Drivers TMC5160 per una CNC con Nema23

[pieri70]

Ok capito.
Ma poi hai lasciato perdere i drivers esterni ed hai montato gli 8825? O hai proprio cambiato sistema?

[pieri70]

Che poi gli S109 da montare su scheda hanno lo stesso chip dei TB6600, non e' che potrebbero avere lo stesso problema degli esterni???

[hellfire39]

@pieri70
il tuo disegno/schema è corretto.
Non c'è e non ci deve essere nessun problema nel pilorare i driver esterni in quel modo.

I driver esterni hanno un solo problema: l'ignoranza di chi non li sa usare!

@tittopower

Però è consigliabile utilizzare le interfacce buffer

Perché è cosngliabile utilizzare quelle interfacce? Qual'è la ragione tecnica?
Dov'è uno schema elettrico di questi buffer?

Prova a collegare i driver esterni sia con positivo comune che con negativo comune, a suo tempo ho utilizzato e provato solo il collegamento a negativo comune magari era quello il problema

"Prova"? Ma dove siamo? Dal pescivendolo?
Ogni connessione ha un suo scopo specifico. Visto che il driver esterno ha ingressi fotoaccoppiati, fare la configurazione con il negativo in comune fa si che i segnali agiscano con lo stesso verso ("1" logico della scheda = "1" logico del driver). Se metti il positivo in comune, il driver vedrà "1" logico quando le uscite della scheda sono a "0" logico, di fatto invertendo i segnali in uscita.

[tittopower]

@Hellfire: Le interfacce non sono altro che un buffer, in quelle che ho postato si vedono chiaramente 3 transistor che rafforzano il segnale di arduino, altri modelli utilizzano chip ma è la stessa cosa, del resto se esistono un motivo ci sarà...

Provare a collegare con negativo o positivo comune potrebbe servire a risolvere il problema che ho riscontrato ovvero la perdita di un passo (o impulso chiamalo come vuoi) ad ogni movimento. Se cerchi online vedrai che per esempio le interfacce utilizzano un negativo comune (come schema riportato da pieri70) ma ho visto schemi con collegato il positivo comune (esempio foto postata da me) per cui perchè non provare in caso di problemi come quello che ho riscontrato ?

@pieri70: si alla fine visto che le condizioni lo permettevano (nema 23 2A) ho usato gli 8825, con radiatore incollato a epossidica e buona ventilazione.

[hellfire39]

@tittopower

ripeto: le cose non si fanno a caso, ma per una ragione. Dare consigli a capocchia, solo perché sentiti per passaparola da altri ignoranti, non è una giustificazione.

Se si hanno dei problemi, l'unico modo corretto di risolverli è fare misure, solo in quel modo potrai capire quello che sta succedendo ed agire in modo sensato.

Così, c'è un solo modo corretto di collegare i driver e dipende dalla logica combinata della scheda e del driver. Suggerire ad un utente di collegare a caso, non lo fa crescere ma lo confonde e ne aumenta l'ignoranza, non la conoscenza.

Fare prove a caso aumenta solo l'entropia. Sai quante volte mi è successo al lavoro? Non sai perché non funzionava, non sai perché adesso ti sta funzionando e ti ritrovi nella stessa situazione ogni volta che il problema si ripresenta.

Se non capisci quello che stai facendo, è possibile che fare prove a caso ti sembri l'unica strada percorribile. Ma, se hai appena un minimo di conoscenza di come funzionano i collegamenti, risalta subito evidente che stai facendo una cosa assurda.
Liberissimo di farlo, ma ti rendi ridicolo se lo esponi in pubblico.

____
Anche sul manuale dei miei driver sono riportati sia i collegamenti con positivo comune che con negativo comune. Perché?
Perché chi fornisce il driver non sa cosa c'è dall'altra parte. Gli Ardu-cosi, normalmente, escono con un loro segnale digitale, quindi lavorano generalmente in logica positiva. "1! significa che l'uscita è a 5V, quindi, per attivare il fotoaccoppiatore devi portare l'uscita al PUL+ e collegare a massa il PUL-
Altre schede di controllo potrebbero avere uscite open collector, che sono solo in grado di chiudere un contatto verso massa. Esse vanno collegate al contrario. Devi mettere il 5V al PUL+ e collegare il PUL- all'uscita OC. In quel caso, quando la scheda vuole emettere un "1" chiude il contatto, la corrente circola ed il fotoaccoppiatore si attiva.
Questa è la teoria, qui trovi le ragioni per la scelta del collegamento.

