Makerbase MKS SERVO57C MB1 - sterownik NEMA 23

Opis

Sterownik silnika krokowego MKS SERVO57C MB1 firmy Makerbase przeznaczony do sterowania dwufazowymi silnikami krokowymi NEMA 23 w układach ze sprzężeniem zwrotnym. Moduł wykorzystuje 32-bitowy mikrokontroler AT32F421 z rdzeniem ARM Cortex-M4 o częstotliwości taktowania 120 MHz oraz 14-bitowy enkoder magnetyczny, umożliwiający pomiar rzeczywistego położenia wału silnika. Wbudowany algorytm sterowania wektorowego FOC (Field-Oriented Control) pozwala regulować pracę napędu na podstawie informacji zwrotnych z enkodera, ograniczając ryzyko utraty kroków i redukując drgania. Sterownik znajduje zastosowanie w urządzeniach CNC, robotyce, automatyce, drukarkach 3D i mechanizmach pozycjonujących wymagających kontroli ruchu silnika.

MKS SERVO57C MB1 pracuje przy napięciu zasilania od 12 V do 24 V DC i obsługuje prąd pracy w zakresie od 0 A do 5,2 A. Konstrukcja wykorzystuje tranzystory MOSFET AH30H80Q oraz układ sterowania realizujący regulację momentu obrotowego, prędkości i położenia. Częstotliwość aktualizacji pętli regulacji momentu wynosi 20 kHz, natomiast pętle prędkości i położenia pracują z częstotliwością 10 kHz. Producent podaje maksymalną prędkość obrotową przekraczającą 3000 obr./min. Sterownik umożliwia konfigurację podziału kroku od 1 do 256, z domyślnym ustawieniem 1/16 kroku. Wbudowana interpolacja do 1/256 kroku wspomaga płynność pracy silnika przy niskich prędkościach obrotowych.

Do sterowania ruchem moduł udostępnia wejścia impulsowe STEP/DIR o maksymalnej częstotliwości sygnału 120 kHz. Sterownik współpracuje z poziomami napięć wejściowych od 3,3 V do 24 V, umożliwiając odbieranie sygnałów z kontrolerów ruchu oraz sterowników PLC. Obsługuje tryb otwartej pętli, tryb zamkniętej pętli z regulacją prądu, sterowanie FOC oraz tryb komunikacji szeregowej. W trybach wykorzystujących sprzężenie zwrotne enkoder dostarcza informacje o bieżącym położeniu wirnika, na podstawie których kontroler koryguje pracę silnika. Moduł pozwala również skonfigurować kierunek obrotów, prąd silnika, rozdzielczość mikrokroków i zabezpieczenie przed zablokowaniem wirnika.

Sterownik wyposażono w interfejsy komunikacyjne USART (TTL) oraz RS485, przeznaczone do konfiguracji parametrów i sterowania napędem z poziomu urządzenia nadrzędnego. Transmisja szeregowa obsługuje prędkości od 9600 do 256000 bit/s, a magistrala RS485 umożliwia adresowanie do 255 urządzeń podrzędnych oraz wykorzystanie adresu rozgłoszeniowego. Układ transmisyjny RS485 bazuje na transceiverze MAX13487E. Makerbase udostępnia oprogramowanie MKS SERVO57C CONTROL TOOL do ustawiania parametrów pracy, odczytu pozycji, monitorowania prędkości i sprawdzania stanu napędu. Sterownik umożliwia również kalibrację silnika i przywracanie ustawień fabrycznych.

Konstrukcja MKS SERVO57C MB1 umożliwia montaż sterownika na tylnej części silnika NEMA 23, z ustawieniem czujnika magnetycznego względem magnesu zamocowanego na wale. Producent zaleca zachowanie odstępu od 0,5 mm do 3 mm między magnesem a czujnikiem oraz ograniczenie odchylenia ich osi do 0,3 mm. Dołączona płytka adaptera MKS APT ułatwia wykonanie połączeń sygnałowych, natomiast dwa radiatory o wymiarach 15 x 14,5 x 13 mm wspomagają odprowadzanie ciepła z elektroniki sterownika. Zestaw zawiera także magnes radialny 6 x 2,5 mm, cztery śruby M3 x 7 mm, podkładki dystansowe ABS, klucz imbusowy oraz przewód sygnałowy 6-pinowy o długości 60 cm. Zestaw nie zawiera silnika krokowego. Przed uruchomieniem należy sprawdzić połączenia uzwojeń, konfigurację sterownika i prawidłowe położenie magnesu względem enkodera.

