µPaP-1AXV1 Manual del usuario
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1. Manual usuario yPaP 1AXV1 3 INSSP Negro Salida s ncrona de datos 4 OutSSP Gris Entrada s ncrona de datos 5 GND Azul Masa 1 RX Rojo Recepci n as ncrona datos RS 232 2 TX Verde Transmisi n as ncrona datos 3 GND Negro Masa Tabla 1 Alimentaci n 1 AC1 Rojo Secundario transformador control e 2 AC2 Amarillo Secundario transformador control Entradas salidas Te Sin funci n espec En funci n de la demanda del cliente adicionales A ie Sin funci n espec En funci n de la demanda del cliente 1 SelSlave Amarillo Selecci n esclavo 2 CIkSSP Verde Se al reloj co 3 INSSP Negro Entrada s ncrona de datos serie s ncrona 4 OutSSP Gris Salida s ncrona de datos 5 GND Azul Masa 1 RX Rojo Recepci n as ncrona datos RS 232 2 TX Verde Transmisi n as ncrona datos 3 GND Negro Masa 3 7 Usos de cada circuito Tabla 2 En combinaci n con los correspondientes uPaP 1AXV1 el circuito JPaP 6AXV1 permite controlar hasta seis motores simult neamente y el JyPaP 6AXV2 diez motores Para ello las conexiones a realizar var an solamente en dos aspectos e La conexi n RS 232 llega al JyPaP 6AXV1 o pPaP 6AXV2 Desde el circuito se conectan los JPaP 1AXV1 deseados mediante los conectores SSP Puede observarse en la Fig 2 como est n distribuidos los conectores del circuito y en la Tabla 3 la conexi n RS 232 desde el conector d2. n del protocolo de COMUNICACIONES ccccccccccccccocccicinininnnannnnnnnnnnnnnnn nro nro nnnnnnnnnnrs 9 4 3 Tratamiento de los errores de COMUNICACI N ocoococninicicncccoccooonononnnnonnnnnncnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnninos 9 4 4 Movimientos especiales oooooociinicicccnccconoooooooononconnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnes 10 5 Protocolo TAXVI Midi reader aabnda 10 5 1 Datos a enviar hacia el CONtrolador oooococccccccnnccccnnnnnnnnnnnnnnnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnos 10 5 2 Respuesta del COntrolador ooooocccccccccocccnnononnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnrineninnn 11 microPaP 2 Manual usuario yPaP 1AXV1 1 Caracter sticas generales pPaP 1AXV1 yPaP 6AXV1 yPaP 6AXV2 es el resultado de la evoluci n de diversos circuitos dise ados espec ficamente para accionar motores paso a paso PaP desde cualquier sistema dotado de un puerto serie El resultado es ptimo tanto en prestaciones como en precio El circuito est dotado de la ltima tecnolog a en control de motores con una reducci n muy importante del n mero de componentes necesarios as como del calor a disipar en los accionamientos m s cr ticos Esta reducci n de componentes redunda en un aumento de la fiabilidad en todas las circunstancias Los elementos de transistores bipolares han dejado paso a los equipos con puentes MOSFET de ltima generaci n El control de corriente basado en
3. Derecha R 0x52 6 Sentido de giro Reset consigna acumulada 100 0x64 e Izquierda L 0x4C 7 N pasos de la pendiente de aceleraci n 48 gt 147 0 gt 99 101 0x65 8 N pasos de la pendiente de frenado 48 147 0 99 102 0x66 Bra bay 48 248 0 200 9 Velocidad m xima o de r gimen 103 0x67 limitada por la din mica del motor 10 Velocidad m nima antes de la parada 48 248 0 200 104 0x68 0x30 completo 0x31 2 paso 0x32 8 11 Selector de uP 105 0x69 0x33 16 e 0x34 32 e 0x35 64 12 Corriente de STOP mantenimiento de par 48 gt 111 0 63 106 0x6A 0x30 Testea los dos FC 0x31 Testea FC1 13 B squeda FC1 o FC2 107 0x6B e 0x32 Testea FC2 e 0x33 No testea los FC e 0x30 Detiene el movimiento continuo 14 Movimiento continuo 108 0x6C 0x31 Inicia el movimiento continuo microPaP casy motion 10 Manual usuario JPaP 1AXV1 0 Identificador de la trama 0x31 0x32 0x33 0x36 110 0x6E 15 Prescaler de velocidad 0x30 Y m xima velocidad 0x31 Y4 0x32 1 8 0x33 1 16 0x34 1 32 0x35 1 64 0x36 1 128 valor por defecto 0x37 1 256 m nima velocidad 109 0x6D 16 Carry Return Ox0D 5 2 Respuesta del controlador Tabla 4 0 IDENTIFICADOR 0x31 0x32 0x33 0x36 1 Error o resultado C digo error ACK 0x06 NACK 0x15 121 0x79 FC1 alcanzad
