openDrive - Schrittmotorcontroller-Platine

    Hallo,


    habe den Schaltplan und das Layout der Schrittmotorcontroller-Platine ins Trinamicforum gestellt:
    http://www.trinamic.com/ttdg/p…viewtopic.php?f=17&t=2707


    Siehe auch diesen Thread zum Entwurf:
    http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=102556


    Bauteile wie R,C,D sind in 1206 gehalten, um ein mögliches Handlöten zu vereinfachen.
    Man braucht zwei Platinen, je eine für RA und DEC.
    Die CS-Adresse wird 74HC138 gewählt - D.h. wir haben zusammen bis zu 8 Chipselects für andere Sachen am SPI.


    Die Belegung der freien Anschlüsse am 64pol Stecker wird für I²C,IRQs etc. noch festgelegt.


    Der Schaltplan folgt im wesentlichen den Vorgaben von Trinamic aus:
    http://www.trinamic.com/tmc/me…MC236_246_239_249_FAQ.pdf


    Konstruktive Kritik und eine Prüfung des Schaltplans ist erwünscht :D


    Grüße
    Michael


    P.S. Die Eagle Dateien kommen in unser Repo auf Github, aber der Upload klappt irgendwie noch nicht.

    Hallo Michael,


    darf ich als unbeteiligter mal kurz ein paar Anregungen zu den Darstellungen der Platine im (Trinamic)Forum geben?
    Um das Layout besser prüfen zu können ist es sinnvoll nur die Lagen auf denen die Leiterbahnen geführt sind darzustellen. Also alles was nicht zum Kupfer gehört ausschalten (z.B. Soldermask, Solderpaste, Placement,...). Ich gebe immer die jeweiligen Lagen (inkl. Vias, Bohrungen, alles was eben zum Kupfer gehört) aus, dann die Bestückung von oben, von unten... .
    Hast Du bei der Platine einen DRC gemacht? Mir scheinen da einige Leiterbahnen sehr eng aneinander zu sein.Das wäre für jemanden der die Platine eventuell selber machen will ein Problem.
    Mach Dir am besten in Eagle einen CAM-Job der Dir die einzelnen Lagen als Postskript ausgibt, und die Du dann mit einem pdf Writer ausgeben kannst. Eventuell das ganze dann noch mit einer Gerberausgabe dann können die Daten auch von Leuten betrachtet werden die kein Eagle haben.
    Nochwas zur Platine selbst. Ihr habt für die Befestigung 2 Bohrungen am oberen Ende der Platine. Wenn da mehrere Platinen wie im Konzept beschrieben aufeinander kommen, hätte ich da meine Bedenken mit nur zwei Bohrungen, da würde ich noch mindestens eine weitere gegenüber den anderen beiden machen.


    Gruß Olaf

    Hallo Olaf,


    danke für dein Feedback.
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">darf ich als unbeteiligter mal kurz ein paar Anregungen zu den Darstellungen der Platine im (Trinamic)Forum geben?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    klar :D


    Das Trinamicforum hat mir nur drei Anhänge erlaubt, daher keine Gerberausgaben...
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Hast Du bei der Platine einen DRC gemacht? ... Das wäre für jemanden der die Platine eventuell selber machen will ein Problem. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    ja - mit den DRC-"Roules" vom Platinenhersteller.
    Die Platine kostet ab 4 Stück 12,50 EUR, sodass sich m.M. nach selber ätzen nicht wirklich lohnt.
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...von Leuten betrachtet werden die kein Eagle haben.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Die Originaldateien kommen bald bei uns auf http://github.com/selste/openDrive und dann kann jeder sie mit der kostenlosen Eagleversion ausführlich betrachten.
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Nochwas zur Platine selbst.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Die 64pol Stecker haben M3-Löcher und man kann dann mit einer Langgewinde etc. den Stack fixieren.


    Grüße
    Michael

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Platine kostet ab 4 Stück 12,50 EUR, sodass sich m.M. nach selber ätzen nicht wirklich lohnt.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Uh..das klingt nicht teuer. Wo gibts das?


    Insgesamt sieht das schon recht stimmig aus. Leider bin ich wegen persönlicher Dinge noch nicht zum Design und Layout der Supply-Platine gekommen, das kommt aber noch.

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Uh..das klingt nicht teuer. Wo gibts das?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Also ich lasse meine Platinen seit Jahren in Bulgarien fertigen.
    Die können zwar nur bis zweilagig, aber dafür unschlagbar günstig.
    http://www.bilex-lp.com

    Hallo,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Uh..das klingt nicht teuer. Wo gibts das? <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    https://www.haka-lp.de/html/zwillingsangebot.html
    ansonsten schau mal auf http://www.mikrocontroller.net/articles/Platinenhersteller für andere Anbieter.
    So super eilt es nicht mit der NT-Platine, da wir sicher noch einige Monate an der Firmware werkeln müssen.
    Wäre, denke ich auch sinnvoll da zwei Versionen zu entwerfen:
    * Eine mit richtig viel Leistung von 12V-&gt;30V für den mobilen Einsatz und
    * eine, die aus extern eingespeisten 30V die internen 5V und ev. 12V macht.
    Die wäre was für Leute mit Sternwarten und 230V-Netzteilen,
    wo es keinen Sinn macht erst von 230V -&gt; 12V -&gt; 30V zu wandeln.


