Die Elektronik

Zu Beginn der Sommerferien 2008 habe ich damit angefangen ein Layout für eine eigene Schrittmotorsteuerung mit L297 und L298 zu entwerfen.
Als Basis dafür habe ich die Standard Application auf dem Datenblatt des L297 und die Hinweise im Roboternetz Wiki benutzt.
Leider hatte ich in den Sommerferien recht wenig Zeit (3 Wochen Ferienjob, 2 Wochen Urlaub in Schweden,
eine Woche Wacken), weshalb der erste Prototyp erst während der ersten Schulwochen fertig wurde.

Motor Endstufe

Wie man sehen kann ist die Platine noch alles andere als perfekt.
Der Elko hängt etwas in der Luft und auch die Dioden sind leicht gequetscht.
Außerdem sind die Kabel tödlich dünn für die 2A die meine Motoren ziehen.
Aber jetzt mussten wir uns zunächst einmal um die Mechanik kümmern.


Die Elektronik Akt 2

Während Roberts Arbeiten an der Mechanik sind dann bei mir die Hauptbestandteile der Steuerung entstanden.
Ich habe die Steuerung in mehrere Module aufgeteilt die nacheinander gefertigt wurden.
Der modulare Aufbau hat mehrer Vorteile:
Erstens wenn ein Modul ausfällt muss man nicht gleich die ganze Steuerung tauschen.
Zweitens wenn sich im Konzept eines Moduls ein Fehler eingeschlichen hat, muss ich nur ein Modul neu planen (mehrfach passiert).
Drittens das herstellen kleinerer Platinen ist einfacher und weniger fehleranfällig.

Hinter der ganze Elektronik steht ein ASG (aus Schrottteilen gebastelt)-PC (250mhz, 128mb, Win98) mit der kostenlosen Software NC-FRS.

Die m2c-Karte

m2c-Karte m2c-Schaltplan


Das Bild ist noch der erste Prototyp mit großen Transistoren.
Diese wurden später durch wesentlich kleinere ersetzt.
Diese Platine setzt die Signale der End- und Anfangsschalter und des Not-Aus-Schalters durch einfache Transistorschaltungen auf
auf die Paralelle Schnittstelle der Pcs um.
An jeden Schnistellenpin ist ein Pullup nach +5V wird ein Schalter ausgelöst zieht ein Transistor den Pin auf Masse.
Die Platine ist übrigens im Toner direkt Verfahren entstanden, wie fast alle kleineren Platinen in diesem Projekt.

Der Not-Aus-Schalter

Notaus normal Notuas aus


Eines der einzinsten Hardwareseitige Bedienelemente an der Fräse.
Wird der Schalter gedrückt gehen die grünen Leds aus und die roten leuchten auf.
Außerdem geht ein Stop-Signal an die Software und die Stromversorgung der Motoren und des Fräsers wird unterbrochen.
Die nötige Logik dazu sitzt auf der m2c-Karte und auf der Notausrelais-Karte.
Die drei Leds am Rand der Platinen dienen dazu die Bewegungsrichtung der Motoren anzuzeigen.
Die rote Kappe ist der Deckel einer Cola Flasche mit etwas Heißkleber auf dem Schalter befestigt.

Die c2m-Karte

c2m-Karte c2m-Layout


Diese Karte ist das Gegenstück zur m2c-Karte.
Sie setzt die Steuersignale vom Pc für die Motoren um.
Das zentrale Bauteil ist ein SN74LS373.
Über die 8 Latches wird das etwas unsaubere Signal der Schnittstelle auf saubere 5V-0V-Pegel gebracht,
bevor es an die Motorendstufen geht.
Für jeden Motor wird ein Takt und ein Richtungssignal übermittelt.
Dadurch kann man alle Motoren mit nur 6 Schnittstellenpins steuern.
Die Transistoren Schalten die Richtungsleds am Notaus.

Notausrelais-Karte

Notaus-Relais


Diese Karte enthält 5 Relais die, wenn der Notausschalter gedrückt wird die Stromversorgung zu den Motorendstufen und zum Fräser unterbrechen.
Geschaltet werden die Relais über einen starken Schalttransistor.


Motorsteurung die zweite

Nach dem das Drumherum einigermaßen stand konnte ich mich wieder an die eigentlichen Motorsteuerungen machen.
Motorsteuerung Motorsteuerung


Auf der neuen Platine ist genug Platz für alle Teile und man kann die Betriebsmodi des L297 über Jumper setzen.
Dafür passt sie jetzt nicht mehr auf eine halbe Eurokarte.
Einen Mittlerweile mehrfach überarbeiteten Schaltplan gibt es hier


Die Motoren

Da mittlerweile auch die Motoren von Pollin angekommen waren (5eu das Stück),
konnte ich einen ersten Testlauf mit einem Motor machen.
Ein Motor läuft mit 24V und zieht dann knapp 2A.
Hier ein Bild mit allem zusammen aufgebaut und ein Bild von meiner Werkstatt

Übersicht Arbeitsplatz


Das Gehäuse

Als auch die Hilfsstromversorgung, ein einfaches Netzteil aus einem Trafo, Gleichrichter und 7805/8012, fertig war, gings ich daran alles möglichst kompakt unter zu bringen.
Aus zwei MDF-Platten und 4 Gewindestangen habe ich einen zweistöckigen Aufbau gebaut,
in dem die ganze Elektronik, bis auf die Motorendstufen untergebracht wird.
Diese Sitzen möglichst nah an den Motoren und werden über geschirmte (Ethernet-)Kabel mit Signalen und Strom versorgt.

Erste Ebene Zweite Ebene Alle Ebenen


Auf der unteren Ebene befinden sich die Hilfsstromversorgung, die Notausrelais-Karte und ein Sicherungshalter,
über den die Leitungen zu den Motorendstufen mit 2A abgesichert werden.
Später wurde noch ein Spannugswandler 12V auf 9V dazumontiert, weil die Relais doch keine 12V auf Dauer vertragen.
Die Gewindestangen sind einfach in die MDF-Platte geschraubt, man kann ohne Probleme Gewinde Platte schneiden.
Auf der zweiten Ebene sind die c2m und m2c-Karte montiert.
Über 5 9polige Sub-D Buchsen können die Motorendstufen, die Endschalter und der Notausschalter angeschlossen werden.


Elektroniktest

Abschließend gab es noch einen großen Test mit allen Motoren:

Beim Testen Beim Testen


Der Test lief zu meiner vollsten Zufriedenheit, alles dreht wie es soll, nirgends steigt Rauch auf.

Das neue Netzteil

Die Stromversorgung der Motoren übernimmt ein fast neues Sitop Netzteil von Siemens,
eine Dauerleihgabe einer großen deutschen IT und Elektronik Firma mit einem türkisen Logo.

Netzteil





First published : 3.5.2010 17:12:18 Last edit : 3.5.2010 17:12:18 Viewed by 13329 visitors.

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