Leoniv: SMC-5000MA

Контроллер шагового двигателя SMC-5000MA предназначен для работы с биполярными шаговыми двигателями. Основой устройства является микросхема A3977 фирмы «Allegro», которая содержит транслятор уровней, два ЦАП для задания тока фаз с помощью ШИМ, а также два мостовых выходных каскада на полевых транзисторах. Управление устройством обеспечивает микроконтроллер ATmega16 фирмы «Atmel». Связь с компьютером осуществляется по интерфейсу RS-485 через переходник RS-232 – RS-485 или USB – RS-485. Скорость обмена фиксирована и равна 19200 бод. Контроллер имеет дополнительный разъем RS-485, который позволяет организовывать сеть контроллеров (до 64 контроллеров). Вместе с контроллером поставляется библиотека в виде DLL, которая содержит все необходимые для управления устройством функции, а также тестовое ПО. Функции DLL могут быть вызваны из среды LabVIEW или из программы пользователя, написанной на любом языке программирования.

Контроллер обеспечивает работу биполярных шаговых двигателей в полношаговом (FS, full step), полушаговом (HS, half step), а также микрошаговом режиме. В микрошаговом режиме возможно дробление шага на 4 (FS/4) или на 8 (FS/8).

Контроллер позволяет устанавливать скорость от 0 до 32000 микрошагов в секунду (1 микрошаг = 1/8 полного шага) и обеспечивает разгон с постоянным ускорением (трапециидальный профиль скорости). Если задать значение ускорения 0, то будет реализован прямоугольный профиль. Контроллер имеет возможность задавать скорость начала разгона. Задание скорости начала разгона позволяет реализовать для двигателя смешанный профиль скорости. Если двигатель начинает вращение с нулевой скорости, то скорость скачком достигает скорости начала разгона, а дальше двигатель начинает разгоняться с заданным ускорением. При торможении все происходит наоборот: двигатель выполняет торможение с заданным ускорением, пока скорость не снизится до скорости начала разгона. Затем двигатель сразу останавливается. Задание минимальной скорости разгона обычно используется для уменьшения вибраций при разгоне и торможении, которые имеют место при работе двигателя на низких скоростях. Минимальная скорость не накладывает ограничение снизу на устанавливаемую скорость. Просто для скоростей, меньших скорости начала разгона, будет реализован прямоугольный профиль скорости.

Контроллер реализует ШИМ-стабилизацию тока обмоток двигателя. Поэтому ток не зависит от напряжения питания и определяется только заданным значением. Значение тока задается программно. Контроллер позволяет индивидуально задавать рабочий ток, ток разгона и ток удержания. Также имеется возможность измерения напряжения питания.

Контроллер поддерживает обработку относительной и абсолютной координаты. Значение координаты всегда выражается в микрошагах FS/8. Поэтому при работе с более крупным шагом возможно лишь более грубое позиционирование. Контроллер имеет счетчик абсолютной координаты емкостью ±2 000 000 000 микрошагов. При выполнении команд позиционирования возможно перемещение на абсолютную или относительную координату. При позиционировании осуществляется разгон и торможение согласно заданным значениям скорости, скорости начала разгона и ускорения. Для предотвращения потери координаты в режиме позиционирования должен быть включен ток удержания. Возможно позиционирование по внешнему квадратурному энкодеру.

Имеется возможность подключения датчика базовой позиции. В качестве датчика может быть оптопара, датчик Холла или обычный механический выключатель. Программно можно выбрать желаемый активный уровень и действие при достижении базовой позиции: плавное торможение или мгновенная остановка двигателя. Программное обеспечение контроллера содержит специальную функцию базирования, которая позволяет определить координату базовой позиции в микрошагах.

Контроллер позволяет подключить 2 концевых выключателя. Включение и отключение обработки концевых выключателей осуществляется программно. Дополнительно можно задать тип концевых выключателей – нормально-разомкнутые или нормально-замкнутые.

Кроме управления от компьютера возможно местное управление. Для этого предусмотрены сигналы L, R и EN. Имеется 7 различных режимов раборты с сигналами местного управления. Индикация текущего состояния контроллера осуществляется двумя светодиодами.

Дополнительно контроллер имеет 8 линий цифрового ввода-вывода общего назначения. Цифровые выходы с открытым стоком обеспечивают выходной ток до 100 мА на канал при напряжении до 30 В. Встроенная схема защиты ограничивает ток каждого выхода на уровне 250 мА.

Контроллеры можно объединять в сеть, используя дополнительный разъем RS-485. Перед объединением контроллеров в сеть каждому из них должен быть присвоен уникальный адрес, который сохраняется в энергонезависимой памяти. Для подключения к компьютеру используется переходник RS-232 – RS-485 или USB – RS-485. Контроллер может комплектоваться переходниками нескольких типов: от простейшего, собранного в вилке разъема, до промышленного, с гальванической развязкой сигналов. Выбор переходника определяется протяженностью сети RS-485 и электромагнитной обстановкой в месте установки контроллера шагового двигателя.

Вместе с контроллером поставляется программное обеспечение. Внешний вид окон управляющей программы показан ниже:

smc-5000ma_sch.pdf (45 kB) - принципиальная схема.

smc-5000ma_manual.pdf (1322 kB) - руководство пользователя.

smc-5000ma_pcad.zip (49 kB) - файлы разводки печатных плат (PCAD 4.5, PLT, GIF).

smc-5000ma_source.zip (44 kB) - прошивка и исходник процессора (HEX, IAR C).

smc-5000ma_soft.zip (492 kB) - управляющий софт (DLL, EXE и исходник Borland C++ Builer 6).