4. en modo independiente como el modo mini red es exactamente igual con la salvedad de que usando las controladoras PaP 6AXV1 jPaP 6AXV2 deber especificarse el motor que se desea mover Par metros que se pueden ajustar Selecci n de pasos completos medios pasos micropasos e Corriente de detenci n o mantenimiento de par e Velocidad m xima y m nima antes de detenci n e Pasos de rampa de aceleraci n Pasos de rampa de desaceleraci n Adem s existen par metros para definir el movimiento que debe realizar el motor N mero de pasos Y pasos e Movimiento continuo o parada del movimiento continuo B squeda de final de carrera microPaP 3 Manual usuario yPaP 1AXV1 Cada uno de estos par metros y sus rangos de selecci n est n detallados en la descripci n del protocolo de comunicaciones en la secci n 4 El sistema ante comandos contradictorios siempre act a autoprotegi ndose 3 Hardware A este nivel se pueden distinguir cuatro m dulos principales Alimentaciones 8v AC 25v AC Control puerto serie y generaci n de se ales e Control de corriente Accionamiento de potencia 3 1 Alimentaciones Deben encargarse a dos transformadores independientes para asegurar el correcto control de la corriente de las bobinas sin que se produzcan interferencias no deseadas Las masas est n unidas en un solo punto de manera que las recirculaciones de corrientes no interfieran a los dem s equipos conectados median
5. una DAC de ocho bits del que est dotado el circuito permite implementar el movimiento en micropasos de una manera muy sencilla y totalmente flexible De igual manera todos los par metros de los movimientos son modificables v a comandos que recibe el microcontrolador por medio del puerto serie Se pueden ajustar entre otros la velocidad la aceleraci n el n mero de micropasos o el tipo de movimiento que deber hacer el motor continuo hasta final de carrera o de un n mero de pasos exacto 2 Funcionamiento El sistema est basado en un microcontrolador que es el que se encarga de recibir los comandos por el puerto serie y generar las se ales de control necesarias para que el puente de potencia act e sobre las bobinas del motor La generaci n de micropasos tan importante para obtener movimientos suaves en muchas circunstancias queda encargada a una DAC de doble canal y 8 bits Excepto el control de corriente que se podr a en caso necesario ajustar de forma muy precisa mediante el cambio de componentes el resto de los par metros de control se modifican mediante un sencillo protocolo de 17 bytes Dada la velocidad de comunicaci n de 19200 baudios resulta que el comando de control tarda exactamente 8 85 mS en ser transmitido Esta velocidad se traduce en una gran capacidad de cambio de condiciones del movimiento en la mayor parte de las aplicaciones mucho m s all de lo necesario Es imprescindible hacer notar que el funcionamiento