Właściwości

• Parametry techniczne
  • Model: MKS SERVO57C MB1
  • Producent: Makerbase
  • Typ urządzenia: sterownik silnika krokowego ze sprzężeniem zwrotnym
  • Przeznaczenie: dwufazowe silniki krokowe NEMA 23
  • Liczba obsługiwanych silników: 1
  • Mikrokontroler: AT32F421
  • Architektura mikrokontrolera: 32-bit ARM Cortex-M4
  • Częstotliwość taktowania: 120 MHz
  • Tranzystory MOSFET: AH30H80Q
  • Enkoder: magnetyczny, 14-bitowy
  • Rozdzielczość enkodera: 16384 pozycji na obrót
  • Napięcie zasilania: od 12 V do 24 V DC
  • Zakres prądu pracy: od 0 A do 5,2 A
  • Maksymalna prędkość obrotowa według producenta: ponad 3000 obr./min
• Sterowanie silnikiem
  • Algorytm sterowania: FOC (Field-Oriented Control)
  • Tryby pracy: otwarta pętla, zamknięta pętla, FOC, sterowanie szeregowe
  • Regulacja momentu obrotowego, prędkości i położenia
  • Częstotliwość aktualizacji regulacji momentu: 20 kHz
  • Częstotliwość aktualizacji regulacji prędkości: 10 kHz
  • Częstotliwość aktualizacji regulacji położenia: 10 kHz
  • Interfejs sterowania impulsowego: STEP/DIR
  • Maksymalna częstotliwość sygnału impulsowego: 120 kHz
  • Napięcie wejściowych sygnałów sterujących: od 3,3 V do 24 V
  • Konfigurowalny podział kroku: od 1 do 256
  • Domyślny podział kroku: 1/16
  • Interpolacja wewnętrzna: do 1/256 kroku
  • Regulacja prądu silnika
  • Konfiguracja kierunku obrotów
  • Funkcja kalibracji silnika
  • Zabezpieczenie przed zablokowaniem wirnika
• Interfejsy i konfiguracja
  • Interfejs szeregowy USART (TTL)
  • Interfejs komunikacyjny RS485
  • Transceiver RS485: MAX13487E
  • Prędkości transmisji szeregowej: od 9600 do 256000 bit/s
  • Liczba adresów urządzeń podrzędnych RS485: 255
  • Obsługa adresu rozgłoszeniowego
  • Konfiguracja parametrów przez komunikację szeregową
  • Obsługa oprogramowania MKS SERVO57C CONTROL TOOL
  • Odczyt położenia i stanu pracy napędu
  • Funkcja przywracania ustawień fabrycznych
• Konstrukcja i montaż
  • Montaż na tylnej części silnika NEMA 23
  • Pomiar położenia z wykorzystaniem magnesu radialnego
  • Zalecany odstęp magnesu od czujnika: od 0,5 mm do 3 mm
  • Maksymalne zalecane odchylenie osi magnesu: 0,3 mm
  • Płytka adaptera sygnałowego MKS APT
  • Dwa radiatory o wymiarach 15 x 14,5 x 13 mm
  • Przewód sygnałowy 6-pinowy o długości 60 cm

W zestawie

• 1x sterownik silnika krokowego Makerbase MKS SERVO57C MB1
• 1x płytka adaptera MKS APT
• 4x śruba imbusowa M3 x 7 mm
• 4x podkładka dystansowa ABS, 3 mm
• 1x magnes radialny 6 x 2,5 mm
• 1x klucz imbusowy M3
• 1x przewód sygnałowy 6-pinowy, 60 cm
• 2x radiator 15 x 14,5 x 13 mm