezystancję.
2 Okablowanie enkodera
Podłącz patch kabel do złącza enkodera w sterowniku. Długość przewodu enkodera musi być między
1metr i 100metrów. Nie używaj krótszych kabli niż 1m.
Nie używaj wspólnego kabla dla enkodera i silnika.
3 Główne techniki ekranowania
Sterownik ma optycznie odizolowane zasilanie silnika od zasilania logiki. Oznacza to, że masy tych
zasilań "pływają" względem siebie, aby zapobiec pętli mas, a tym samym problemów z komunikacją.
Nie używaj wspólnego transformatora dla zasilania logiki i silnika. Używaj oddzielnych źródeł zasilania i
nigdy nie łącz ze sobą mas (GND) tych dwóch zasilań. Zostaw je oddzielone.
Używaj przewodów ekranowanych dla enkodera i złącza głównego jeżeli to możliwe. Podłącz ekrany
przewodu enkodera i przewodu głównego (sygnałowego Step i Dir) do uziemienia tylko z jednym końcu.
4 Wybór źródła zasilania oraz filtrowanie
Sterownik potrzebuje dwóch zasilań do poprawnej pracy. Jedno dla zasilania części logicznej (cyfrowej),
oraz drugie do zasilania silnika. Zasilanie części logicznej może stanowić zwykły zasilacz stabilizowany
małej mocy, o napięciu 12Vdc, wyprostowanym oraz wygładzonym.
Zasilaniem silnika powinien być transformator o prądzie co najmniej równym ciągłemu prądowi
pobieranemu przez silnik. Zaleca się stosowanie kondensatorów wygładzających, przynajmniej o
pojemności 1000uF/1A (po wyprostowaniu).
Podłącz równoległymi przewodami zasilanie silników, jeżeli korzystasz ze wspólnego transformatora dla
kilku sterowników. Nie podłączaj zasilania silników szeregowo (od sterownika do sterownika).
Przy wysokim napięciu i/lub wysokim prądzie może się okazać konieczne podłączenie kondensatora
>=470uF bezpośrednio do zacisków złącza zasilania silnika (razem z przewodami), jeżeli przewody z
zasilacza są dłuższe niż 300mm.
Jeżeli to możliwe, nie używaj zasilaczy impulsowych jako źródło zasilania silnika.