Расчет опорного напряжения шагового двигателя tmc2209

fb4s_howto

Upgrades for 3D printer FB4S

Настройка драйверов TMC 2209, подключение по UART к robin nano

Datasheet на микросхему драйвера:

Описание модулей драйверов от BIGTREETECH:

Видео о работе шаговых двигателей:

Описание управления шаговым двигателем:

Есть две важных настройки драйвера: деление шагов и ток на моторы.

Деление шагов

Этот параметр задает, сколько “шагов” сделает шаговый двигатель, на один импульс по линии STEP. Эти настройки задаются либо программно, если подключен интерфейс UART, либо в ручную установкой перемычек MS1 и MS2. В случае ручной установки, шаги задаются так:

На плате robin nano, эти перемычки находятся под драйвером. В данном случае, можно считать, что GND в таблице это снятая перемычка, а VCC_IO это установленная.

Значение по-умолчанию — 16 микрошагов. Т.е. для того, чтобы сделать 1 полный шаг шагового двигателя, нужно отправить 16 импульсов по линии STEP. Или, иначе говоря, если отправить 1 импульс по линии STEP, шаговый двигатель повернется на 1/16 шага. Учитывая количество шагов двигателя на 1 оборот и передаточное отношение привода, для FB4S, например, получается, что при делении шага 1/16, для перемещения по оси X на 1 мм нужно сделать 80 импульсов. Или, иначе говоря, на 1 импульс перемещение по оси X составит 0,0125мм.

Если увеличить значение делителя шагов, например до 64, то для перемещения на 1мм по оси X понадобится уже 320 импульсов по линии STEP. Таким образом, на один импульс, перемещение по оси X составит 0,003125 мм.

Ток двигателей

В ручном режиме максимальный ток, который будет выдавать драйвер на шаговый двигатель, устанавливается вращением переменного резистора на драйвере. Контролируется напряжение на выводе Vref. Формула для расчета:

Следует учитывать, что в формуле значение тока стоит RMS.

На практике, рекомендуемое значение Vref=1.2V соответствует току в 900мА (для драйверов от BIGTREETECH).

Управление драйвером по UART

Настраивать режим работы драйвера можно не только перемычками MS1 и MS2 и переменным резистором, но и программно. Драйвер использует однопроводную шину UART. Более того, на одну шину можно подключить до 4 драйверов одновременно. Схема из datasheet на драйвер:

В схеме показаны два варианта подключения: полноценный (read/write) слева и режим только записи справа (write only).

Для того, чтобы обращаться на одной линии к конкретному драйверу, существует возможность задать драйверу адрес.

Устанавливается адрес перемычками MS1 и MS2. Двумя битами можно выставить 4 разных комбинации, что соотвествует максимальному количеству драйверов на одной линии.

При управлении драйвером по UART есть возможность задавать ток двигателя и устанавливать делитель шагов. Делитель шагов, при установке программно, имеет следующие возможные значения: 1/1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128, 1/256 (биты 24-27 регистра 0x6C).

Практическая реализация на плате robin nano

На плате robin nano не разведены дорожки для подключения драйверов по UART, поэтому подключить драйвера можно только проводами. На драйверах от BIGTREETECH ноги UART сделаны удлиненными, поэтому к ним можно подключиться при помощи обычных dupont проводов. Положение ноги UART на драйвере зависит от запаянной перемычки PDN и в состоянии по-умолчанию находится на 4-той ноге драйвера. Подробнее в руководстве на драйвер

На плате для управления драйверами можно использовать свободные ноги управления вторым экструдером. Перед разъемом для драйвера находится стандартный штырьковый разъем с линиями En, Step, Dir.

Для подключения драйверов используются ноги Step и Dir. Я пробовал подключать к одной ноге, без резистора на линию TX и все так же работало. В итоговом варианте, я сделал схему как рекомендует производитель драйвера — напрямую в RX и через резистор в TX. Провод для подключения (на белом проводе внутри термоусадки резистор на 1K):

В обоих случаях, при подключении только на ногу STEP и при подключении к STEP и DIR, драйвера работают в режиме read-write, управляется каждый драйвер индивидуально.

Для переключения драйверов в режим UART нужно снять перемычку MS3. Это довольно важный момент. Питание драйверов осуществляется от 5V, поэтому при установленной перемычке MS3, нога UART драйвера замкнута на линию 5V. Если подключить ногу UART драйвера к линии STEP и не убрать перемычку, на линию STEP попадет 5V, что может вызвать повреждение МК.

Адреса драйверов задаются перемычками MS1 и MS2. В данном случае, нумерация следующая: X — 0, Y — 1, Z — 2, E — 3.

