CNC駆動基板関連


最初に作った基板はPIC16F788 40ピンの8ビットマイコンを使いPCのプリンターポートとつなぎステップモーターを駆動していました。
ステッピングモーターはシーケンスを組まないと動かないためワンチップマイコンでプログラムして動かしていました。

旧基板表
旧基板裏

配線もすっきり、ドライブ段は小型のFETと逆起電力保護のダイオード、PICとの間に抵抗1.5Kオーム
PICの書き込んだソフト部分は自分でプログラムを書きPICに書き込んだのはたしかですが、PCのHDDが壊れブラックボックスになってしまいました。


基板の製作


2017/04/01
PICを使わず、シーケンサーまで内包しているドライブICを利用
サンケンの2相ユニポーラ駆動用 SLA7078MPRT これを3個(1個約500円)
SLA7078MPRT×3
半固定ボリューム1k×6
電解コンデンサー1000μF50V×1(1000μF以上の電源用、手持ちの2200μF50Vを積みました)
電解コンデンサー10μF16V(10μF16V以上 手持ちの100μF16Vを積みました)
積層セラミックコンデンサー0.1μF×6
DIPスイッチ4P×3
金属皮膜抵抗10kΩ×3(正確な値でないとこまるので精度の高いもの)
カーボン抵抗1/2W 4.7kΩ×23
ピンヘッダーとコネクター(モーター側はユニポーラ2相なので6本線があり3個使う、プリンターポートコネクター(手持ちのPC残骸から拝借)
片面ガラスコンポジット.ユニバーサル基板 Bタイプ メッキ仕上げ (95×72)(手配線のためもう少し大きい方がいいかも)
ステッピングモーター(2相ユニポーラ)×3
10V以上の電源(モーターにより電圧、消費アンペアーが違う、ICは3A10V~46Vまで流せるみたいです、5A以上の電源(出力調整で絞れば))
レギュレーター5V500mA(余裕をみて500mA消費電流は少ないみたいで500mA以下でも動くかも)
プリンターポートが付いてないPCの場合USB→パラレル変換基板(秋月電子通商のFT245RL変換基板など)

基板表
基板裏

基板の配線図

データシートを見ながら配線、ボリュームとスイッチを使いやすいように配置して、気合で手配線したため設計図ありません。
後日パターン図を書けたら載せます。

メーカーの提供するデータシートにマイコン接続の例が載っています。
SLA7078MPRT 23ピンでDIP標準2.45(0.1インチ)の基板に取り付けするために足を曲げる必要があります、ピン数の少ない側の2-3ピンの間を1個分空けてまげました。
曲げる時に隣のピンに接触させないよう注意が必要
品名書いてある表からみて左端が1ピン右端が23ピンです。
1-2 A相
3-4 A/相
5と6 出力端子のため無接続
7 M1 モード設定プルダウン(4.7KΩを使いましたが10KΩあたりでもいいのかも(高い値にするとノイズの影響を受けやすくなる可能性が・・・スピンドル部はノイズの出そうなリューターを使っているため、参考にさせてもらったHPので4.7KΩだったもので)(スイッチの1番)
8 M2 同上        (スイッチの2番)
9 M3 同上        (スイッチの3番)
10 ステップ入力(各軸のステップをプリンターポートのデータ線1-8と接続CNCソフト側で設定するのでXYZ、を何番にするかによる)
11 モーター電源VBB(10V~46V)
12 GND
13 Ref/Sleep1(抵抗分圧 参考値10KΩと1KΩVR 出力電流設定)
14 VDDロジック電圧入力(レギュレーターの5V)
15 リセット端子プルダウン VDDと端子間にコンデンサー(参考値10KΩ、0.1μF)
16 CW/CCW(回転方向)
17 Sync プルダウン(使用しませんが抵抗でGND)
18と19 出力端子のため無接続
20-21 B相
22-23 B/相

コンデンサーは手元にあったので大きいのを使いましたが、参考値で100μF(IC1個に)3個使うので多少大きめ
+5Vラインに0.1μFと1μF~10μF(使用するレギュレーターの参考値による)
ステッピングモーター停止時に消費電力を下げる機能を回路に入れようとトリマーをのせて見たのですが、コントロールを実用的にするにはワンチップマイコンで作ったほうがいいと思います。

手書きの回路図(表) 書き込まれていないもの トリマーのコンデンサー0.1μFセンターとGndの間、VBBとGnd間のコンデンサー100μF以上耐圧50V+0.1μF、Reset端子とGnd間0.1μF
配線はまちがいがあるかもしれません、各自自己責任で確認してください。(足の配置よく確認、誤配線で追跡に1日悩みました。

SLA7078MPRTはマイクロスッテップ16分割、保護回路、電流検出抵抗、シーケンサー、最大駆動3A(ヒートシンク必要)10~46Vの入力(ステップモーター用)、ロジック5V、ユニポーラステッピングモーター用、と機能豊富です。
回路図(間違えがあるかも)
トリマーが2個ずつあります、上側はステップモーターの停止しているときに出力を下げる信号でアースにつながるようにコントロール予定。
モーター停止から0.1~1秒程度でトリマー上をGNDにつなぐためPICを追加のつもり
最大3Aの定格があるため配線の太さに注意(VDD,A,A/,A-C,B,B/,B-C,ICのGND)、ロジック部(V5,SW,Step,CW/CCW,トリマー)は細めの配線でいけると思います。
GNDは1点との注意書きがある
回路図の3箇所の24ピンはSLA7078MPRTです、ピン番号は手前の列はあっていますが、奥のピン番号は合っていませんICの4と6の間を空けて挿したときの図です。
データシートでピンをよく確認して間違えがないか、配線終了後確認してください。
パラレルポートに繋ぐ部分に間違えがあるとPCが壊れます、スイッチOFF(M1,M2,M3が0Vのときスリープ2)テスターで5V以上の電圧がないか見る、トリマーのセンターが0V~0.45Vになることを確認ステップモーターを繋ぐとき0Vにしておく、回路図で右に回した状態、スイッチでステップ設定(M1,0V/M2,5V/M3,5Vでマイクロステップ16分割)
ステップモーターの定格電流を超えないように少しずつ左にまわす、トリマーの電圧が0.14Vぐらいで1A、私の使用したモーターは小型で500mAの定格だったので0.07V定格1AのSLA7075で制作すれば0.15Vで500mA微調整する場合、ステップモーターに合わせて707×の定格をきめてください。
使用する送りねじのピッチは6mm1.0mmピッチ1回転で1mm、ステップモーター1回転48ステップマイクロステップ16分割=1mm÷48Step÷16分割=0.001302mmが最大分解能(計算上)
後から(2017/4/29)送りねじの遊びを減らすためボールベアリングを追加で取り付けしました。
ネジの太さが6mmなのでベアリング内径6mm外形17mm厚み6mm(規格サイズ606zz)をホームセンターで購入,送りねじにナット2個で挟み、リューターで板に溝を彫り少し埋め込み金具(カー用品の穴の開いた長板金具を曲げてネジで押さえつけ、遊びを減らす加工を追加。
ベアリング部
 

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