PROFILER ELEKTRONIK AUFBAU-ANLEITUNG

Transkript

1 PROFILER ELEKTRONIK AUFBAU-ANLEITUNG Transformatoranschlüsse LED-Anschluss RS-232-Anschluss Power/Treiber-Platine Controller-Platine Zum Netzanschluss Zu den Schrittmotoren & Home-Schaltern AUFSICHT DER POWER/TREIBER- & CONTROLLER-PLATINE Rev.1 Feb Profiler Electronics Assembly P. 1/9

2 1 ALLGEMEINES Dieses Dokument soll Sie beim Zusammenbau der Elektronik begleiten, die den Profiler eine vielseitige Allzweck-Fräsmaschine - steuert. Bitte lesen Sie diese Anleitung sorgfältig, bevor Sie den Zusammenbau der Elektronik versuchen. Fehler könnten bleibende Materialschäden nach sich ziehen und eine korrekte Funktion der Maschine stören. 2 ÜBERBLICK Zentrales Element der Elektronik ist eine Platine, die das Netzteil, die Motortreiber und eine Tochterplatine mit leistungsfähigem 16/32-Bit Mikrocontroller enthält. Der Aufbau der Elektronik ist strukturiert und wird Schritt für Schritt erläutert. Nach erfolgreichem Zusammenbau findet die Kommunikation zwischen PC und der Elektronik via serielle Schnittstelle statt. Die Verwendung eines USB/RS-232-Konverters ist möglich. Die serielle Schnittstelle wird wie folgt konfiguriert: 8 Datenbits 1 Stoppbit Kein Parity Kein flow control (kein Handshake) Jede Kommunikation wird durch die mitgelieferte Software erledigt. Sie müssen nichts programmieren. 3 MATERIALLISTE in der nachfolgenden Liste sind alle Teile aufgeführt, die für den Aufbau der Elektronik des Profilers erforderlich sind. Vor dem Loslegen empfiehlt es sich, alle Teile durchzugehen und in dieser Liste abzuhaken. 1 Metallgehäuse 1 Ringkerntrafo 80VA + Montage-Kit 1 Netzbuchse mit Schalter und Sicherungshalter 1 Feinsicherung 20 x 5 mm, 1 AT (träge) 3 Litzenstücke mit 0,75mm 2 (Netzkabel in blau, braun oder Schwarz und gelb/grün) mit Buchsen für Flachstecker an beiden Enden 3 kurze Litzenstücke mit 0,75mm 2 mit Buchsen für Flachstecker an beiden Enden (für die Netzbuchse) 1 LED, rot, 5 mm 1 LED-Fassung aus Kunststoff 4 Sub-D-Buchsen, neunpolig, mit Befestigungsschrauben und Muttern 1 Pfostenbuchse, zweipolig, mit 30 cm Anschlusslitzen 3 Pfostenbuchsen, sechspolig, mit 30 cm Anschlusslitzen 1 Pfostenbuchse, achtpolig, mit 30 cm Anschlusslitzen 1 Power/Treiber-Platine mit aufgesteckter Controller-Tochterplatine 7 Platinenhalter aus Kunststoff Rev.1 Feb Profiler Electronics Assembly P. 2/9