Настройка Marlin

В Marlin есть полная поддержка драйверов TMC 2209, включая задание адреса.

Установка типа драйвера (Marlin/Configuration.h):

Для работы по UART нужно задать ноги в Marlin/src/pins/stm32f1/pins_MKS_ROBIN_NANO.h:

В данном случае, используются две ноги, как рекомендовано в datasheet. Если используется только одна нога, RX и TX pin нужно поставить одинаковыми.

Настройки адресов драйверов (Marlin/Configuration_adv.h):

Установка тока и делителя шагов (Marlin/Configuration_adv.h):

В данном случае для всех драйверов установлен ток в 800мА и деление 1/32.

Установка шагов для делителя 1/32 (Marlin/Configuration.h)

Режим работы драйвера (Marlin/Configuration_adv.h):

Для контроля за драйверами нужно включить (Marlin/Configuration_adv.h):

На этом настойка закончена. После прошивки важно сначала сделать Initialize eeprom.

Посмотреть состояние драйверов можно командой M122 S0. Если в выводе команды значение Driver registers не 00:00:00:00 или FF:FF:FF:FF, то связь с драйвером установлена.

Драйвера TMC 2208

У драйвера TMC2208 отсутствует возможность задать адрес. Поэтому для подключения этих драйверов не получится использовать всего 1 ногу. Их можно подключить используя как минимум 4 ноги. Если к плате не подключено никакого дополнительного оборудования, то можно использовать 3 свободных ноги второго экструдера (En, Step, Dir) и ногу PB2.

Источник

UNI Форум

Настройка драйверов TMC2208 и TMC2209 StandAlone (без UART)

Настройка драйверов TMC2208 и TMC2209 StandAlone (без UART)

Сообщение demonlibra » 25 мар 2020, 17:38

Обратите внимание, что при расчете максимального тока:

для TMC2208 — опорное напряжение надо делить на 1.4
для TMC2209 — опорное напряжение надо умножать на 0.63

Re: Настройка драйверов TMC2208 и TMC2209

Сообщение Palich » 26 мар 2020, 13:29

Re: Настройка драйверов TMC2208 и TMC2209

Сообщение demonlibra » 26 мар 2020, 14:39

Re: Настройка драйверов TMC2208 и TMC2209

Сообщение Evg33 » 26 мар 2020, 15:34

Re: Настройка драйверов TMC2208 и TMC2209

Сообщение demonlibra » 26 мар 2020, 18:16

Re: Настройка драйверов TMC2208 и TMC2209

Сообщение Palich » 26 мар 2020, 20:42

Re: Настройка драйверов TMC2208 и TMC2209

Сообщение demonlibra » 26 мар 2020, 20:49

На 0.63 умножаете значение напряжения измеренное мультиметром и получаете максимальный ток.

Вращением переменного резистора изменяется значение напряжения, подаваемое на ножку VREF микросхемы драйвера.
Микросхема драйвера использует значение тока проходящего через VREF для расчета тока подаваемого на мотор.

VREF — Analog reference voltage for current scaling or reference current for use of internal sense resistors (optional mode).
Motor run current either is fixed, or set by the CPU using the analog input VREF.

Re: Настройка драйверов TMC2208 и TMC2209

Сообщение demonlibra » 26 мар 2020, 21:29

Я так понимаю, что значение коэффициента в формуле расчета определяется подстроечным резистором и входным сопротивлением VREF.
Драйверы 2208 и 2209 имеют разное входное сопротивление VREFT.
TMC2208 — 1,00 кОм
TMC2209 — 0,45 кОм

В итоге максимальный ток, который драйвер выдаст на мотор = 3000 х » ток через контакт VREF«.
Ток на контакте VREF = 5V / (Сопротивление VREF + сопротивление подстроечного резистора)

Re: Настройка драйверов TMC2208 и TMC2209

Сообщение Palich » 26 мар 2020, 21:33

Re: Настройка драйверов TMC2208 и TMC2209

Сообщение Vladimir » 26 мар 2020, 21:39

Источник

Напряжение Vref и ток на драйверах TMC2209.