6. consigue una gran variedad de selecci n de movimientos y modos de trabajo La Tabla 4 en el punto 5 1 contiene la descripci n de cada uno de los bytes que se deben mandar como parte de cada trama para conseguir los movimientos deseados Todos los comandos se env an en formato ASCII Por ejemplo O 0x30 Con el f n de que las comunicaciones no utilizen valores por debajo de 0x30 excepto para los caracteres de control ACK NACK y CR De esa manera detener un movimiento puede resultar tan sencillo como enviar un CR Hay que destacar que el funcionamiento en modo individual o como parte de una mini red de motores es exactamente el mismo La diferencia estriba nicamente en el primer byte o identificador El micro que act a como interprete u4PaP 6AXV1 o yPaP 6AXV2 de las instrucciones que llegan por el puerto serie se encarga de direccionar el comando que ha llegado al perif rico correspondiente utilizando el puerto SSP serie s ncrono Todos los perif ricos responden de la misma manera en funci n de si ha funcionado la comunicaci n o no Tabla 5 o si ha habido cualquier rebosamiento o incorrecci n en los datos recibidos La respuesta es inmediata al final de la comunicaci n no al final del movimiento seleccionado Por encargo especial se pueden suministrar equipos que respondan al acabar el movimiento 4 3 Tratamiento de los errores de comunicaci n El sistema comprueba que todos los datos se encuentren dentro de los rangos adm
7. e 3 vias hacia el conector est ndard de 9 vias DB 9 hembra de cualquier PC Para posibles desarrollos a medida se han preparado una serie de entradas salidas adicionales agrupadas en los conectores Extra1 y Extra2 del yPaP 6AXV1 y yPaP 6AXV2 RS 232 1 RX Rojo Recepci n as ncrona datos 3 3 3 microPaP 7 pao o Manual usuario JPaP 1AXV1 Tabla 3 Extra2 Serial Figura 2 4 Software Se describe aqu cuales son los modos de funcionamiento del circuito as como el protocolo de comunicaciones dise ado para alcanzarlos La idea principal es la flexibilidad de modo que el usuario podr trabajar inmediatamente usando el programa demo que se le permite descargar desde nuestra web micropap com o mediante programaci n de alto nivel C Visual Basic etc usando las librer as dise adas espec ficamente por nuestro equipo Incluso programando el puerto serie a utilizar de cualquier otra manera deseada 4 1 Modos de funcionamiento 4 1 1 Movimiento libre El equipo recibe un comando de n mero de pasos velocidad aceleraci n etc y lo pone en marcha sin testear los FC De manera que la viabilidad del movimiento es responsabilidad del usuario No deber a utilizarse en circunstancias tales como desplazadores lineales con topes mec nicos sensibles 4 1 2 Movimiento testeado El equipo recibe un comando de n mero de pasos velocidad aceleraci n etc y lo pone en marcha testeando los FC Si en cual
8. eva serigrafiados los nombres de los componentes y todos los conectores son diferentes para evitar conexiones err neas Los conectores est n dispuestos de manera que el pin que queda m s a la izquierda mir ndolo de frente eseln 1 La Fig 1 permite observar la posici n de los conectores en el circuito pPaP 1AXV1 Asimismo en las Tabla 1 y 2 se describen todos los conectores as como sus funciones en los circuito JPaP 1AXV1 y pPaP 6AXV1 yPaP 6AXV2 microPaP 5 Manual usuario JPaP 1AXV1 PWR_MOT Coil 2 l Y O E a TTD J e Coil 1 RX t 1 t GND TX RS 232 Figura 1 1 AC3 Marr n Secundario transformador potencia Alimentaci n potencia motor 2 15 35 v 3 AC4 Verde Secundario transformador potencia Alimentaci n 1 AC1 Rojo Secundario transformador control tensi n control 8 12 v 2 AC2 Amarillo Secundario transformador control 1 1A Rojo i Bobina 1 motor Accionamiento 2 2A Amarillo motor 3 1B Marr n Bobina 2 motor 4 2B Verde 1 TRT1 Verde Transistor resistencia pull up 4K7 2 D1 Amarillo Led resistencia polarizaci n 4700 Finales Inicio 3 GND Azul Masa de carrera 4 TRT2 Verde Transistor resistencia pull up 4K7 5 D2 Amarillo Led resistencia polarizaci n 4700 6 GND Azul Masa Comunicaci n 1 SelSlave Amarillo Selecci n esclavo A 2 CIKkSSP Verde Se al reloj microPaP casy motion