3 Die obige Materialliste ist für das Elektronik-Modul. Es gibt zusätzliche Teile zum Anschluss der Motoren: 3 Sub-D-Stecker, neunpolig, mit Kunststoffgehäuse Flexibles Kabel mit sechs offenen Leitern Flexibler Schlauch für die Kabelführung 3 Mikroschalter zur Montage bei den Motoren (die so genannten Home-Schalter) 4 AUFBAUANLEITUNG 4.1 Verdrahtungsplan Ein kompletter Verdrahtungsplan der Elektronik wird mitgeliefert (siehe die Datei Profiler_Wiring_Diagram_Rev1.pdf ) Bitte ziehen Sie den Verdrahtungsplan neben dieser Anleitung zu Rate, wenn Ihnen etwas unklar ist. 4.2 Fertigstellung der Kabel Zuerst werden die verschiedenen Kabel soweit als nötigt zusammengelötet. Es gibt drei Kabelsätze aus sechspoligen Pfostenbuchsen mit Litzen und neunpoligen Sub-D-Buchsen. Bild 1 zeigt, welche Litzen mit welchen Polen der Buchsen zu verbinden sind. Bild 1 Die Litzen der Kabel müssen nicht können aber gekürzt werden, sodass die Kabel nicht unnötig lang ausfallen. Der Pfostenstecker kommt auf die Platine und die Litzen lässt man gerade aus der Aussparung für die Sub-D-Buchse im Gehäuse heraus schauen. Aber bitte nicht so stark kürzen, dass das Kabel hinterher spannt oder gar nicht ausreicht! Die Enden der Litzen werden wie in Bild 1 gezeigt mit der Sub-D-Buchse verlötet. Nach Kontrolle der Lötstellen und der richtigen Verbindung die Sub-D-Buchsen mit ihren Befestigungsschrauben und Muttern am Gehäuse anbringen. Jetzt kommt das Kabel für die RS-232-Schnittstelle an die Reihe. Hierfür sind die vierte Sub-D-Buchse und die achtpolige Pfostenbuchse mit Litzen gedacht. Bei der Verdrahtung sollte man sehr sorgfältig vorgehen, da ein Fehler hier nicht nur eine Kommunikation zwischen PC und Profiler verhindern, sondern sogar die serielle Schnittstelle des PCs oder die Profiler-Elektronik beschädigen kann! Beim seriellen Anschlusskabel ist es empfehlenswert, vor dem Löten die Litzen deutlich zu kürzen um unnötigen Kabelsalat innerhalb des Gehäuses zu vermeiden. Rev.1 Feb Profiler Electronics Assembly P. 3/9

4 Um das die Litzen auf korrekte Länge zu kürzen, wird die achtpolige Pfostenbuchse an ihren Platz auf der Platine (J19) gesteckt und die Litzen-Enden lässt man durch die Aussparung für die Sub-D- Buchse im Gehäuse heraus hängen. Man kürzt sie so, dass sie nur noch 2 bis 3 cm aus der Aussparung heraus schauen. Nach Kontrolle der Lötstellen und der richtigen Verbindung dann die Sub-D-Buchse mit ihren Befestigungsschrauben und Muttern wie die drei zuvor am Gehäuse anbringen. Bild Montage der Platinen Die sieben Platinenhalter (Abstandshalter) aus Kunststoff werden in die dafür vorgesehenen Löcher am Gehäuseboden (innen) gesteckt. Jetzt wird die Hauptplatine auf diese Platinenhalter gesteckt, bis sie mechanisch einrastet. Um die Sache zu erleichtern, werden die diversen Kabel solange über den Gehäuserand hinaus gehängt. Wenn die Platine richtig platziert ist, kommen die Pfostenstecker der drei Motor-Kabel und der seriellen Schnittstelle auf ihre Stecker auf der Platine. Auch hier empfiehlt sich ein zweiter prüfender Blick anhand des Verdrahtungsplans. 4.4 LED-Montage Zunächst wir die LED-Fassung mit dem Kunststoffring fixiert. Dann kommt die rote LED mit der Kunststoff-Fassung auf die Seite des Gehäuses. Die Anschlussdrähte werden horizontal ausgerichtet, da dies das spätere Löten erleichtert. Nun wird die LED-Fassung mit etwas Silikon-Kleber fixiert und gewartet, bis der Kleber aushärtet. Wenn die LED samt Fassung fest ist und hält, werden der längere Draht auf 12 mm und der kürzere auf 10 mm gekürzt. NICHT auf gleiche Länge kürzen, da man sonst nicht mehr so einfach weiß, welcher Draht die Anode und welcher die Kathode ist. Nun wird die zweipolige Pfostenbuchse auf den entsprechenden Stecker auf der Platine gesteckt, der mit LED beschriftet ist. Dann werden die beiden Litzen auf die erforderliche Länge gekürzt. Über beide Litzen wir je ein kurzes Stück Schrumpfschlauch geschoben. Nach Abisolierung der Litzen-Enden werden sie wie in Bild 3 zu sehen angelötet (rot = Anode). Zum Schluss werden die Schrumpfschlauch-Stückchen über die Lötstellen geschoben und mit einem geeigneten Heißluftgebläse geschrumpft. Rev.1 Feb Profiler Electronics Assembly P. 4/9