Статья относится к принтерам:

Всем доброго времени суток. Провел масштабный апгрейд своего динозавра Anet A8 Plus — установил на него SKR 1.3 с тихими драйверами TMC2209. Делал это в первый раз, поэтому мог что-то неправильно сделать. Драйверы поставил в режим UART и значения токов задал в настройках Marlin, напряжения Vref на драйверах не менял, оставил стоковое 1.2 В. Экспериментировать начал со значений токов в 800 мА (на анькиных шаговиках указан ток 0.9 А). Только на ось Z поставил не 800 мА, а 900 т.к. оба двигателя подключил последовательно на один драйвер. В итоге при первой тестовой печати обнаружил, что двигатель оси X ощутимо греется — долго держать на нем руку нельзя (понимаю, что это такой себе способ измерения температуры, но все же). Двигатель оси Y тоже грелся, но не так сильно, руку на нем держать можно было (на стоковой плате с А4988 нагрев был примерно такой же). Двигатели оси Z и экструдера были холодными. Сначала я перекомпилировал Марлин несколько раз, уменьшая значение тока для оси X сначала до 700 мА, потом до 600 мА, но результата это не давало. В итоге решил все же настроить Vref на драйверах. На стоковой плате всего один потенциометр (я так понимаю, что он задает Vref для всех драйверов разом). Измерил 0.6 В, в пересчете на TMC2209 получил около 0.75 В. Их я выставил на оси X, Y и экструдер, ось Z не трогал. При тестовой печати нагрев был таким же сильным. В итоге зашел в настройки Марлина с экрана самого принтера и обнаружил, что для всех драйверов TMC заданы все те же дефолтные 800 мА на всех осях. Уменьшил на оси X до 600 и вуаля — двигатель теперь не греется. Все эти манипуляции меня в итоге запутали. Насколько я понимаю, Vref не обязательно нужно выставлять для драйверов, если они управляются по UART т.к. при такой схеме подключения можно управлять током программно. Мне непонятно вот что:

1. Насколько мой тезис про необязательность настройки Vref при управлении по UART верный?

2. Если я неправ, то нужно ли выставить Vref в 0.75 В при такой схеме подключения на все драйверы?

3. Почему при компиляции Марлина оставались дефолтные значения в 800 мА, хотя я точно задавал меньшие значения для оси X?

Популярные вопросы

Cушка филамента на лету — во время печати

После перепрошивки не печатает принтер

Шестерня vs зубчатое колесо

Часто участникам портала приходится изготавливать зубчатые колеса и шестерни. Но мало кто задается вопросом, в чем их отличие?

Источник

Настройка тока шаговых двигателей на драйверах TMC2100/TMC2130/TMC2208

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Решил написать о том, как правильно настроить ток для шаговых двигателей применительно для драйверов TMC.

Так как не нашел внятного описания как правильно настроить токи на данных драйверах, нашел всю необходимую информацию и решил написать о том как это сделать.

В данной статье я постараюсь максимально подробно и с примерами описать данную процедуру.

И так, для начала определимся с терминами:

Vref — Напряжение замеряемое вольтметром между пином Vref и GND от 0 до 2,5 вольт.

Irms — Постоянный ток подаваемый на двигатели.

Imax — Пиковый ток подаваемый на двигатели.

Произведем необходимые расчеты:

Формула для расчета напряжения Vref из постоянного тока Irms кторый мы хотим задать:

Я хочу подавать постоянный ток 1А, подставим получим формулу:

Полученное напряжение необходимо выставить при помощи вольтметра на потенциометре шагового драйвера.

Мы не знаем какой ток подается на шаговые двигатели и хотим это выяснить.

Нам необходимо замерить Vref на шаговом драйвере, например мы получили 1,1V, подставив полученные данные в формулу получим постоянный ток на котором работают двигатели в данный момент:

Шаговые драйверы TMC, в отличии от других, умеют подавать ток в зависимости от текущей нагрузки, так например если нагрузки нет, драйвер будет подавать ток меньше номинального, если нагрузка возрастет он поднимет ток до необходимого уровня для преодоления нагрузки, при этом не превышая значения тока Imax. Допустим у меня есть двигатели с рабочим током 1.5А, я хочу что бы пиковый ток был 1,5А, а постоянный был меньше, что бы двигатели не перегревались.

Расчитаем постоянный ток Irms:

1 — Максимальный постоянный ток для данных драйверов 1.2А.

2 — Измерять Vref можно между либо между потенциометром и GND, либо между пином Vref и GND.

3 — Во время настройки Vref необходимо отключать кабель двигателя во избежании повреждения драйвера.

4 — Для настройки необходимо подавать внешнее питание на шилд, а не на USB ардуины.

Настройка Vref на драйверах:

Для удобства настройки желательно наличие две пары рук, маленькая плоская отвертка — желательно керамическая, вольтметр.

Вольтметр необходимо установить в измерение постоянного напряжения до 2 вольт.

Первая пара рук настраивает отверткой вольтаж потенциометром постоянно контролируя показания вольтметра.

Вторая пара рук удерживает красный положительный щуп на пин Vref или потенциометр и черный щуп на GND, для удобства GND можно использовать вход на плату с блока питания.

Источник