[PumaPiensa]

IL motivo di usare un circuitino buffer è semplice, se succede qualcosa o si fanno errori si brucia il buffer e l'elettronica di controllo si salva. Oltre a questo si scarica l'uscita del chip di controllo dal fornire la corrrente richiesta , faccio notare che nei driverini non ci sono opsoisolatori da attivare quindi probabilmente la corrente richiesta è minore. Di solito si usa il positivo in comune perchè un'uscita da meno corrente di quanta riesce ad assorbirne, a memoria usavo integrati che davano 20mA, ma ne accettavano 60mA. La mia stampante funziona con driver esterni (la scheda 8 assi che girava tempo fa su ebay) , quella che ho fatto per un collega usava prima i classici 8825, poi quelli esterni con s109 e mai avuto problemi. Le due stampanti usano motori nema 17 e 23 fino a 2,5A. Per entrambe ho usato dei buffer fatti in casa da inserire al posto dei driverini, nel primo caso erano su base del ET7273 un integrato per uscite NPN usato per esempio negli encoder (sono collaudatore di encoder da 18 anni), nel secondo caso dei più economici transistor NPN sempre tutto SMD. Il 7273 ha il vantaggio di essere protetto dai corti ma è più complesso da saldare nonchè costoso. L'unica sostanziale differenza è che io ho collegato le uscite non su un connettore nuovo, ma su quello già presente del motore. In definitiva nella scheda c'è già il connettore del motore a 4 pin, quindi perchè non usarlo? Ci stanno esattamente vcc di step en. Notare che uso tutto NPN quindi a collettore aperto per poter usare il collegamento con vcc in comune.
Dalla mia esperienza posso confermare che S109 + buffer con tr NPN + arduino e ramp delle stampanti funzia.
Aggiungo il problema dei chip sui driverini è che i chip dovrebbero essere posizionati sotto il circuito perchè la dissipazione viene da sotto il chip. Mettere una aletta sulla sommità del chip serve a poco, nei driver esterni con S109 c'è lo stesso problema ,praticamente la aletta esterna è quasi inutile. Il chip dissipa attraverso il circuito per questo li smonto e ci appiccico sopra le classiche alettine da driverino .
Esistono dei driverini progettati con più criterio che hanno il chip sotto e solo il trimmer sopra, in questo modo l'aletta serve sul serio.
Se fosse dissipato nel modo giusto credo che un chip il cui case è dimensionato per fornire 4A dia sempre un margine migliore di uno da 2.5A
Qui vedi il primo prototipo del driverino con 7273, purtroppo di quello con transistor non ho foto. In entrambi con un ponte di stagno si può dare vcc o gnd sul connettore a 4 pin (originario del motore) in modo da adattarli all'elettronica che si deve comandare. Nella puma3D do i 5v (la scheda 8 assi vuole questo purtroppo), nell'altra gnd.

CIMG1603 [800x600] [800x600].JPG

qui l'incollaggio sul S109 esterno, uso una colla termica presa su ebay.
P.S. L'eventuale problema di invertire il livello dei segnali ,comandando i driver con la Vcc in comune, può essere risolto via software con settaggi opportuni.

[Junior73]

Quali problematiche collegando arduino uno R3 direttamente a driver più grandi come i classici Dm542-556 con positivi su Dir e Pulse? Fino ad ora non ho avuto problemi . Mi fate venire un dubbio....
Davvero ragazzi riescono a tirar fuori 3 -4 ampere (fino a 50v ) questi driverini tanto da pensare di pilotarci una normale cnc con i classici motori da 3 ampere?

Saluti

[PumaPiensa]

Potrebbe non esserci problemi, devi vedere dai datasheet quale corrente massima da l'uscita dell'integrato dell'arduino. Poi devi sapere quanta occorre all'optoisolatore presente in tutti i driver esterni per funzionare . Se questa è inferiore con un minimo di margine non hai problemi, mal che vada come dicevo la colleghi con il positivo in comune in modo che l'uscita dell'arduino lavori assorbendo la corrente che di solito ha un valore ben più alto.
Resta il fatto che se succede un imprevisto ti giochi il chip dell'arduinno (che vabe non è che costi tanto se è il clone cinese). Inoltre con un bufferino non hai problemi di cosa ci attacchi (cioè non devi domandarti quanto assorbe, c'è la fa? ecc) un transistor porta centinaia di milliampere.
Riguardo S109 abbiamo provato solo il driver esterno su stamapnti 3d con motori massimo 2.5A, visto il costo irrisorio puoi sempre provare, solo ti consiglio di aprirlo e aggiungerci un'aletta come ho fatto io. Riguardo il driverino esterno non so che dirti, se quell'aletta (bella grande per un driverino) che danno con il driverino fosse attaccata sotto e non sopra il chip il limite sarebbe dato solo dalla dimensione delle piste e pin di collegamento.
Rileggendo il messaggio di prima non so se è chiaro che il chip S109 nei driver separati e saldato sul circuito sul lato sotto verso la aletta esterna. La conduzione di calore avviene con spessore morbido in silicone fra aletta esterna e case del S109. La mia aletta e incollata dall'altra parte dove la dissipazione del calore viene effettivamente effettuata