5 Bild Montage des Trafos Der Montage-Bolzen des Transformators wird durch den Kunststoffträger gesteckt (dabei kann es nötig sein, das Loch im Kunststoffträger etwas zu weiten). Nun den Bolzen in die Bohrung im Gehäuse schrauben. Dann wird eine der Gummimatten über den Bolzen geschoben, bis er auf dem Gehäuseboden aufliegt. Jetzt wird der Transformator über den Bolzen geschoben, zentriert und dabei so gedreht, dass die Anschlussdrähte in der richtigen Position für die Anschlüsse auf der Platine liegen. Anschließend kommen die zweite Gummimatte und dann die Metallplatte auf den Bolzen. Mit der Mutter wird die Metallplatte festgeschraubt und so der Trafo fixiert. Nun werden die beiden Anschlüsse der Primärwicklung und die 2 * 2 Anschlüsse der Sekundärwicklungen mit den jeweiligen Flachsteckern auf der Platine verbunden. Falls Sie sich nicht sicher sind wie, dann nehmen Sie den Verdrahtungsplan zur Hilfe. 4.6 Netzanschluss Die 1AT-Feinsicherung kommt in den Sicherungshalter der Netzbuchse. Die drei Litzenstücke mit 0,75mm 2 und Buchsen für Flachstecker an beiden Enden werden nun auf die Flachstecker der Netzbuchse gesteckt. Das gelb/grüne Litzenstück muss auf den Erdanschluss der Netzbuchse gesteckt werden. Die Netzbuchse wird jetzt mit den Litzen durch die passende Aussparung an der Seitenwand des Metallgehäuses geführt und fest eingedrückt. Die beiden Netzspannung führenden Litzenstücke werden nun auf die Flachstecker der Platine (Netzeingang MAINS ) gesteckt. Das übrige gelb/grüne Litzenstück wird auf die passende Zunge am Metallgehäuse gesteckt, da es sich hier um den Erdanschluss handelt. 4.7 Überprüfung zum Abschluss Bevor der Deckel des Gehäuses geschlossen wird empfiehlt sich keine nochmalige Überprüfung aller Kabelverbindungen. Anschließend kann die Mechanik des Profilers montiert werden. Der letzte Teil dieser Anleitung beschreibt, wie die Schrittmotoren mit der Elektronik verbunden werden. Bitte lesen Sie Abschnitt 5 sehr sorgfältig, bevor Sie die Motoren anschließen und einschalten. Rev.1 Feb Profiler Electronics Assembly P. 5/9

6 5 MOTOR- UND SCHALTERANSCHLUSS Jede Achse des Profilers wird von einem eigenen Schrittmotor angetrieben, der über eine so genannte Home-Position bzw. definierte Ausgangsposition verfügt. Diese Home-Position entspricht dem Ursprung der Achse. Einen Motor rückwärts zu fahren, bis er den Ursprung seiner Achse erreicht hat, nennt man Homing. Beim Homing wird das erreichen des Ursprungs durch einen Mikroschalter detektiert, der genau dann mechanisch betätigt wird, wenn eben dieser Ursprung erreicht wird. Weil der Motor sofort anhalten muss, wenn der Ursprung erreicht wird, ist die Geschwindigkeit beim Homing eher niedrig. Nach dem Einschalten wird die Steuerelektronik das Homing zuerst bei der Z-Achse vornehmen. Das ist der oberste Punkt dieser Achse, da die Z-Achse in Richtung nach unten bewegt wird. Anschließend kommen die restlichen beiden Achsen an die Reihe. Jede Achse erfordert eine Verbindung mit der Elektronik über sechs Leitungen. Für den jeweiligen Motor selbst sind vier Leitungen nötig und der Home-Schalter, der als Öffner betrieben wird, benötigt die beiden übrigen Leitungen. Die beim Profiler verwendeten Schrittmotoren haben sechs Anschlüsse, von denen allerdings nur vier beschaltet werden. Die beiden überflüssigen Anschlussleitungen sollten isoliert werden und keinesfalls irgendwelche Metallteile oder andere leitfähige Materialien berühren. Empfohlen ist, diese beiden Leitungen auf rund 2 cm zu kürzen und sie mit Isolierband oder mit je einem kurzen Stückchen Schrumpfschlauch zu isolieren. Die Anschlussweisen der Motoren für die X- und Y-Achse sind gleich. Lediglich der Motor der Z-Achse unterscheidet sich darin, dass hier eine Wicklung invertiert angeschlossen sein muss. Bild 4 zeigt den Anschluss für die X- plus Y-Achse und Bild 5 entsprechend für die Z-Achse. Die verwendeten Anschlusskabel von den Motoren/Schaltern zu den Sub-D-Steckern sind nicht farbkodiert, da die Farben der einzelnen Litzen der mitgelieferten Kabel je nach Hersteller unterschiedlich ausfallen können. Die Farbe der Kabellitzen selbst ist auch völlig unwichtig, solange die Verbindungen von den Motor-Anschlussdrähten zu den jeweiligen Pins der Sub-D-Stecker richtig sind. In einigen Fällen werden Schrittmotoren mit nur vier Anschlussdrähten mitgeliefert. Da diese Motoren im Prinzip zwar gleich angeschlossen werden, sich aber die Farben ihrer Anschlussdrähte unterscheiden, wird mit den Bildern 6 und 7 eine Konfiguration 2 angegeben. Nochmals: Konfiguration 1: Motoren mit sechs Anschlussdrähten: Bilder 4 & 5. Konfiguration 1: Motoren mit vier Anschlussdrähten: Bilder 6 & 7. In beiden Konfigurationen unterscheidet sich die Anschlussweise des Motors der Z-Achse dadurch, dass eine Wicklung invertiert angeschlossen wird. Rev.1 Feb Profiler Electronics Assembly P. 6/9

