SERWO Whale3

Whale3 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 Whale3 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: 80VDC
Max prąd silnika: 20A
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

Charakterystyka elektryczna :

Właściwość	Min	Typ	Max	Jedn.	Uwagi
Napięcie zasilania silnika	12	-	80	VDC	Optymalnie U=Uznam,onowe+10..20%
Prąd silnika	0	-	20	A	Ograniczony przez sterownik, ustawialny, max 20A
Napięcie zasilania logiki	9	12	14	VDC
Wydajność prądowa zasilania logiki	100	200	250	mA
Temperatura pracy	10		65	°C	Automatyczne odlaczenie przy 65°C
Napięcie zasilania optoizolowanych wejść	3	-	-		Uzyj zewnętrznego rezystora (szeregowo), jezeli stosujesz napi§cie>5VDC
Prąd optoizolatora	3	5	10	mA
Częstotliwość wejścia STEP	0		400	kHz
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 użytkownika
Maksymalna częstotliwość enkodera	1	1	1	MHz	Przy logice 4x
Częstotliwość przełączania	20	20	20	kHz
Maksymalny prąd ciągły silnika	20	20	20	Amper	Prąd jest ograniczony do 20A
Czas próbkowania pętli PID	1		65535	*60usec	Ustawiany, co 60usec
Minimalna dozwolona rezystancja uzwojeń silnika	1.5	1.5	1.5	Ohm	Jezeli rezystancja jest nizsza, powinna bye zwiększona przez cewke. lub rezystor
Minimalna dozwolona induktancja uzwojeń silnika	200	-	-	uH	Jeżeli induktancja jest zbyt niska, powinna być zwiększona przez cewkę

Złącza i piny

Złącze silnika oraz źródła zasilania silnika

Złącze silnika przedstawiono na zdjęciu po lewej. Jest to złącze rozłączne, 4pin, dla połączenia silnika
(Arm1, Arm2) oraz źródła zasilania silnika (Vdd+, GND).

Złącze główne, Enkoder, USB

Złącza główne zawiera połączenia dla zasilania logiki sterownika, wejścia sygnałów 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. Nie zaleca się używania zasilaczy impulsowych.
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 również 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. Równocześnie wewnętrzny błąd sterownika może zewrzeć tą linię do GND. Sterownik
pozostaje w stanie zatrzymania, dopóki linia ta jest zwarta do GND.
Złącze główne (Main) - pinout
1. Sygnał Step (Krok, wejście)
2. Sygnał kierunek (Dir, wejście)
3. GND źródła sygnałów 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), również 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 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. Limit błędów (error limit override)
Jeżeli błąd jest większy niż limit ustawiony w oprogramowaniu, dioda LED wł.
2. Obecność napięcia zasilania logiki

3. Praca sterownika
Miga, jeżeli kontroler pracuje poprawnie
4. Zabezpieczenie nadprądowe
Oznacza aktywność zabezpieczenie nadprądowego. Dioda jest zaświecona jeżeli prąd silnika
przekroczył wartość ustawioną w oprogramowaniu i został ograniczony.
5. Silnik obraca się CW (zgodnie z ruchem wskazówek zegara)
Dioda zaświecona, jeżeli PWM jest na Arm1 silnika
6. Silnik obraca się CCW (przeciwnie do ruchu wskazówek 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 3 miga z
częstotliwością ok. 2Hz.

2 Zabezpieczenie nadprądowe
Występuje, jeżeli silnik ma zbyt dużą moc lub zbyt małą rezystancję uzwojeń lub pomiędzy wyjściami
silnika.
Zabezpieczenie jest sygnalizowane poprzez szybkie miganie diody nr 3.
3 Błąd enkodera
Występuje, jeżeli enkoder nie jest podłączony do złącza Encoder, jeżeli enkoder jest uszkodzony, jeżeli
którykolwiek sygnał z A, /A, B, /B jest zwarty do 5V lub GND lub między sobą.
Błąd enkodera jest sygnalizowany poprzez miganie diody nr 1.
4 Błąd przegrzania
Występuje, jeżeli aluminiowa podstawa sterownika osiągnie temperaturę 65°C.
Wszystkie błędy są dodatkowo sygnalizowane poprzez stan niski na linii Error 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.