[hellfire39]

INIZO SFOGO
Comincio a stufarmi di combattere contro i mulini a vento.
volete rimanere ignoranti? Rimaneteci!
FINE SFOGO


A parte che, ormai, un arduino cinese costerà meno del buffer, ma, se proprio hai paura, controlli la resistenza già presente nel driver e ne aggiungi una piccola in serie. L'ATmega328 sopporta fino a 40mA per IO pin. Non ricordo a mente l'assorbimento massimo globale, lo cercherò. A memoria direi 200mA, ma potrei sbagliarmi.


Se hai a che fare con gente che non capisce un c. di elettronica, devi mantenere le cose semplici. Perché poi non sapranno cosa e come collegare e avranno una marea di problemi. Quanti degli utenti del forum pensi sappiano cos'è un open collector o sappianoo leggere uno schema elettrico?

Sul post del buffer, dove chiedevo lo schema è proprio per capire COME è fatto il circuito e, quindi, QUALE tipo di collegamento deve essere effettuato. Ma gli utenti lauerati alla scuola di google queste cose non le sanno. Attaccano cose alla pene di segugio e poi si stupiscono che non funzionano.

Aggiungo il problema dei chip sui driverini è che i chip dovrebbero essere posizionati sotto il circuito perchè la dissipazione viene da sotto il chip.

Questa dovevo ancora sentirla!
Se guardi l'immagine che ho allegato qualche post sopra, vedrai che il datasheet specifica le resistenze termiche sia per la superficie superiore che per quella inferiore.
Il chip dissipa attraverso tutte le sue superfici, in modo proporzionale alla somma delle resistenze termiche. Chiaramente, da utente, puoi solo intervenire sulla superficie superiore, sperando che, per quella inferiore sia stato fatto un buon lavoro in fase di progettazione del chip (thermal pad sotto il chip, ocn fori passanti sull'altro lato) e di assemblaggio dello stesso (pasta termica).
Le colle termiche, per le alette, sono solitamente una soluzione di serie B, perché è molto difficile mettere uno strato sottilissimo. Queste non hanno mai una conduzione termica ideale, quindi aggiungono resistenza.
La pasta termica dovrebbe solamemente coprire i gap di aria e quindi avere uno spessore praticamente sullo.
In ogni caso è praticamente impossibile dissipare più di tanto da una superficie così piccola. Ecco perché, per potenze più elevate si utilizzano i mosfet esterni. Basta vedere i valori di resistenza termica nell'immagine che avevo allegato.


P.S. se devo prendere un driver esterno, ovviamente prendo un driver che abbia i mosfet esterni, come i DQ542. Altrimenti rimango sulle schedine da montare sulla Ramps.

[Junior73]

@Puma

Allora Arduino cinese funziona con la logica positiva sicuramente con i driver 542 (li ho sulla mia prima cnc) e sui 556 (due cnc di amici ) con collegamenti diretti. Essendo cinesi ne ho di riserva già configurati con grbl in modo da sostituirli velocemente in caso di problemi (li ho fatti prendere un paio di riserva anche ai miei amici). Non sono andato ad indagare quanta corrente per far funzionare questi driver classici.

Ho sempre sottovalutato queste schedine con driver piccoli fatte solitamente per i nema 17 e stampanti 3d e non sapevo che potevano arrivare a 4 ampere opportunatamente raffreddati. Non sapevo di questo S109 e probabilmente anche nel campo delle stampanti 3d c'è bisogno di più corrente per mantenere una certa affidabilità.
Da lì ad usarli per una cnc vera e propria con motori da 3 ampere nema 23 la vedo un po' dura .Dipende da che tipologia di prestazioni pesi della cnc stessa. Comunque su molte cnc leggere , piccole e lente potrebbe avere un senso in ragione dello spazio occupato (a livello di costi non te li regalano comuque!!)

7 euro per 109 e 14-15 euro per i dm556....