9. itidos y en caso de no estarlo informa con un c digo correspondiente al ltimo err neo Es decir si llega un rango de corriente m nima superior a 63 byte 12 89 y simult neamente llega un dato de b squeda de FC err neo byte13 0x35 el sistema responder con un 107 en lugar de un ACK Para el caso de trabajar con diferentes motores y una placa controladora yJPaP 6AXV1 o yPaP 6AXV2 microPaP 9 Manual usuario JPaP 1AXV1 si se produce una asignaci n incorrecta de perif rico entonces el error ser un ErrorSSP 110 puesto que no habr ning n perif rico que responda En el caso de que se produzca un env o incorrecto por parte del control central la forma m s r pida de reiniciar la comunicaci n es enviar un byte de CR En ese momento los contadores internos se resetean y se puede volver a comenzar 4 4 Movimientos especiales e Enel caso de un comando para buscar FC en el momento que lo encuentra el equipo vuelve a dar una respuesta al controlador 121 0x79 FC1 alcanzado 122 0x7A gt FC2 alcanzado e Si se selecciona movimiento continuo no parar hasta que se le env e byte 14 0x30 o llegue a FC si es que deb a testearlos Protocolo 1AXV1_1 4 5 1 Datos a enviar hacia el controlador 0 Identificador de la trama 0x31 0x32 0x33 0x36 110 0x6E 1 2 3 4 5 N pasos movimiento 0 65535 UNI DEC CENT MILS D MIL
10. microPaP easy motion HPaP 1AXV1 Manual del usuario Man1AXV1 Rev 1 4 24 09 2008 Autor Ferm n Alarc n microPaP com Manual usuario yPaP 1AXV1 NDICE 1 Caracter sticas general ii nnmnnn annn nenna 3 ASA A 3 A See eatea eee eaaa E edera eea aeeai eea Saa 4 3 1 AliMentaciOnes ooooncccccccccccccnncnnnnnnnn nn RR nn RR RR RR RR RR RR RN RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRiRinnin 4 3 2 Control puerto serie y generaci n de Se ales coonmnmioccccnnnnnnnncncocreccrnnnraccnrnr enn 4 3 3 Control de Corriente cacon o dices 4 3 4 Accionamiento de potenCia ooocccccccconoconoonoooonccconccnnnnnnnnnonnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn anna nn nnnnnnnnnnnnnns 5 3 5 Motores adMiSibles ooooooninininiciniconoconcononnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnrrrnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnes 5 3 0 CONEXION dO seriti irie da dea desidia dad 5 3 7 Usos de cada CirCuUItO occccccccccnnnnnnnnnnccnccnncnnnnnnoninnnnnnnnnnnnnn nen nn nn nro nono nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnss 7 RR A A 8 4 1 Modos de fUNCIONAMIentO cccccoocccncccconccncncnononcnnnonononnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnonnnonnnnnnnrnnnnannncnnnnnnnnnos 8 4 1 1 Movimiento MDF O oo iE Ea aa AU ia EAE A dd 8 4 1 2 Movimiento testeado ooooooonccincccccnnnnnccnnnononncnnnnnrrn nn rr EErEE Ennema EEEE 8 4 1 3 Movimiento iNiCialiZaCi n oooooooocnnnnnnnnnnncccccccnnnccnnnnncnnnnncnnnnn cnn nn anna 9 4 1 4 Movimiento COMINO aii nadien ERNE e Eaa EAS 9 4 2 Descripci
11. o 122 0x7A FC2 alcanzado 123 0x7B Movimiento finalizado bajo demanda 2 Carry Return Ox0D Tabla 5 microPaP casy motion
12. quier momento del movimiento el sistema detecta que un FC ha sido activado detiene el movimiento y env a una se al ACK por el puerto serie microPaP 8 cie ci n Manual usuario yPaP 1AXV1 Las entradas ser n activas por nivel bajo o alto en funci n de la demanda del cliente y no ser n seleccionables Por tanto si se elige un equipo programado para buscar un cero en sus entradas de FC las no utilizadas hay que dejarlas al aire para que el sistema no las considere activadas Por el contrario si se elige un equipo que busque un uno en las entradas de FC entonces habr que forzar a GND masa la entrada no