3D 프린팅: Trinamic TMC2130 스테퍼 모터 드라이버

위상 전류를 조정하고, 마이크로스테핑을 높이고, 잊어버리십시오. 이것이 바로 대부분의 사람들이 스테퍼 모터 드라이버 IC에서 원하는 것입니다. 비록 이것이 "회전시키기" 위한 모놀리식 솔루션으로서 대부분의 CNC 기계와 3D 프린터에 전력을 공급하지만 우리는 이에 대해 그다지 관심을 기울이지 않는 경우가 많습니다.

이 기사에서는 필요한 것보다 더 많은 기능을 제공하는 Trinamic TMC2130 스테퍼 모터 드라이버를 살펴보겠습니다. 한편으로 이 드라이버는 SPI 인터페이스를 통해 스테퍼 모터를 사용하는 거의 모든 애플리케이션에 맞게 구성할 수 있습니다. 한편, 코일 전류 레지스터에 직접 쓸 수도 있으며 적용 범위를 모터 이상으로 확장할 수도 있습니다.

지난 달 우리는 일반적인 스테퍼 드라이버 IC의 마이크로스테핑을 자세히 살펴보았지만 실제로 사용하고 싶은 것, 즉 스마트 제품은 제외했습니다. Trinamic은 시장에서 가장 스마트한 스테퍼 모터 드라이버 중 일부를 제공하며, 독일 해커 상점 Watterott가 TMC2100 및 TMC2130용 SilentStepStick 브레이크아웃 보드를 출시한 이후 DIY 3D 프린터, 밀링 및 픽 앤 플레이스에 대한 새로운 표준을 설정하고 있습니다. 로봇. 저는 최근 Prusa i3 3D 프린터용으로 두 세트를 모두 구입했는데, SPI 구성 인터페이스를 갖춘 TMC2130이 정말 제 관심을 끌었습니다.

TMC2130 SilentStepStick을 훨씬 더 널리 사용되는 TMC2100 변형과 혼동해서는 안 됩니다. 이름에서 알 수 있듯이 StepStick 호환 브레이크아웃 보드로 제공되며 유명한 형제와 마찬가지로 작은 PCB 하단에 Trinamic IC가 있습니다. 여러 개의 비아와 구리 누출이 IC 중앙 패드에서 열을 전도하여 상단의 방열판이 드라이버를 효과적으로 냉각할 수 있도록 합니다.

그러나 TMC2100과 달리 이 제품은 모터가 즉시 회전하지 않습니다. 두 가지 옵션이 있습니다. 실제로 TMC2100으로 전환하는 독립 실행형 모드로 배선하거나, SPI 인터페이스에 연결하고 스테퍼 모터를 흔들거나 휘젓고 싶을 때 전화를 겁니다. 실제로 풍부한 구성 레지스터 덕분에 TMC2130은 해킹 가능성이 매우 높은 칩이므로 독립 실행형 모드를 활성화하는 SilentStepStick의 하단에 납땜 점퍼를 연결할 생각조차 하지 않습니다.

말했듯이 드라이버가 작업을 수행하기 전에 구성이 필요하며 모든 구성 레지스터는 본질적으로 휘발성이므로 3D 프린터에서 사용하려면 프린터 시작의 일부로 구성해야 합니다. 루틴.

내 3D 프린터의 RAMPS 1.4는 케이블 선택 신호에 사용한 두 개의 추가 디지털 핀(D53 및 D49)과 함께 AUX3 핀 헤더를 통해 기본 Arduino의 하드웨어 SPI 인터페이스를 분리합니다. 두 개의 TMC2130을 AUX3 헤더에 연결하기 위해 케이블을 압착한 후 소프트웨어 부분을 파헤치기 시작할 수 있었습니다.

Watterott는 드라이버 레지스터에 기본 구성을 쓰고 연결된 스테퍼 모터를 회전시키는 예제 스케치를 제공합니다. 훌륭한 내용이지만 데이터시트에는 미세 조정을 기다리는 구성 레지스터 23개와 진단 및 상태 데이터를 읽을 수 있는 8개가 더 설명되어 있습니다. 그래서 저는 수많은 구성 매개변수를 보다 실용적인 방법으로 사용할 수 있도록 하는 작은 Arduino 라이브러리를 작성했습니다. 그러면 내가 사용하고 있는 Marlin-RC7 3D 프린터 펌웨어에 내 라이브러리를 포함시킬 수 있습니다. 운 좋게도 현재 Marlin 릴리스 후보에는 이미 TMC26X 드라이버에 대한 지원 기능이 있으므로 해당 코드 중 일부를 재사용하여 정의 기반 구성 파일에 TMC2130 매개변수 중 59개를 포함하는 Marlin 포크를 구성할 수 있었습니다. 그런 다음 작은 친구들을 데리고 나가서 놀 수 있었습니다.

하드웨어 설정과 소프트웨어가 예상대로 작동하면서 몇 가지 온전성 테스트를 실행했습니다. 즉, 매개변수를 켜고 끄고 인쇄 중에 드라이버 동작이 어떻게 변하는지 확인하는 것이었습니다. TMC2130은 수행 중인 거의 모든 것을 조정할 수 있으므로 일부 변수를 제거하고 더 자세히 살펴볼 가치가 있는 다른 변수를 선택하는 데 도움이 되는 좋은 첫 번째 단계입니다. 대부분의 설정은 인쇄 중에 즉석에서 또는 인쇄 도중에 변경할 수 있지만 모터가 작동하는 동안 실제로 모든 매개변수를 안전하게 변경할 수 있는 것은 아닙니다.