La primera placa está en la parte inferior de la caja, es la placa donde están los optoacopladores e incorpora muchas líneas debido a que se manejan muchos pines del conector del puerto paralelo; concretamente 15 pines para señales y 8 para masas, un total de 23 de los 25 del conector DB.
Cada motor (eje) utiliza 3 señales de salida del puerto hacia la controladora:
- Una de pulsos para mover el motor, el moviemiento depende de la configuración del driver IMT-901, si está en 4 micropasos el motor de 200 pasos (1,8º) necesitará 800 pulsos para dar una vuelta completa. Por lo tanto un pulso moverá el motor un micripaso.
- Una señal de Dirección que es un pin del puerto que se pone a 0 ó 1 para indicar al controlador que gire el motor en un sentido o en otro.
- La señal Enable hacia el controlador que activa o desactiva el motor, cuando se activa dicha señal el motor se activa y se queda enclavado en ausencia de pulsos e iniciando el movimiento cuando los recibe. Evidentemente si no está activa, el motor está sin alimentación.
Deducimos que con 3 ejes necesitaremos 9 pines de salida del puerto paralelo en total. Comentar que el puerto paralelo del PC tiene 12 líneas de salida, 5 líneas de entrada y 8 líneas GND.
Como me sobran líneas de salida puedo usar las que sobran para otras funciones, en mi caso he usado otra para colocar un relé que active el motor de la fresa por ejemplo, así desde el software CNC puedo parar o arracar la fresadora, por lo que al final he dejado dos salidas libres que no utilizo. Cuando los recursos no son suficientes es posible colocar otra tarjeta de puerto y configurarla en el software de CNC.
Respecto a las 5 entradas del puerto paralelo, se utilizan para enviar señales 0 ó 1 ya que son entradas digitales, en el software CNC se configura qué es cada línea del puerto pudiendo en todos los casos indicar si están activas a nivel alto o bajo de manera que es posible casar cualquier controladora y realizar cualquier tipo de configuración.
Teniendo en cuenta la entrada de Emergencia me quedan cuatro entradas que se utilizan normalmente para que la máquina indique las posiciones finales de los ejes, de esta forma se evita dañar la máquina si por un error mandamos fuera de un tope físico cualquier eje. El sistema es sencillo y está basado en pulsadores que cierran o abren el circuito mandando un 0 ó un 1 como comentaba.
Si tengo 3 ejes necesito al menos 6 hilos (pulsadores) para los extremos de cada eje y tengo 4!!, pensaríamos... el truco está en montar bien en serie o en paralelo los interruptores en un eje utilizando un solo hilo (respecto a masa) de forma que reciba el software una única señal cuando se llega a cualquier extremo. El software sabrá que si mueve un eje hacia la derecha y recibe la señal de fin de carrera ha llegado al extremo y ya no nos dejará moverlo más en ese sentido, en caso contrario, es decir hacia la izquierda se aplica la misma lógica...
Aclarado un poco el funcionamiento del puerto y de las líneas, pongo una fotografía de la placa de los optoacopladores.
Esta placa está realizada a mano, es un trabajo de chinos con rotulador fino indeleble y ayudado por una lupa en algún momento, la placa está taladrada. El diseño estaba previamente hecho en el Eagle y lo realice en una sola cara de la PCB por no complicarme aunque me obligó a tirar algunos puentes.
Cuando recibí lo componentes ( los optoacopladores de lo más barato de Farnell), los ISP521 de 16 patitas y 4 optos, observé que me había equivocado y había pedido la versión de montaje superficial (SM) y ya había realizado el diseño con zócalos y lo componentes en la parte superior de la placa... Vaya leche! Me tocó rediseñar la placa (menos mal que no la había hecho de momento) para soldar los ISP521 como se ve en la foto.
El funcionamiento es correcto, los optoacopladores no son especialmente rápidos pero funcionan bien más allá de los límites del IMT-901 que son unos 5 KHz, tengamos en cuenta que estamos hablando de 5000 pulsos por segundo (5 KHz) y en caso de trabajar con 8 micropasos el motor de 1,8º necesitaría 1600 pulsos para dar una vuelta completa, por lo tanto a 5KHz el motor gira a unas 3,1 vueltas por segundo.
La conclusión es que a mayor número de micropasos menor velocidad del motor por lo que necesitaremos que el paso del husillo que mueve el eje se desplace bastante por vuelta para que la máquina no sea muy lenta, en algunos casos es posible utilizar transmisión por correa utilizando poleas que multipliquen el movimiento...
La placa colocada en su posición, quedó estéticamente algo mal ya que los optoacopladores están debajo:
En la foto se observa el conector de 3 líneas (12V, GND y 24V) que está cableado a la fuente, el cableado del puerto a la placa (izquierda) y el cableado para los detectores de final de carrera al DB9 (derecha). Por otro lado tenemos el regulador 7805 para alimentar la electrónica, el transistor para la activación del relé y un condensador de filtro. Los separadores de las placas son de 15mm.
El resto de cables son las salidas optoacopladas, masas y tensiones de alimentación hacia la placa de control que va en la parte superior. Hay tres grupos de cables, en la parte izquierda el número de líneas es mayor porque están los cables hacia el relé, las alimentación de 5V, de 24V y las líneas del eje X, el otro grupo hacia la derecha son el eje Y y el eje Z.
La fuente en plan económico como comenté, transformadores de 11,5V y 4A configurados en serie a través de sus puentes rectificadores de 5A, el grupo de condensadores electrolíticos de filtro (dos grupos de 4400 uF), tensiones de salida de 16V y 34V aproximadamente con sus respectivos fusibles.
Para terminar, pongo una captura en el osciloscopio donde se ven los pulsos del eje X (en todos los ejes son iguales) en la salida del optoacoplador, esta señal entra en el IMT-901. La frecuencia es de 5 KHz, es decir 5000 pulsos por segundo. En 800 pasos por vuelta (4 micropasos) el motor giraría a 6,25 vueltas por segundo...
continuará...
saludos!
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