Saluti

[PumaPiensa]

Secondo me sono nati per essere usati nelle stampanti 3D in modo da essere il più possibile facili da installare e sostituire. Non dimentichiamoci che prima delle prestazioni le stampanti 3d casalinghe sono nate per essere il più semplici da realizzare e usare. Le prestazioni quindi risentiranno del formato utilizzato (un francobollo). Visto il costo ne ho presi una decina dei 8825 per tenerli a magazzino visto che può sempre capitare di usarli. Per il mio personale utillizzo prendo in considerazione solo driver esterni dai più economici in su anche per stampanti 3d.

Se guardi l'immagine che ho allegato qualche post sopra, vedrai che il datasheet specifica le resistenze termiche sia per la superficie superiore che per quella inferiore.

Intendi i valori 15.9 lato top e 5.6 lato botton? Sbaglio o è 3 volte tanto? Visto che è il progettista a decidere dove mette l'integrato non sarebbe meglio metterlo in modo da sfruttare il lato "migliore" dell'integrato per raffreddarlo? Sempre se ci sta ovvio.
Comunque il forum è fatto per imparare, le spiegazioni le do il più complete possibile compatibilmente con quello che so, se uno non capisce se gli interessa chiede e magari è la volta buona che si interessa all'argomento oppure semplicemente ignora la spiegazione e chiede come collegare il tutto.

[hellfire39]

@pumapiensa
Quella che vedi è la resistenza termica a cui devi aggiungere quella della aletta di raffreddamento (lato superiore) e il circuito stampato, lato inferiore.
Entrambe collaborano per dissipare il calore.

Quindi la resitenza totale dipende tutto dalla resistenza termica aggiuntiva. Sicuramente un'aletta è molto più efficiente del c.s. quindi vedrai che non ci saranno differenze significative. Soprattutto perché le schedine sono piccole ed offrono poca superficie e mal ventilata.
Guardavo poco fa un'aletta di queste piccole su RS e dichiarava una resistenza di ben 26°C/W!

Tali chip sono così piccoli che, se sfruttati al massimo, devono dissipare al meglio. Come utenti non possiamo far altro che mettere nel modo migliore una aletta di raffreddamento sperando di dissipare più calore possibile. Sicuramente non possiamo agire sul circuito stampato. Dobbiamo solo sperare che sia stato progettato al meglio.

I progettisti non sono mica cani: il lato inferiore ha una resistenza termica minore proprio perché che progetta il c.s. può mettere una bella piazzola con molti via su entrambi i lati per poter dissipare il più possibile senza mettere alette. Non l'hanno fatta affinché qualche furbo saldasse il chip al contrario per metterci un aletta.
Chiaramente, se metti in modo corretto un'aletta contribuisci a diminuire la resistenza termica totale in modo da dissipare più calore.

P.S. lo sfogo era per altro

@junior73
Io, 4A su quei chip li vedo proprio male. Opportunamente raffreddati un cavolo: giusto ad azoto liquido... con le resistenze termiche di cui stiamo parlando basta davvero poco per portare i chip al limite. Tieni conto che la potenza è legata lal quadrato della corrente (RI²), quindi da 2 a 4 Ampere c'è un fattore *QUATTRO* nella potenza dissipata (e quindi nel deltaT di temperatura).

[PumaPiensa]

Mi son espresso male . Se per esempio guardiamo la foto del driver esterno in quel caso il lato dove mettere il chip è puramente a discrezione. Probabilmente ci saranno dei vantaggi di tipo produttivo che non conosco, ma si poteva disegnare il circuito ponendo il S109 sopra e collegando con il pad siliconico la parte (quella con le via che adesso e sopra) sotto del circuito all'aletta esterna. Ora non ricordo esattamente i valori, ma aggiungendo quella mini aletta in foto la temperatura a parità di motore calava già di 1-2° sul circuito vicino al chip (misurata con termometro infrarossi fluke). Per questo mi ero (sono) convinto che la dissipazione sarebbe più efficente da sotto. Aggiungo che ho due serie di quei driver e la prima aveva un disegno della pista sotto diverso meno esteso e in quel caso la temperatura era già 1.5° più alta degli altri. Mi sembra che arrivasse con motore da 2.5A a 41-42°,ma potrei ricordare male. Ciò non toglie che alcuni chip nei driverini sul lato sotto proprio non ci stanno, ma alcuni altri sono invece stati fatti proprio cosi. Se trovo le foto le posto. Sono passati molti anni da quando ho studiato all'ITIS la dissipazione ,ma proprio perchè il tutto non si traduce in una somma di resistenze chip-case-pasta-aletta diminuire di un 10°C/W il totale dovrebbe fare solo bene o no? Sempre a parità di aletta aggiunta intendo.
Per i driver S109 sui francobolli non posso testarli, ma anchio dubito che possano portare quella corrente massima e però vero che a confronto con un 8825 lavorando a 2.5A 24V c'è più margine visto che in teoria il solo chip da 50v 4A. Per i driver esterni posso provare ho motori da 3 e 4A basta trovare il tempo.

