Controller con retroazione per motore passo-passo

Tutta la gestione del controller è affidata al microcontrollore programmato PIC32MX250F256HI/PT della Microchip; mentre il driver DRV8843 della Texas Instrument, pilotato direttamente da impulsi PWM, permette il controllo del motore passo-passo anche con microstepping molto fitti. L’encoder magnetico AM4096, dotato di una risoluzione pari a 12 bit (4096 passi / giro), è in grado di rilevare la posizione dell’alberino del motore e trasmetterla al controller.

È possibile controllarlo attraverso interfaccia USB, porta I2C o porta SPI.

Disponendo inoltre dei classici input di EN/DIR/STEP tipici dei controller tradizionali, è possibile sostituire il proprio driver con MotorFish.

È inoltre presente un pulsante di reset, LED di stato, morsettiera a 4 poli per i due avvolgimenti del motore e una morsettiera per l’alimentazione (da 8,5 e 45 VDC).

Dimensioni (mm): 42,2×42,2×12, peso: 12,5 grammi.

Controllo ad anello aperto (open loop):
il controller invia un comando al motore senza conferma dello spostamento effettivo; se il motore per un qualsiasi motivo non è stato in grado di spostarsi (ad esempio se la testina di stampa ha incontrato un ostacolo oppure se la velocità di spostamento richiesta è troppo elevata) l’errore viene mantenuto e si accumula con eventuali altri errori successivi.

Controllo ad anello chiuso (closed loop):
viene impartito un comando di spostamento al motore, ma in questo caso un sensore di posizione sul medesimo è in grado di fornire una “conferma” dello spostamento avvenuto o un segnale di errore se questo è impossibile. Il controller può quindi decidere se fermare tutto, riprovare oppure andare avanti cercando di correggere il problema in seguito.
Questo tipo di controllo ha parecchi vantaggi rispetto al controllo ad anello chiuso; innanzitutto, lo spostamento non dipende più dalla tipologia del motore, ma soltanto dalla risoluzione del sensore di movimento (un encoder, abitualmente). Quindi non saremo più obbligati a lavorare per passi discreti (step) o micropassi (microstep) ma potremo avere un funzionamento continuo del motore, con minori vibrazioni meccaniche.
Non essendo a rischio di perdita di posizione, possiamo “spingere” il motore al massimo senza preoccuparci di nulla o quasi; se il motore non riesce a seguire i comandi l’elettronica se ne accorge ed è in grado di rimediare, sia riducendo velocità e/o accelerazione sia correggendo gli errori.
Un altro vantaggio è il ridotto consumo di corrente. In un motore passo-passo a ciclo aperto siamo infatti obbligati a mantenere una corrente elevata negli avvolgimenti anche a motore fermo, per evitare movimenti indesiderati dovuti magari a masse in rapida decelerazione oppure a manomissioni involontarie del piatto della stampante; nel motore a ciclo chiuso, quando non è in movimento, possiamo ridurre a zero la corrente negli avvolgimenti, sicuri che in caso di spostamenti involontari l’elettronica sarà in grado di correggere immediatamente la posizione.

• Controllo ad anello chiuso della velocità o della posizione
• Varie interfacce di controllo:
  • USB per il collegamento diretto al PC
  • I²C per l’utilizzo con un microcontrollore
  • SPI
  • Ingressi EN/DIR/STEP tipici dei controller tradizionali, e che ne rendono possibile la sostituzione diretta con MotorFish
  • Limitazione dell’accelerazione e della decelerazione
• Microstepping massimo su un motore con 200 passi è pari a 4096/200 = 20.48 micropassi/passo.
• Tutti gli I/O disponibili sono programmabili da software, quindi nulla vieta di utilizzarli per altro. MotorFish si programma esattamente come un Arduino (o, più precisamente, come un Fishino32), con tutte le possibilità del caso.

• Datasheet PIC32MX250F256HI/PT
• Datasheet DRV8843
• Datasheet AM4096