Драйверы DM556 и DM542: подключение, настройка тока и микрошага по шагам

DM556 и DM542 это два цифровых драйвера двухфазного шагового двигателя с одинаковым набором клемм и переключателей. Они различаются током: пиковый ток DM556 доходит до 5,6 А, DM542 до 4,2 А, а питание у обоих от 20 до 50 В. Ниже инструкция от коробки до первого вращения оси: как подобрать драйвер по току двигателя, подключить питание, обмотки и сигналы PUL, DIR, ENA, выставить ток и микрошаг переключателями, запустить ось и не допустить типичных ошибок. Теория тока, микрошага и помех собрана в категории драйверы шагового двигателя для ЧПУ, здесь она применена к двум конкретным моделям.

Чем отличаются DM556 и DM542

Разница в одном параметре: токе. DM542 рассчитан на двигатели с током фазы до 3 А, DM556 до 4 А. Клеммы, диапазон питания, микрошаг и входы у них совпадают, поэтому подключаются и настраиваются они одинаково, а отличаются только значения тока в положениях SW1, SW2, SW3. Модель DM542 разработана компанией Leadshine, а драйверы под этим названием выпускают и другие производители, поэтому настраивать драйвер нужно по таблицам на его собственном корпусе. Подробные описания и размеры есть в карточках: драйвер DM556 и драйвер DM542.

Как подобрать драйвер под двигатель

Ток на табличке двигателя это действующий ток фазы. Драйвер настраивается на пиковый ток, он в 1,4 раза больше действующего: у DM542 положению 4,20 А соответствует 3,00 А действующего тока, у DM556 положению 5,6 А соответствует 4 А. Поэтому ток фазы умножают на 1,4 и берут ближайшее положение пикового тока.

Пример для двигателя с током фазы 2,8 А: 2,8 x 1,4 = 3,92 А. У DM542 рядом стоят положения 3,76 А и 4,20 А. Ближе 3,76 А: разница 0,16 А против 0,28 А, этому положению соответствует действующий ток 2,69 А, немного меньше паспортных 2,8 А. Положение 4,20 А даёт 3,00 А, больше паспортного значения. Ток выше паспортного перегревает двигатель и драйвер, ток ниже паспортного снижает момент, а если двигатель под нагрузкой нагревается сильнее 80 °C, ставят меньшее значение.

Подключение шаг за шагом

1. Питание. Постоянное напряжение от 20 до 50 В подают на клеммы +V и GND. Напряжение блока питания выбирают ниже 50 В, чтобы остался запас на противо-ЭДС двигателя при торможении: для DM542 в руководстве Leadshine рекомендован блок с номинальным выходом от 20 до 45 В.
2. Двигатель. Обмотки подключают к клеммам A+, A- и B+, B-. Двигатель с 4 выводами подключают напрямую, пары выводов находят мультиметром: между выводами одной обмотки прибор показывает сопротивление, между выводами разных обмоток цепь разомкнута. Двигатели с 6 и 8 выводами подключают на половину или полную обмотку, последовательно или параллельно, и пересчитывают ток драйвера по схеме соединения.
3. Сигналы. PUL (STEP) задаёт шаг, DIR направление, ENA разрешение работы. Входы развязаны оптронами, у каждого две клеммы «+» и «-», на корпусе стоит маркировка 5V-24V. При общем аноде PUL+, DIR+ и ENA+ соединяют и подают на плюс сигналов контроллера, а PUL-, DIR- и ENA- подключают к выходам контроллера с открытым коллектором (NPN). При общем катоде PUL-, DIR- и ENA- соединяют с общим проводом контроллера, а выходы PNP или логические выходы с активным высоким уровнем подключают к PUL+, DIR+ и ENA+.
4. Монтаж. Драйвер ставят рёбрами вертикально на металлическую панель и оставляют свободное место для потока воздуха. У DM556 корпус 118 x 75,5 x 34 мм, крепление четырьмя винтами через отверстия диаметром 3,5 мм, расстояние между отверстиями по длине 112 мм. Сигнальные провода ведут экранированной витой парой отдельно от проводов двигателя и питания.

Какая схема нужна, определяют выходы контроллера: документацию на выходы конкретной модели смотрят до подключения, а подобрать контроллер можно среди контроллеров для станка ЧПУ. Вход ENA снимает ток с обмоток, для DM542 Leadshine рекомендует оставлять ENA+ и ENA- неподключёнными, тогда драйвер всегда включён. Нужны ли резисторы на входах, зависит от версии драйвера, поэтому сначала смотрят маркировку у клемм и инструкцию к своему экземпляру. Если у клемм написано 5V-24V, как у DM542 и DM556 из каталога, контроллер с выходами 5, 12 или 24 В подключают без дополнительных резисторов. У старых версий с входами только на 5 В в линию PUL, DIR и ENA последовательно ставят резистор 1 кОм при 12 В и 2 кОм при 24 В, при 5 В резистор не нужен. У новых версий Leadshine есть переключатель уровня сигнала 5V/24V: при 24 В резистор не нужен, при 5 В переключатель ставят в положение 5V, иначе двигатель не будет работать.

