Kontrola broja obrtaja glavnog vretena preko PWM ili STEP/DIR signala

petak, 16 septembar 2016

pdfPreuzmite članak u elektronskoj verziji

Pored relea za uključivanje i isključivanje glavnog radnog vretena (spindle), Mach3 podržava dva načina za kontrolu brzine obrtanja vretena:

  • preko PWM signala i
  • preko STEP/DIR signala.

U nastavku će biti detaljno opisano podešavanje kontrole glavnog vretena pomoću USB-MC kontrolera kretanja korišćenjem PWM ili STEP/DIR signala.

Za aktiviranje kontrole glavnog vretena pomenutog tipa u okviru softvera Mach3 potrebno je otvoriti Ports&Pins/Spindle Setup dijalog (slika 1) i u Motor control grupi uključiti opciju Use Spindle Motor Output. Takođe u navedenom dijalogu moguće je odabrati opciju PWM control ili Step/Dir Motor.

Spindle PWM STEP DIR1

Slika 1 Ports&Pins/Spindle Setup dijalog - Motor control grupa

U slučaju PWM regulacije moguće je definisati i minimalni duty cycle preko polja Minimum PWM prikazanog u istoj grupi. Polje PWMBaseFreq se ne koristi (precrtano polje na slici 1). Frekvencija PWM izlaza podešava se preko posebnog dijaloga iz Plugin-a za USB-MC kontroler kretanja Plugin control/USB-MC Config... (General setup tab – slika 2).

 Spindle PWM STEP DIR2

Slika 2 USB-MC configuration dijalog

Dalje je potrebno uključiti Spindle osu i podesiti pinove i port za STEP i DIR izlazne signale (slika 3). U slučaju PWM kontrole, potrebno je definisati samo STEP pin i port jer se ovaj signal koristi za PWM izlaz, a DIR pin i port se tada ne koriste. U slučaju kao na slici 3, to su pinovi 12 i 13.

NAPOMENA: USB-MC kontroler podržava istovremeni rad 6 osa upravljanih pomoću STEP/DIR signala. U slučaju da se koristi Spindle STEP/DIR osa, osa C mora biti isključena. Ako se koristi PWM spindle regulacija, nema ovog ograničenja tj. svih sedam osa (slika 3) može biti uključeno.

Spindle PWM STEP DIR3 

Slika 3 Dijalog u kome se podešavaju pinovi i port za STEP i DIR izlazne signale

U slučaju STEP/DIR regulacije potrebno je definisati i parametre za broj koraka po obrtaju (Steps per), maksimalnu brzinu Velocity (rpm) i ubrzanje (Acceleration) motora za pogon glavnog vretena (slika 4).

Spindle PWM STEP DIR4 

Slika 4 Motor Tuning and Setup dijalog 

NAPOMENA: Posle promene parametara Spindle motora neophodno je restartovati Mach3 da bi nove vrednosti postale važeće.

Pulley Selection dijalog

Za oba tipa regulacije brzine obrtanja glavnog vretena važi dijalog Config/Spindle Pulleys (slika 5). Interpretacija parametara se malo razlikuje u zavisnosti od tipa kontrole.

Maksimalna i minimalna brzina se zadaju preko polja Max Speed i Min Speed (rpm). Pomenutim parametrima se praktično zadaje opseg S komande, tj. ako je Max Speed=100, a Min Speed=5000, validan opseg S komandi je od S100 do S5000.

U slučaju PWM kontrole, vrednost Max Speed odgovara duty cycle 100%. Tako, npr. u slučaju kao na slici 5 da je maksimalna brzina 8000 rpm, a minimalna 0 rpm, kada se zada komanda S4000, PWM duty cycle će biti postavljen na 50%.

Spindle PWM STEP DIR5 

Slika 5 Pulley selection dijalog

Generalni obrazac za izračunavanje PWM duty:

Eq1 

gde je zadato_spindle_speed brzina koja se zadaje npr. S komandom.

Drugim rečima, kako zadata brzina ide od Min Speed do Max Speed, PWM duty cycle se menja od 0 do 100%, kao što je prikazano na slici 6.a.

