3D プリンタ: Trinamic TMC2130 ステッピング モーター ドライバー

相電流を調整し、マイクロステッピングを上げれば、それは忘れてください。それが、ほとんどの人がステッピング モーター ドライバー IC に求めているものです。 これらは、「回転させる」ためのモノリシック ソリューションとして、ほとんどの CNC マシンや 3D プリンターに動力を供給していますが、私たちはそれらにあまり注目しません。

この記事では、必要以上の付加機能が備わった Trinamic TMC2130 ステッピング モーター ドライバーについて説明します。 一方で、このドライバーは、ステッピング モーターを使用するほぼすべてのアプリケーションに適合するように、SPI インターフェイスを通じて構成できます。 一方、コイル電流レジスタに直接書き込むこともでき、適用範囲をモーターを超えて拡張することもできます。

先月、私たちは一般的なステッパー ドライバー IC でのマイクロステッピングについて詳しく調べましたが、実際に使用したいもの、つまりスマートなものについては省略しました。 Trinamic は市場で最もスマートなステッピング モーター ドライバーの一部を提供しており、ドイツのハッカー ストア Watterott が TMC2100 および TMC2130 用の SilentStepStick ブレークアウト ボードをリリースして以来、DIY 3D プリンター、ミル、ピック アンド プレイスの新しい標準も確立しています。ロボット。 最近、Prusa i3 3D プリンター用に両方のセットを購入しましたが、SPI 構成インターフェイスを備えた TMC2130 が私の注目を集めました。

TMC2130 SilentStepStick を、はるかに人気のある TMC2100 バージョンと混同しないでください。 名前が示すように、これは StepStick 互換のブレークアウト ボードとして提供され、有名な兄弟と同じように、小さな PCB の下側に Trinamic IC を備えています。 いくつかのビアと銅の流出が IC のセンター パッドから熱を伝導し、上面のヒートシンクがドライバーを効果的に冷却できるようにします。

ただし、TMC2100 とは異なり、これではモーターがすぐに回転しません。 オプションは 2 つあります。スタンドアロン モードで配線して実質的に TMC2100 にするか、ステッピング モーターを振ったり動かしたりしたい場合は SPI インターフェイスに接続してダイヤルインします。 実際、豊富な構成レジスタにより、TMC2130 は非常にハッキングしやすいチップになっているため、スタンドアロン モードをアクティブにする SilentStepStick の下側のはんだジャンパーをブリッジすることは考えていません。

前述のとおり、ドライバーは何かを行う前に構成する必要があります。すべての構成レジスターは自然に揮発性であるため、3D プリンターで使用したい場合は、プリンターの起動の一部として構成する必要があることに注意してください。ルーティーン。

私の 3D プリンタの RAMPS 1.4 は、AUX3 ピン ヘッダーと、ケーブル選択信号に使用した 2 つの追加のデジタル ピン (D53 と D49) を介して、基礎となる Arduino のハードウェア SPI インターフェイスを突破します。 ケーブルを圧着して 2 つの TMC2130 を AUX3 ヘッダーに接続した後、ソフトウェア部分を掘り下げることができました。

Watterott は、基本的な構成をドライバーのレジスターに書き込み、接続されたステッピング モーターを回転させるサンプル スケッチを提供しています。 素晴らしいことですが、データシートには、微調整を待っている 23 個の構成レジスタと、診断データとステータス データを読み取るためのさらに 8 個のレジスタが記載されています。 そこで、より実用的な方法で多数の構成パラメータを利用できるようにする小さな Arduino ライブラリを作成しました。 そこから、使用している Marlin-RC7 3D プリンター ファームウェアにライブラリを組み込むだけです。 幸いなことに、現在の Marlin リリース候補はすでに TMC26X ドライバーのサポートを備えているため、そのコードの一部を再利用して、定義ベースの構成ファイルに TMC2130 の 59 個のパラメーターを含む Marlin フォークを組み立てることができます。 そして、小さな友達を連れて外に遊びに行くことができました。

ハードウェアがセットアップされ、ソフトウェアが想定どおりに動作したので、パラメーターのオンとオフを切り替えて、印刷中にドライバーの動作がどのように変化するかを確認するなど、いくつかの健全性テストを実行しました。 TMC2130 では動作のほぼすべてを調整できるため、これはいくつかの変数を排除し、より深く検討する価値のあるその他の変数を選択するのに役立つ良い最初のステップです。 ほとんどの設定は実行中および印刷中に変更できますが、実際には、モーターの動作中にすべてのパラメータを安全に変更できるわけではありません。