    (==&gt;)Thomas zur Frage nach den vielen Kontakten:
    Bei dem Stecker gehen laut Spec so etwa 1,5A max über einen Pin, wenn ich mich richtig erinnere.
    Da die Platinen hier gestapelt werden und pro Strang 2,5A gehen sollen, landet man bei bis zu 10A.


    Bei vollständig gesteckten Verbinder beträgt der Abstand 18mm minus 1,5mm für für die Leiterplatte,
    also 16,5mm zwischen den Platinen. Die Elkos sind ca. 10,5mm hoch. Die zwei Faston-Verbinder pro Fetpaar sollen nur als kl. Kühlkörper fungieren, falls Kühlung über die Platine knapp werden sollte.


    EDIT: Die Sense-Widerstände sind Bauform 2512 und können 1W ab.
    Wenn ich mir recht überlege macht es mehr Sinn oben zwei 0.1 Ohm parallel zu nehmen und unten nur einen 0.1 Ohm.
    Der Spannungsteiler zum VT-Eingang des TMC249 ist dann 100 Ohm und 56 Ohm.


    Grüße
    Michael

    Hallo,


    die neueste Version von Schaltplan und Layout der Motorplatine kann hier heruntergeladen werden:
    <hr noshade size="1">
    EDIT:
    <s>http://github.com/rmike/openDrive/tree/master/mc/</s>


    Die aktuellen Platinendaten sind hier zu finden:
    https://github.com/selste/openDrive/tree/master/pcb/
    Die Motortreiberplatinen wurden gestern bestellt (openDrive_MC_00.28.brd).
    Mal schauen, ob der erste Prototyp so läuft, wie erhofft.
    <hr noshade size="1">


    Zu dem Layout:


    Nach den Tipps von den Trinamic-Leuten bezüglich Stromschleifen etc.
    habe ich das Layout überarbeitet und doch eine AGND-Plane und GND-Plane kreiert. Die geht allerdings zu Lasten einer einseitigen Bestückung und der Kühlflächen der Fets. Deshalb wird es ev. nötig sein zusätzliche kl. Kühlfahnen anzulöten.
    Das werden wir aber dann sehen...
    Die Wege der Motorströme fließen jetzt sehr kompakt von den Kondensatoren über den Messwiderstand zu den Fets und dann wieder über einen Messwiderstand auf der Rückseite zur AGND-Plane.
    Es müssen noch vier Verbindungsleitungen (Drahtbrücken) von den Fets zu den Steckverbinder gelötet werden. Die können als Induktivitäten von ein paar µH ausgeführt werden um die Fets zu schützen und die EMV zu verringern.
    War zu faul dafür extra ein Bauteil zu kreieren und habe sie einfach im Schaltplan nur mit -&lt; &gt;- angedeutet.
    Nicht erschrecken, wegen der vielen Kondensatoren etc. Wir müssen sie nicht unbedingt alle bestücken...


    Grüße
    Michael


    P.S. Damit Eagle die Masseflächen anzeigt, muss man "Ratsnest" klicken.

    Wow. So schnell bestückt? Die platinen sind doch erst letzte wpche gwkommen. Hoffentlich geht das gut. Ich habe mir angewöhnt die platinen bei prototypen baugruppenweise zu bestücken. Angefangen wird mit der spannungsversorgung. Ich hab einmal eine ganze platine ins nirvana gejagtn weil ich eine kleine brücke drin hatte. Seitdem mache ich das schritt für schritt.

    Hi Thomas,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich habe mir angewöhnt die platinen bei prototypen baugruppenweise zu bestücken.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Ich auch :D


    Mit den Funktionstests hat die Bestückung etwa 6 Stunden gedauert; ohne die wäre es sicher in zwei gegangen...


    Grüße
    Michael

    Hallo Michael --


    ich habe mir gerade heute mal das Layout genauer angesehen und dachte eigentlich, daß das von Hand kaum bestückbar ist...zumindest nicht so einfach. Nun hast Du das schon fertig [:0] Und ich bin wegen dienstlicher Dinge noch nicht einen Schritt weiter gekommen [xx(]


    Ich hoffe aber, ich schaffe das noch [:I]


    Gruß


    ullrich

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Ullrich</i>
    <br />Hallo Michael --


    ich habe mir gerade heute mal das Layout genauer angesehen und dachte eigentlich, daß das von Hand kaum bestückbar ist...zumindest nicht so einfach. Nun hast Du das schon fertig [:0] Und ich bin wegen dienstlicher Dinge noch nicht einen Schritt weiter gekommen [xx(]


    Ich hoffe aber, ich schaffe das noch [:I]


    Gruß


    ullrich
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    SOIC ist doch noch was für Grobmotoriker :D
    Bei 0,5mm Pitch wirds langsam spaßig :)

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">SOIC ist doch noch was für Grobmotoriker :D
    Bei 0,5mm Pitch wirds langsam spaßig :)<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Sehe ich genauso. Die Angst vor dem SMD-Löten ist meiner Meinung nach recht unbegründet. Am besten man besorgt sich irgendwo etwas Elektronikschrott ( alte Festplatte oder CD-Laufwerk) und übt etwas an den Platinen. Wichtig ist halt nur die richtige Löttemperatur und genügend Flussmittel, da im SMD Lot normalerweise kein Flussmittel wie bei dem dickeren Lot drin ist.
    Eine Kopflupe und gutes Licht sind sehr hilfreich.