usada 4 1 3 Movimiento inicializaci n El equipo recibe un comando completo que lleva incluida la orden de buscar uno u otro FC de manera que comienza el movimiento en sentido horario o antihorario hasta que encuentre el FC deseado En las b squedas de FC es conveniente elegir velocidades bajas siempre 4 1 4 Movimiento continuo El equipo recibe un comando de n mero de pasos velocidad aceleraci n etc y lo pone en marcha pero solo hace caso de la indicaci n de movimiento continuo De manera que se detiene ante los FC o no en funci n de lo elegido en el byte que permite elegir entre testearlos o no Si se elige testear los FC lo hace sobre los dos simult neamente 4 2 Descripci n del protocolo de comunicaciones De nuevo la simplicidad es la clave del dise o Con solo 16 bytes de datos y uno de Carry Return se
13. te funcione correctamente en modo de micropasos deber llevar asociada una resistencia de sense que provoque una ca da de tensi n semejante cuando el motor trabaje a corriente nominal Y e Rp Vsense Matem ticamente esto se define con la siguiente expresi n Rsense Imotor max Los valores de estas resistencias de sensado de corriente una por bobina se han elegido para que una amplia variedad de motores giren correctamente pero para obtener unas prestaciones ptimas se deber n elegir correctamente una vez conocido el motor que se va a utilizar Por ejemplo Motor Rbobinas Inominal VDAC Rsense pasos vuelta 0 A V Q aprox 400 16 0 4 1 1 2 7 100 150 0 08 1 1 13 7 3 4 Accionamiento de potencia Se encarga al puente MOSFET de ltima generaci n de la casa SGS dotado de protecciones contra sobre corrientes y temperatura Este puente no necesita radiador puesto que utiliza el plano de masa que le rodea para eliminar el calor Este elemento funciona en un rango de 15 a 50v y admite consumos de corriente de hasta 2 5A por bobina del motor 3 5 Motores admisibles Cualquiera que no sobrepase los valores nominales del puente MOSFET es decir Corriente media por bobina 2 5A Tensi n de alimentaci n m xima lt 50v 3 6 Conexionado Se suministran los cables y conectores necesarios para poner en funcionamiento el motor y son f cilmente ubicables dado que el circuito ll
14. te las conexiones serie La ausencia de optoacopladores en la entrada puede ser solucionada en casos cr ticos mediante un circuito optoaislante el cual se encargar a de separar la masa del sistema que aloje el programa de control de movimientos En todas las condiciones probadas por nuestro equipo esto no ha sido necesario en ning n caso El transformador que alimentar la electr nica de control ser un elemento con los siguientes datos b sicos Tensi n 8 12 v Corriente 0 3 A El transformador para la secci n de potencia Tensi n 15 35v AC Corriente 5 A m x 3 2 Control puerto serie y generaci n de se ales Todo este trabajo se encarga a un microcontrolador de 8 bits dotado de una memoria ROM interna de 8Kb entre otras caracter sticas Caracter sticas de la comunicaci n serie RS 232 e Baudios 19200 Bits de datos 8 e Paridad Ninguna Bitde stop 1 e Bit de start 1 3 3 Control de corriente El microcontrolador genera las se ales de accionamiento para la DAC que a su vez genera las consignas al puente de potencia Este mediante un control proporcional y el testeo continuo de la microPaP 4 Manual usuario yPaP 1AXV1 corriente en las bobinas del motor modifica las condiciones del PWM que implementa de manera que la intensidad siga exactamente la consigna recibida La consigna que genera la DAC var a entre 0 y 1 1V semiperiodos sinusoidales con lo cual para que cualquier motor que se conec
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