7 KONFIGURATION 1 Bild 4 Bild 5 Rev.1 Feb Profiler Electronics Assembly P. 7/9

8 KONFIGURATION 2 Bild 6 Bild 7 Rev.1 Feb Profiler Electronics Assembly P. 8/9

9 6 TEST Um die Elektronik zu überprüfen muss sie inklusive Gehäuse nicht unbedingt in der Maschine platziert sein. Sie kann bis zur endgültigen Montage außerhalb der Maschine verbleiben. Tipp: Es ist besser, die Steckergehäuse für die Sub-D-Stecker erst nach der Überprüfung der Elektronik samt Verbindungen zu den Motoren anzubringen. Erst wenn die nachfolgend beschriebenen Tests erfolgreich waren, sollten die Steckergehäuse angebracht werden. Beim Zusammenbau der Mechanik der Maschine ist es sinnvoll, die beweglichen Teile jeder Achse etwa in der Mitte jeder Achse zu platzieren. Dies erlaubt die Bewegung in beide Richtungen beim ersten Einschalten und verhindert ein sofortiges Anschlagen, falls ein Motor verkehrt angeschlossen wurde. Wenn der Aufbau von Mechanik und Elektronik abgeschlossen ist, kann mit den Tests der Elektronik begonnen werden: Test 1: Stecken Sie das Kabel des Z-Motors in die richtige Buchse der Elektronik und schalten Sie ein. Wenn sich die Z-Achse jetzt aufwärts bewegt, ist alles in Ordnung und man kann ausschalten und mit Test 2 weitermachen. Falls sich die Z-Achse aber abwärts oder gar nicht bewegt, muss die Verdrahtung zum Sub-D-Stecker (oder die Verdrahtung innerhalb des Elektronik-Gehäuses) überprüft werden und Test 1 nochmals durchgeführt werden. Tipp: Falls sich die Z-Achse abwärts bewegt, tauscht man die Polung der ersten Wicklung. Wenn sich die Z-Achse überhaupt nicht bewegt muss die Verdrahtung komplett überprüft werden. Test 2: Nun werden die Stecker der Anschlüsse aller drei Motoren richtig eingesteckt und die Elektronik eingeschaltet. Die Z-Achse beginnt das Homing. Warten Sie, bis dies abgeschlossen ist und beobachten Sie dann, ob auch die Y-Achse sich Richtung Home-Position bewegt. Falls nein: Maschine ausschalten, Verdrahtung des Y-Motors überprüfen und Test 2 neu starten. Falls ja: Warten bis das Homing der Y-Achse beendet ist und beobachten, ob sich die X-Achse Richtung Home-Position bewegt. Falls nein: Maschine ausschalten, Verdrahtung des X-Motors überprüfen und Test 2 neu starten. Falls ja: Warten, bis das Homing der X-Achse beendet ist. Tipp: Falls sich Y- oder X-Achsen falsch bewegen, tauscht man die Polung der ersten Wicklung. Wenn sich Y- oder X -Achse überhaupt nicht bewegt muss die Verdrahtung überprüft werden. GRATULATION! IHR PROFILER IST BEREIT FÜR SEINEN ERSTEN EINSATZ! Rev.1 Feb Profiler Electronics Assembly P. 9/9