    Hi,


    die Platine habe ich ganz konventionell gelötet. Ging auch ohne Lupe problemlos.
    Nötig ist aber ein geregelter Lötkolben mit dünner Spitze aber ausreichend Leistung (min. 60W),
    um genügend Wärme bei großen Bauteilen oder Masseflächen nachliefern zu können.
    Man könnte es natürlich auch mit Lötpaste und Ofen löten.


    Grüße
    Michael

    Hallo,


    Habe mal ein Video mit Ton eines kleinen Tests hoch geladen.
    Siehe:

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    Die MC-Platine bewegt den P530 Escap Motor um 1000000 (TMC428)Schritte.
    Es wird langsam beschleunigt und wieder abgebremst.
    Vmax ist 16 Umdrehungen pro Sekunde.


    Glaube, dass ich mir die Kühlfahnen hätte sparen können.
    Auf der Platine wird so gut wie nichts warm.


    Grüße
    Michael

    Ja die FETS arbeiten sehr effektiv. Deshalb habe ich zwar auch eine optionale Kühlung vorgesehen, aber noch nicht bestückt. Man muss aber auch sagen, dass der P530 die FETS auch wirklich nicht voll auslasetet. Hast Du die Motorspulen parallel oder in Reihe geschaltet? Habt Ihr schon einen Test gemacht wie schnell die Maximalgeschwindigkeit ist, bevor der Motor angängt zu schwingen (Resonanz).

    Hallo,
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Hast Du die Motorspulen parallel oder in Reihe geschaltet?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    parallel
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
    Habt Ihr schon einen Test gemacht wie schnell die Maximalgeschwindigkeit ist, bevor der Motor angängt zu schwingen (Resonanz). <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Noch nicht , aber das hängt von sehr vielen Trinamic-Einstellmöglichkeiten ab. Im Video dreht der Motor mit 16 U/sec bei 15V Versorgungsspannung und permanentem Mikroschritt. Die möglichen Decay-Optionen etc. habe ich noch nicht getestet.


    Die Resonanz-Zone müsste bei dem Video durchfahren worden sein...


    Grüße
    Michael

    Hallo Freunde der Elektronik,


    bekomme jetzt mit dem Escap P530 bei 1.56Aeff(= 2.2Amax) Strangstrom und 64x Mikroschritt ein, für mein Empfinden, sauberes Oszillogramm und einen sehr geschmeidigen Lauf:

    (&lt;= nur die obere Kurve ist relevant, die untere ist vom "fast decay")


    Bei weniger Strom gibt es jedoch noch kleine Treppen -&gt; muss wohl noch ein wenig über der Schaltung brüten...


    Grüße
    Michael


    EDIT: Das Bild zeigt den Stromverlauf; gemessen am 0.1-Ohm-Messwiderstand.

    Hallo Michael,


    beim Microschrittbetrieb ist das Problem ja nicht so sehr die Glätte des Stromverlaufs, sondern die Glätte der resultierenden Winkelschritte.


    Müsste grob mit einem Multiturn-Poti auf der Motorwelle messbar sein.


    cs
    Martin

    Hallo Martin.
    Da hast du prinzipiell auch Recht. Jeder Motor erzeugt aus dem Mikroschitt-Sinus eine mehr ofer weniger lineare Bewegung. Hier trennt sich bei den Motoren halt die Spreu vom Weizen. Billge Motoren sind da oft schlecht dran und manche sind sogar für Mikroschritt gänzlich ungeeignet. Michal Koch hat mal für ein paar Motoren Untersuchungen gemacht http://www.astro-electronic.de/mikro.htm


    Der Vorteil der Microstep-Table in den Trinamic-ICs (TMC428, TMC457) ist dass man da eben nicht nur einen Sinus ablegen kann, sondern diesen so modifizieren kann, dass eventuelle Nichtlinearitäten des Motors ausgeglichen werden.
    Dennoch ist es so, das ein sauberer Verlauf ohne irgendwelche Sprünge und Spitzen durchaus positiver ist als ein Gestörter.

    Hallo,


    ein kurzer Statusbericht:


    - Die kleinen Treppen im Mikroschrittlauf bei unterschiedlichen Strangströmen konnten schaltungstechnisch behoben werden
    - Wir haben uns entschlossen ein Forum einzurichten: http://opendrive.gizmor.org/ , da die Mailingliste zu unübersichtlich geworden ist
    - Eine Messung der Laufruhe kann dort auch begutachtet werden


    Grüße
    Michael

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