TMC2100/ja

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TMC2100

開発状況: 開発中

TMC2100 preview.jpg
説明 TMC2100 ステッピングモータードライバー
ライセンス CC-BY-SA
作者 Skimmy
協力者
ベース 不明
カテゴリー surface-mount electronics; stepper motor drivers; Electronics;
CAD モデル github.com/watterott/SilentStepStick Eagle ソースファイル
参考リンク

TMC2100 は現在市場で入手可能なPololu互換のモータードライバーの中で、最も静かなドライバーです。サイズは有名なPololuドライバーと全く同じです。 ピンアサインにも互換性はありますが、完全に同じわけではありません。

このドライバーは、有名なボードのほとんどに使用することができます。 8ビットボードの例としては、RAMPS、Rumba、GT2560などが挙げられ、32ビットのものでは、RADDS や AZSMZ など、Pololuに対応するRepRapボードの全てに使用することができます。

仕様

  • ドライバーIC: Trinamic TMC2100 ノイズレス動作可能なIC (モードによります)
  • Step StickとPololu A4988に対するハードウェア互換
  • 1.25A 実効値 連続通電 (約 1,77A の Imaxと同等)
  • モーターコイル当たりの 短時間 ピーク電流 2.5A
  • モーター電圧: 5.5 - 46V または 4.75 - 46V (5V SilentStepStick)
  • Step/Dir インターフェイス + マイクロステップ機能 (最大 256 マイクロステップの補間機能)
  • 待機電力自動節約機能
  • stealthChop モード - ノイズレス動作向け
  • spreadCycle モード - 高階調動作やトルクが必要な動作向け

他のステッピングモータードライバーとは異なる特徴

他のステッピングモータードライバーに比べて、TMC2100 にはいくつかの押さえておかなければならない特徴があります。

  • このドライバーボードは、ICチップやポテンショメーターが裏側に来る、"上下逆さま" にマウントされています。これによって、ピンアサインが裏返しになっています。
  • ヒートシンクは基板の裏側にマウントされています。チップ自身の厚いプラスチック層ではなく、基板の金属部から熱が伝導されるため、こちらの方が良い設計であるとされています。
  • ポテンショメーターは逆さにマウントされており、ボードの表面の穴から調整することができるようになっています。
  • "stealthChop" 動作モードはノイズレスであり、ほとんどのケースに適しています。(3Dプリンターのエクストルーダーなどは除かれます。) しかしこのモードでは、トルクが大幅に減ってしまうため、脱調の原因となります。脱調の問題が見られる場合には、加速度をより緩やかに設定するか、より強力なトルクが得られる spreadCycle モードを使用してください。
  • "spreadCycle" 動作モードでは、より多くのトルクを提供します。A4988に比べるとかなり静かではありますが、完全にノイズレスとはなりません。

ピン設定

RAMPS, RADDS, RUMBAなど、たくさんのボードが出回っていますが、Configピン (CFG1、CFG2、CFG3) の配線方法はそれぞれ異なっています。したがって、Configピンは接続しないことが推奨されます。こうすることで、ボードを変更する際に、ドライバーの調整をする必要がなくなります。またこれは、"spreadCycle" モードで CFG1ピン が GND に接続されている必要があることにも関係しています。これは小さなブリッジ接続を行うことで実現できます。(TMC2100/ja#画像を参照)

いくつかの中華ボードでは、PCB裏面の CFG1-3 の順序がバラバラになったまま販売されていることがあります。例えば、CFG3 が MS1 に接続されているため、実際は CFG1 であったり、などです。(TMC2100/ja#画像を参照) Configピンはオープンの状態で販売されているため、以下の画像のように、ハンダを使ってそれらをブリッジ接続する必要があります。(画像では MS1 と GND を接続しています。)

DIAG1、DIAG2ピンには何も機能がありません。恐らく省略されているでしょう。

3つのConfigピンの接続方法によって、提供されている様々な動作モードが選択できます。緑色にハイライト表示されている行は、推奨動作モードです。

CFG1 CFG2 マイクロステップ数 補間機能 モード
GND GND 1 (フルステップ) なし spreadCycle
VCC GND 2 (ハーフステップ) なし spreadCycle
オープン GND 2 (ハーフステップ) 256 マイクロステップ spreadCycle
GND VCC 4 (クォーターステップ) なし spreadCycle
VCC VCC 16 マイクロステップ なし spreadCycle
オープン VCC 4 (クォーターステップ) 256 マイクロステップ spreadCycle
GND オープン 16 マイクロステップ 256 マイクロステップ spreadCycle
VCC オープン 4 (クォーターステップ) 256 マイクロステップ stealthChop
オープン オープン 16 マイクロステップ 256 マイクロステップ stealthChop

画像

回路図
配線図
CFG ピン
ピンアサイン
表面 (spreadcycle)
裏面 (spreadcycle)
Vref ピン
裏面 (spreadcycle、ミスラベルされた中華PCBのハンダブリッジ)
表面 (spreadcycle, ミスラベルされた中華PCB)

参考電圧/モーター電流の設定

モーターの電流を調整する最も良い方法は、Vrefピンの電圧を計測し、ポテンショメーターで調整する方法です。 最大連続電流は 1,25A (Irms) か 1,77A (Imax) であり、これらは 0.11Ω の検出抵抗器によって決定されます。

いくつかの中華PCBでは、20kΩの代わりに、6.8kΩのポテンショメーターが取り付けられていることが報告されています。これは最大電流を大きく制限してしまいます。

これらのドライバーで Vref 電圧が 約 0.55V を超える際には、よりアクティブな冷却が必要とされます。

値の計算式

Irms = (Vref * 1.77A) / 2.5V

Irms = Vref * 0.71

Imax = 1.41 * Irms

Vref = (Irms * 2.5V) / 1.77A

Vref = Irms * 1.41

Vref = Imax


例: VREFピンが 1.0V の場合、モーターの電流は 0.71A Irms / 1A Imax に設定されます。

Vref = (Irms * 2.5V) / 1.77A

1V = (0.71A * 2.5V) / 1.77A

注意事項: A4988のような、いくつかのステッピングモータードライバーでは、最大電流 (Imax) が上記の値に比例することがありますが、TMC2100のように、多くのドライバーでは、実効電流 (Irms) が比例します。

詳細情報

Github: SilentStepStick

概要説明 PDF: File:SilentStepStick v1.0 summary.pdf

資料と入手元

TMC2100 SilentStepStick (3-5V) at watterott.com DE

TMC2100 SilentStepStick (5V) at watterott.com DE

TMC2100 SilentStepStick (3-5V) at stepstick.pl PL

TMC2100 SilentStepStick (5V) at e3d-online.com UK

TMC2100 SilentStepStick (3-5V) at filastruder.com USA

クローン (回路図等は用意されていません)

TMC2100 SilentStepStick at orballoprinting.com ES

TMC2100 SilentStepStick at robotdigg.com CN (送料が非常に高額となります。彼らが送料リストを表示していないのには理由があるのです。)

TMC2100 SilentStepStick at Thingibox.com