The stepper motor driver is responsible of inject the electric current to the motors in the required sequence for proper operation.

This is an image of one of the fully assembled modules.

The core of this module is the integrated controller IMT901 by Nanoteck (reissue of the TA8435H by Toshiba). In the image can be seen bolted to the heat sink (it is a microprocessor heat sink recovered form an old PC and divided by half). The controller allows using four different step modes (full step, half step, quarter step and eighth in passing), reversing the rotation direction and varying speed thanks to a clock signal. The limits of power, speed, torque, etc that can handle this module depends on the IMT901 (more information in the datasheet file that you can find in downloads section).

This is the schema for the module.

The module has three input and output connectors:

• Power connector: this connector provides the voltage needed to power the motors. For the motors of the Bundgard CCD machine, the required voltage was 29VDC. Voltage reduction for the rest of the circuit is achieved by LM7805 integrated circuit.
• Output connector to the motor: This connector has four connecting pins, one for each winding of the stepper motor.
• Data connector: it groups the clock signal, the rotation direction signal, the enabling signal, the precision signal (step mode), the ground of the circuit and a 5Vdc power signal output.

For the development of circuits we used OrCAD. The following images show the upper and lower layers of the printed circuit board developed.

* These images don't have the right size. In order to print correctly and build the circuit must use PDFs or DXF files that are included in the file "Módulo Motores Paso a Paso.zip" in the download section (currently available only in Spanish).

For more information please go to the documentation attached.

That's all for today.

See you!

Introduction

The idea of this project was designing an autonomous controller for small three axis machines, capable of interpreting and processing an input file. As input, we decided to take a G-code file, as we believe it is the more standard, traditional and simple way to program a CN machine, also allowing great power and flexibility. Moreover is a good starting point to add higher levels of abstraction like programming using CAD / CAM.

More information about G codes: http://en.wikipedia.org/wiki/G-code

We decided to use Microchip PIC 8-bit microcontrollers. This choice was made because these are the microcontrollers which Electronic Engineering students in Valladolid were familiar with and we wanted to do something more serious than what we have done in practice during the degree. We wanted also in some way that our project could serve as an example of a more advanced application for other students and facilitate the project could be completed more by other students.

We worked with an automatic drill model Bungard CCD / ATC. It has three bipolar stepper motors for positioning axes and a brushless motor for the tool. The image does not correspond exactly to the model used since this is the model with automatic tool change, and our model did not have this feature.

The system was designed to be as modular as possible, with a general control unit responsible for acting on the drivers we design for each of the engines. The heart of the control unit are two microcontrollers PIC18, more specifically the model 18F452. Basically one of the microcontrollers is in charge of reading the file and computing trajectories while the other generates, with this processed information, the clock signals for controlling the drivers of the motors.

In upcoming posts we will explain a bit more about these modules and upload the schemes and programs.

Until next time!

Módulo controlador Motores Paso a Paso

Los motores paso a paso necesitan de unos controladores que les inyecten la corriente necesaria en una determinada secuencia para su correcto funcionamiento. El módulo que se va a describir a continuación es el responsable de esta tarea.

Ésta es una imagen de uno de los módulos totalmente montado.

Para la excitación de los motores paso a paso hemos utilizado controlador integrado modelo IMT901 (reedición de Nanoteck del controlador TA8435h de Toshiba) que en la imagen se puede ver atornillado al radiador (éste está recuperado de un microprocesador de un PC de escritorio y dividido a la mitad, con lo que sirvió para dos módulos). El controlador permite el control de un motor paso a paso con varios modos de paso (pasos completos, 1/2 pasos, 1/4 de paso y 1/8 de paso), además de invertir el sentido de giro y de variar la velocidad de giro mediante una señal de reloj. Los límites de potencia, velocidad de giro, par motor, etc que podrá proporcionar este módulo los impone, cómo no, el IMT901 (para más información podéis leer la información en el archivo que tenéis en descargas).

Éste es el esquema correspondiente al módulo.