[hellfire39]

Non c'è nulla da inventarci qui.
Il chip ha una certa resistenza termica verso il circuito stampato. Alla quale va aggiunta quella del circuito stampato. Che sarà giocoforza molto grande perché il circuito stampato è molto piccolo.
Quindi avremo una resistenza termica tipo (5 + 50) °C/W sul lato posteriore.
Il 50 è un valore a caso, ma il valore reale è sicuramente (molto) maggiore di quello di una aletta di alluminio.

Metterci un'aletta non cambia certo le cose. Potrebbe diminuire un po' quel valore alto, ma non di molto.
Molto meglio mettere l'aletta SOPRA il chip, sebbene la resistenza termica da chip all'aletta è di 15°C/W.

In ogni caso otterrai una dissipazione doppia, con due resistenze termiche in parallelo, che, come nel caso della resistenza elettrica, contrinuiscono a dissipare.

Ma ti assicuro che mettere un'aletta sul pad inferiore, in corrispondenza del chip non è una genialata.
Tra l'altro, se lo fosse, non pensi che già le venderebbero in quel modo.

Allego delle (pessime) foto di uno dei driverini dove si può vedere il discreto desing del circuito con la grande piazzola piena di via per aiutare la dissipazione (nell'ipotesi, ovviamente, che l'utente medio non utilizzi dissipatori).

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continuo a pensare che i piccoli driver come quelli in figura rimangano degli oggetti da utilizzare per stampanti 3d ed altri giocherelli con motori nema17.

Per qualcosa di più impegnativo meglio prendere dei driver tipo i DQ542. Almeno è già tutto pronto e non devi pensare a nulla. All'interno hanno delle belle patacche di mosfet in contenitori TO220 direttamente collegati termicamente alla superficie dissipante.

L'altro ieri mi sono scordato, per sbaglio, uno stepper da 4A alimentato per tutta la notte. Il motore scottava. Il driver non era neanche tiepido. Ed era pure appoggiato sul tavolo col dissipatore verso il basso.

[pieri70]

Ciao
mi metto dalla parte degli ignoranti e per questo son qui a chiedere consigli.
Non ho le competenze elettroniche vostre, questo è poco ma sicuro - sono un biologo che assembla macchinette a controllo numerico in cantina per puro hobby..
Ho costruito alcune stampanti 3D CoreXY con elettronica a 8bit e a 32 bit, drivers tipo DRV8825 o TMC2100.
Pochi problemi iniziali di perdita passi più che altro dovuti ad eccelerazioni elevate e a scarsa scorrevolezza dei movimenti.
Poi una volta capito come regolare le Vref e sistemati gli scorrimenti non ho mai più avuto problemi di perdita passi o eccessivi riscaldamenti dei componenti.
Ma stiamo comunque parlando di motorini nema17 sui 60Ncm e di meccaniche alleggerite al massimo.

Non pensavo potesse essere un casino far andare una CNC con motori nema23..
Speravo potesse essere abbastanza plug&play come per le stampanti 3D che ho fatto.

Vabbè, forse ha senso provare intanto con i DRV8825 che probabilmente per i motori che sto per comprare usati (Dei Motionking 23H2A8420BC-01B) dovrebbero bastare

Il venditore mi da 5 motori a 80E (uno lo terrò di scorta)

Il sito di motionking non riporta l'esatto modello ma modelli simili
Non c'è il 23H2A8420BC-01B ma ci sono il 23H2A8425, il 23H2A8430 ed il 23H2A8442 che hanno rispettivamente 2.5, 3.0 e 4.2 Ampere di rateo.
Il 23H2A8420BC-01B ha 2A di rateo e ha una holding torque di 180Ncm come gli altri simili riportati qui sotto

http://www.motionking.com/Products/Hybr ... degree.htm

Sempre il 23H2A8420BC-01B ha l'encoder per il controllo di posizione che non so bene se val la pena implementare.

In allegato il progetto della CNC in questione, una workbee modificata in alcune parti

Pietro