SpindleVel graph 

Slika 6 Dijagrami promene broja obrtaja glavnog vretena u funkciji a) PWM kontrole i b) STEP/DIR kontrole

U slučaju STEP/DIR kontrole, Max Speed odgovara parametru Velocity sa slike 4, pa bi ista komanda S4000 za rezultat imala brzinu 50% od parametra Velocity. Ako je prenos 1:1 (direktan pogon, bez prenosnika odnosno bez redukcije) potrebno je podesiti Max Speed na istu vrednost kao Velocity da bi se dobilo korektno izračunavanje brzine.

Generalni obrazac za STEP/DIR kontrolu:

Eq2 

Pošto je najmanja brzina koju je moguće zadati Min Speed, iz prethodnog obrasca sledi da je najmanja rezultujuća brzina motora:

Eq3

Drugim rečima, ako se zadata brzina menja od Min Speed do Max Speed, Motor Speed se menja od Vmin do Velocity kao što je prikazano na slici 6.b. Na ovoj slici je MotorSpeed obeleženo sa v.

Ako je podešena brzina veća od Max Speed, tada će Mach3 da izbaci upozorenje "To Fast for Pulley. Using Max."

Min Speed (rpm) predstavlja minimalnu dozvoljenu brzinu obrtanja glavnog vretena za dati prenosnik (pulley). Ako se, npr. putem S komande, podesi brzina manja od Min Speed, Mach3 će da izbaci upozorenje i podesiće brzinu na dati minimum. Kod PWM regulacije, ako bi zahtevana brzina rezultirala u PWM duty nižem od zadatog minimuma u SpindleSetup-u (slika 1), Mach3 će da reaguje sa upozorenjem "PWM Bumped to minimum seting" i podesiće PWM duty cycle na zadatu minimalnu vrednost.

Minimalna broj obrtaja se zadaje da bi se zaštitio motor glavnog vretena od pregrevanja, s obzirom da ventilator motora pri niskim brojevima obrtaja ima slabu efikasnost.

Ratio polje predstavlja odnos SpindleRPM / MotorRPM, odnosno prenosni odnos reduktora (prenosnika) glavnog vretena. Ovaj parametar Mach3 koristi za prepoznavanje realne brzine obrtanja vretena putem Index ulaza. Ako je index senzor postavljen na samom motoru, a ne na glavnom vretenu, u zavisnosti od prenosnog odnosa prenosnika, ovaj odnos može biti različit od 1 i potrebno ga je podesiti da bi se pravilno izračunavao stvarni broj obrtaja glavnog vretena. Više o merenju broja obrtaja pomoću Index ulaza pročitajte u sledećem članku.

Prenosni odnos je moguće pronaći analitički ili merenjem brzine obrtanja motora i vretena odgovarajućim instrumentom (tahometrom).

NAPOMENA: Posle promene Ratio parametara neophodno je restartovati Mach3 da bi nove vrednosti postale važeće.

Reversed opcija omogućava promenu smera obrtanja za svaki prenosnik (pulley) posebno. Kod STEP/DIR regulacije invertuje se funkcija DIR izlaza. Nezavisno od tipa regulacije, uključivanje ove opcije ima za posledicu obrtanje funkcija relea glavnog vretena tj. komandi M3 i M4.

PWM izlaz se može koristiti i za druge namene, kao na primer za kontrolu snage lasera. USB-MC kontroler kretanja podržava napredne opcije za ovu svrhu (videti dijalog General setup/Laser PWM options u okviru plugin-a za USB-MC kontroler kretanja).

Audiohms TIM

logo footer

Razvoj i proizvodnja drajvera za upravljanje koračnim i DC servo motorima.

Pratite nas:

Facebook Twitter Youtube

Kontakt

PRIZMA DOO
Kumanovska 8, 34000 Kragujevac, Srbija

Tel.: 034 330 200
Web: www.prizma.rs
E-mail: prodaja@prizma.rs

Tehnička podrška
E-mail: office@audiohms.com