Makerbase MKS SERVO42C PCBA - sterownik NEMA 17 FOC 7-28 V

Opis

Moduł MKS SERVO42C PCBA firmy Makerbase przeznaczony do sterowania dwufazowymi silnikami krokowymi w układach ze sprzężeniem zwrotnym położenia (Closed Loop). Sterownik wykorzystuje algorytm sterowania wektorowego FOC (Field-Oriented Control) oraz enkoder magnetyczny do monitorowania położenia wału silnika. Rozwiązanie umożliwia regulację pozycji, prędkości i momentu obrotowego, ograniczając ryzyko utraty kroków oraz zmniejszając drgania i hałas podczas pracy napędu. Moduł przeznaczony jest do współpracy z odpowiednio dobranymi silnikami krokowymi, między innymi NEMA 17 o kącie kroku 1,8° lub 0,9°. Znajduje zastosowanie w drukarkach 3D, ploterach, maszynach CNC oraz mechanizmach pozycjonujących.

Sterownik pracuje przy napięciu zasilania od 7 V do 28 V DC i umożliwia regulację prądu silnika w zakresie od 0 A do 3 A. Stopień mocy wykorzystuje cztery półmostki zbudowane z ośmiu tranzystorów MOSFET, zapewniające sterowanie uzwojeniami silnika. Wbudowany algorytm FOC współpracuje z regulatorem PID, umożliwiając kontrolę położenia, prędkości oraz momentu obrotowego. Częstotliwość aktualizacji regulatorów wynosi 10 kHz dla położenia i prędkości oraz 20 kHz dla momentu obrotowego. Maksymalna prędkość silnika podawana przez producenta wynosi 1000 obr./min, przy czym osiągalne parametry zależą od właściwości zastosowanego silnika i obciążenia mechanicznego.

Magnetyczny enkoder o rozdzielczości 14 bitów umożliwia odczyt położenia wału silnika. Do jego prawidłowego działania konieczne jest zamocowanie odpowiedniego magnesu na osi silnika i ustawienie płytki sterownika względem magnesu zgodnie z instrukcją montażu. Producent deklaruje rozdzielczość regulacji kąta wynoszącą 0,08°. Moduł obsługuje podział kroku od 1 do 256, przy czym standardowe wartości 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 i 256 można konfigurować z poziomu urządzenia, a pozostałe ustawienia przez interfejs szeregowy. Zastosowanie sprzężenia zwrotnego pozwala sterownikowi korygować odchylenia położenia silnika w granicach dostępnego momentu obrotowego.

MKS SERVO42C PCBA obsługuje interfejs UART (USART), umożliwiający sterowanie pracą silnika, odczytywanie parametrów oraz zmianę ustawień za pomocą poleceń szeregowych. Moduł można również wykorzystać w układach wykorzystujących sygnały STEP/DIR, w tym z kompatybilnymi płytami sterującymi drukarek 3D i maszyn CNC. Sterownik wyposażono w wyświetlacz OLED i przyciski pozwalające na lokalną konfigurację wybranych parametrów pracy. Producent udostępnia oprogramowanie MKS SERVO42C CONTROL TOOL oraz dokumentację protokołu komunikacyjnego. Dostępność poszczególnych funkcji i poleceń zależy od wersji oprogramowania układowego.

Płytkę przygotowano do montażu bezpośrednio na silniku krokowym. Podczas instalacji należy umieścić magnes osiowo na wale silnika, zastosować odpowiednie elementy dystansowe i połączyć wyprowadzenia uzwojeń zgodnie z oznaczeniami A+, A-, B+ i B-. Przed uruchomieniem wymagane jest sprawdzenie poprawności połączeń oraz przeprowadzenie kalibracji zgodnie z instrukcją producenta. Wersja PCBA przeznaczona jest do samodzielnej integracji z silnikiem i nie obejmuje kompletnego napędu z zamontowanym silnikiem krokowym.

Właściwości

• Parametry techniczne
  • Model: MKS SERVO42C PCBA
  • Producent: Makerbase
  • Typ urządzenia: sterownik silnika krokowego ze sprzężeniem zwrotnym
  • Obsługiwane silniki: dwufazowe silniki krokowe, w tym NEMA 17
  • Obsługiwany kąt kroku silnika: 0,9° i 1,8°
  • Napięcie zasilania: od 7 V do 28 V DC
  • Zakres regulacji prądu: od 0 A do 3 A
  • Maksymalna prędkość obrotowa według producenta: 1000 obr./min
  • Rozdzielczość enkodera magnetycznego: 14 bitów
  • Rozdzielczość regulacji kąta według producenta: 0,08°
  • Stopień mocy: 4 półmostki, 8 tranzystorów MOSFET
• Funkcje sterowania
  • Sterowanie wektorowe FOC (Field-Oriented Control)
  • Regulacja położenia, prędkości i momentu obrotowego w zamkniętej pętli
  • Regulator przyrostowy PID
  • Częstotliwość aktualizacji regulatora położenia: 10 kHz
  • Częstotliwość aktualizacji regulatora prędkości: 10 kHz
  • Częstotliwość aktualizacji regulatora momentu: 20 kHz
  • Obsługa podziału kroku od 1 do 256
  • Korekcja położenia na podstawie danych enkodera magnetycznego
• Komunikacja i konfiguracja
  • Interfejs komunikacyjny UART (USART)
  • Sterowanie sygnałami STEP/DIR
  • Wyświetlacz OLED do odczytu informacji i konfiguracji
  • Przyciski do lokalnej zmiany parametrów
  • Obsługa oprogramowania MKS SERVO42C CONTROL TOOL
  • Możliwość konfiguracji parametrów przez port szeregowy
  • Dostępność dokumentacji, schematów i firmware w repozytorium producenta
• Montaż i zastosowanie
  • Montaż bezpośrednio na kompatybilnym silniku krokowym
  • Pomiar położenia za pomocą magnesu zamocowanego na wale silnika
  • Przeznaczony do drukarek 3D, maszyn CNC, ploterów i układów pozycjonujących
  • Wersja PCBA bez silnika krokowego
  • Wymagana kalibracja po zamontowaniu sterownika

W zestawie

• 1x sterownik MKS SERVO42C PCBA (bez silnika)
• 1x płytka adaptera MKS APT
• 4x śruba imbusowa ze stali nierdzewnej 304, długość 40 mm
• 4x podkładka dystansowa ABS o grubości 3 mm
• 1x magnes neodymowy do enkodera, 6 x 2,5 mm
• 1x klucz imbusowy M3
• 1x przewód silnika 4-pin o długości 3 cm
• 1x przewód sygnałowy 6-pin o długości 60 cm