Silent Stepper Bricklet 2.0¶

Features¶

• Steuert einen bipolaren Schrittmotor über USB (max. 46V, 1,6A pro Phase)
• Lautloser Betrieb von Schrittmotoren
• Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung sind steuerbar
• Schrittmotor-Auflösung von Vollschritt bis zu 1/256-Schritt
• Zwei konfigurierbare GPIOs für Endschalter und ähnliches

Beschreibung¶

Das Silent Stepper Bricklet 2.0 kann einen bipolaren Schrittmotor mit einem maximalen Phasenstrom von 1,6A und einer maximalen Spannung von 46V steuern. Die API des Bricks ist für verschiedene Programmiersprachen verfügbar und kann Richtung, Geschwindigkeit und Beschleunigung des angeschlossenen Schrittmotors steuern. Die Schrittweite kann zwischen Vollschritt und 1/256-Schrittmodus gewählt werden.

Das Silent Stepper Bricklet 2.0 kann in verschiedenen Modi betrieben werden. Im Stealth Modus ist der Motor vollständig lautlos, im Coolstep Modus wird Energie gespart und im Classic Modus bietet der Motor maximales Drehmoment. Das Silent Stepper Bricklet 2.0 kann konfiguriert werden, abhängig von der Motorgeschwindigkeit, automatisch zwischen diesen Modi zu wechseln.

Das Bricklet hat zwei digitale Eingänge, die für Endschalter genutzt werden können.

Technische Spezifikation¶

Ressourcen¶

• TMC2130 Datenblatt (Download)
• Schaltplan (Download)
• Umriss und Bohrplan (Download)
• Quelltexte und Platinenlayout (Download)
• 3D Modell (Online ansehen | Download: STEP, FreeCAD)

Anschlussmöglichkeit¶

Das folgende Bild zeigt die verschiedenen Anschlussmöglichkeiten des Silent Stepper Bricklet 2.0.

Erster Test¶

Um ein Silent Stepper Bricklet 2.0 testen zu können, müssen zuerst Brick Daemon und Brick Viewer installiert werden. Brick Daemon arbeitet als Proxy zwischen der USB Schnittstelle der Bricks und den API Bindings. Brick Viewer kann sich mit Brick Daemon verbinden, gibt Informationen über die angeschlossenen Bricks und Bricklets aus und ermöglicht es diese zu testen.

Verbinde einen Schrittmotor mit dem Bricklet und eine passende Stromversorgung an das Bricklet an (siehe hier). Der Aufbau sollte dem im folgenden Bild ähnlich sehen.

Wenn der Brick per USB an den PC angeschlossen wird sollte einen Moment später im Brick Viewer ein neuer Tab namens "Silent Stepper Bricklet 2.0" auftauchen. Wähle diesen Tab aus.

Auf der linken Seite des Tabs kann die Treiberstufe ein- und ausgeschaltet, sowie die maximale Geschwindigkeit, Beschleunigung und Verzögerung eingestellt werden. Darunter sind drei Knöpfe um die Drehrichtung des Schrittmotors zu kontrollieren sowie diesen zu stoppen. Wenn der "Forward" Kopf geklickt wird, dann wird die Geschwindigkeit des Schrittmotors bis zur "Max Velocity" mit der eingestellten Beschleunigung erhöht. Ein Klick auf den "Stop" Knopf verringert die Geschwindigkeit auf "0" mit der eingestellten Verzögerung.

Weiter unten kann die Schrittmodus (Voll- bis 1/256 Schritt) eingestellt sowie eine Vollbremsung ausgelöst werden, die den Motor sofort anhält.

Alternativ kann der Schrittmotor auch zu einer bestimmten Position (gemessen in Schritten) gefahren werden. Dazu einfach bei "Drive To" die Position eingeben und "Go" klicken. Der Schrittmotor kann ebenfalls eine bestimmte Anzahl Schritte gefahren werden. Bei diesen beiden Fahrweisen werden auch die Einstellungen für die maximale Geschwindigkeit, Beschleunigung und Verzögerung berücksichtigt.

Auf der rechten Seite werden die aktuelle Position, die noch zu fahrenden Schritte sowie die Versorgungsspannung des Stapels und die externe Versorgungsspannung angezeigt. Darunter befindet sich eine Tachometer zur Darstellung der Motorgeschwindigkeit. Ganz unten kann die Mindestspannung des Motors eingestellt werden. Wird diese unterschritten wird der Undervoltage Callback ausgelöst. Zusätzlich kann auch noch der Motorstrom entsprechend des angeschlossenen Motors eingestellt werden.

Ganz unten können Basic, Stealth, Coolstep, Spreadcycle und andere Einstellungen gesetzt werden. Der letzte Tab zeigt den aktuellen Status des Treibers an.

Nun kann ein eigenes Programm geschrieben werden. Der Abschnitt Programmierschnittstelle listet die API des Silent Stepper Bricklet 2.0 und Beispiele in verschiedenen Programmiersprachen auf.

Error LED¶

Die rote Error-LED hat vier unterschiedliche Zustände:

• Aus: Es liegt kein Fehler vor.
• 250ms Intervall-Blinken: Übertemperaturwarnung.
• 1s Intervall-Blinken: Eingangsspannung zu gering.
• Durchgängig rot: Motor deaktiviert auf Grund von Kurzschluss mit Ground in Phase A oder B oder auf Grund von zu hoher temperatur.

Wenn ein Überttemperatur- oder Kurzschluss-Event eintritt hört der Motor auf zu laufen und der treiber wird deaktiviert. Um den Treiber wieder zu starten muss dieser explizit mit der Enable-Funktion wieder aktiviert werden.

Modi und deren Eigenschaften¶

Hilfe! Ich verstehe die Hälfte der Wörter nicht¶

Der verwendete TMC2130 ist ein sehr mächtiger Motortreiber. Leider besitzt dieser daher auch viele Modi, Features und Einstellungsmöglichkeiten. In den meisten Anwendungen sollte es ausreichen nur die Grundeinstellungen (Basic Configuration, erster Tab im Brick Viewer) anzupassen.

Wenn alle Eigenschaften des Treibers im Detail verstanden werden sollen, empfehlen wir einen Blick in das TMC2130 Datenblatt.

Um unsere API besser mit den Registern des TMC2130 vergleichen zu können haben wir folgende Tabelle erstellt:

Gehäuse¶

TBD

Programmierschnittstelle¶

Siehe Programmierschnittstelle für eine detaillierte Beschreibung.