El módulo posee tres conectores de entrada y salida:

• Conector de alimentación: en este conector se suministra la tensión necesaria para alimentar los motores. En el caso de los motores de la máquina con la que trabajamos, la tensión necesaria era de 29Vdc. La reducción de alimentación a 5Vdc se realiza mediante el integrado lm7805.
• Conector de salida a los motores: este conector dispone de cuatro pines de conexión, uno para cada devanado del motor paso a paso a controlar.
• Conector de datos: éste suministra la información necesaria al controlador para su funcionamiento. En él encontramos la señal de reloj que indica el movimiento, la señal de dirección de giro, la de habilitación, la precisión, la masa de todo el circuito y una señal de alimentación de 5Vdc.

Para el desarrollo de los de los circuitos se utilizó el programa OrCAD. Las siguientes imágenes muestran las capas superior e inferior del circuito impreso desarrollado.

*  Estas imágenes no están a escala. Para poder imprimirlas correctamente y construir el circuito debéis usar los PDFs o los archivos DXF que están incluidos en el fichero "Módulo Motores Paso a Paso.zip" en la sección de descargas.

Para más información podéis acudir a la documentación adjuntada.

Y, por hoy, nada más.

¡Un saludo y hasta otra!

Introducción

El proyecto parte de la idea de diseñar un controlador autónomo para máquinas pequeñas de tres ejes tipo pórtico, en el que se interprete y procese la entrada completamente. Como entrada, decidimos que el sistema tomara un fichero en lenguaje de programación G, ya que consideramos que era lo más estándar, tradicional y sencillo, permitiendo además gran potencia y flexibilidad. Esta es además una buena base para soportar niveles de abstracción más altos como la programación mediante CAD/CAM.

Más información sobre los códigos G: http://es.wikipedia.org/wiki/G-code

Por otro lado se planteó que el procesamiento se hiciera con microcontroladores PIC de 8-bits, programados en bajo nivel. Esta elección se debe a que estos son los microcontroladores con los que estábamos familiarizados los estudiantes de Ingeniería Técnica Electrónica en Valladolid y buscábamos exprimir sus posibilidades haciendo algo más serio que lo que habíamos podido realizar en las prácticas durante la carrera. Pretendíamos también de alguna forma que pudiera servir como ejemplo de una aplicación más avanzada para otros alumnos y facilitar que se pudiera completar más el proyecto.

La máquina con la que trabajamos en su día es una taladradora automática modelo  Bungard CCD/ATC que cuenta con tres motores paso a paso bipolares para el posicionamiento de los ejes y un motor brushless para la herramienta. La imagen no corresponde exactamente al modelo utilizado ya que éste es el modelo con cambio automático de herramienta y la que utilizamos no tenía esta característica.

El sistema está planteado desde un punto de vista lo más modular posible, con una unidad de control general encargada de actuar sobre los drivers que diseñamos para cada uno de los motores. La unidad de control consta de dos microcontroladores PIC18, en concreto utilizamos el modelo 18f452. Básicamente uno de los microcontroladores se encarga de la lectura del fichero y el cálculo de las trayectorias mientras que el otro genera, con esta información procesada, las señales de reloj para controlar los drivers de los motores.

El control del driver para el motor brushless no se desarrolló en este proyecto, por esto se ha representado la unión entre éste y el módulo de control con línea discontinua.

En próximas entradas explicaremos un poco más estos módulos e iremos subiendo los esquemas y programas para que podáis ir descargándolos.

¡Hasta la próxima!

Welcome

Hello everyone and welcome,

We are Jairo and Jorge, two former students of the School of Industrial Engineering of Valladolid. We have started this blog with the intention of sharing our final year project made between 2009 and 2010.

Here you will find the circuits developed and programs for the PIC18 MCUs used in the CNC controller.

We hope to see you soon!

Bienvenida

Hola a todos y bienvenidos:

Somos Jairo y Jorge, dos antiguos estudiantes de la Escuela de Ingenierías Industriales de Valladolid. Hemos comenzado este blog con la intención de compartir el trabajo realizado como proyecto fin de carrera entre los años 2009 y 2010.

Aquí podréis encontrar los circuitos desarrollados y los programas para los microntroladores PIC18 utilizados en el  controlador CNC.

¡Esperamos veros pronto por aquí!