Провода двигателя не подключают и не отключают при включённом питании: ток в обмотках течёт и при остановленном двигателе, а разрыв цепи даёт выброс напряжения, который может вывести драйвер из строя.

Настройка тока и микрошага на примере DM542

Положения переключателей напечатаны таблицами на корпусе, настраивают по ним. У DM542 SW1, SW2, SW3 выбирают пиковый ток, SW4 ток при остановке (ток покоя), SW5, SW6, SW7, SW8 микрошаг. У DM556 переключатели те же, а положения для токов от 1,4 до 5,6 А берут из таблицы на корпусе DM556.

Пример: двигатель с током фазы 2,8 А на винте с шагом 5 мм. Для пикового тока 3,76 А по таблице DM542 нужны SW1 в положении ON, SW2 и SW3 в положении OFF. SW4 в положении OFF: при остановке ток падает до половины рабочего. Что даёт ON, зависит от версии: на корпусе DM542 из каталога напечатано «on=Full Current», то есть ток остаётся полным, а в руководствах новых версий Leadshine ON означает 90% рабочего тока. Смотрят надпись на корпусе своего драйвера. Двигатель с шагом 1,8° делает 200 шагов на оборот, режим 1600 шагов на оборот это деление шага на 8. Для него SW5 и SW6 стоят в положении OFF, SW7 и SW8 в положении ON. Винт с шагом 5 мм при 1600 импульсах на оборот даёт 1600 / 5 = 320 импульсов на миллиметр.

Режим микрошага выбирают вместе с контроллером и скоростью оси. Подача 3000 мм/мин это 50 мм/с, на том же винте при 320 импульсах на миллиметр контроллер выдаёт 50 x 320 = 16000 импульсов в секунду. Чем выше микрошаг, тем выше частота импульсов, которую должен держать контроллер.

Первый запуск

1. Проверка настройки. До подачи питания сверяют ток и микрошаг с таблицей на корпусе, напряжение блока питания с диапазоном от 20 до 50 В и подключение обмоток.
2. Питание без нагрузки. Питание подают на ось без фрезы и без прижимов. Индикатор PWR/ALM показывает питание и аварию.
3. Малая скорость и направление. На малой скорости проверяют, что каждая ось едет в нужную сторону. Если направление обратное, меняют местами провода одной обмотки (A+ и A-) или инвертируют направление в программе.
4. Нагрев. После работы под нагрузкой проверяют температуру двигателя. Если он нагревается сильнее 80 °C, ставят меньшее значение тока. Leadshine указывает для своих драйверов температуру драйвера до 70 °C и двигателя до 80 °C.
5. Импульсы на миллиметр. Задают перемещение 100 мм, измеряют фактическое и пересчитывают число импульсов на миллиметр в контроллере.

Типичные ошибки

• Ток выставлен без пересчёта: двигатель с током фазы 3 А получает 3 А пикового тока, то есть 2,14 А действующего, на 29% меньше паспортного.
• Перепутаны обмотки: к A+ и A- подключены провода разных обмоток. Двигатель дрожит на месте и не вращается.
• Блок питания взят на пределе драйвера: при торможении противо-ЭДС поднимает напряжение выше 50 В, срабатывает защита или выходят из строя ключи.
• Сигналы 12 или 24 В поданы на драйвер с входами только на 5 В без резистора 1 или 2 кОм, или сигнал 5 В подан на драйвер с переключателем уровня в положении 24V.
• Импульс STEP короче, чем требует драйвер, или DIR меняется одновременно с импульсом. По руководству Leadshine DM542 длительность импульса и паузы не меньше 2,5 мкс, а DIR опережает фронт STEP не меньше чем на 5 мкс. Часть шагов теряется, и ось смещается.
• Микрошаг выбран выше, чем держит контроллер: скорость оси упирается в частоту импульсов, а не в возможности двигателя.
• Разъём двигателя отключён при включённом драйвере.

Частые вопросы

DM556 или DM542: что выбрать?

По току двигателя. DM542 рассчитан на ток фазы до 3 А (пиковый до 4,20 А), DM556 на ток фазы до 4 А (пиковый до 5,6 А). Питание от 20 до 50 В, микрошаг, входы и подключение у них одинаковы, поэтому для двигателя с током фазы до 3 А достаточно DM542, а для двигателя с током больше 3 А и до 4 А нужен DM556.

DM556 или TB6600: чем отличаются?

У TB6600 на 3,5 А питание от 9 до 42 В и ток до 3,5 А (пиковый до 4,0 А), у DM556 питание от 20 до 50 В и пиковый ток до 5,6 А. У двух версий TB6600 положения переключателей разные, настройка и схемы подключения разобраны в статье настройка TB6600.

Что делать, если ток двигателя выше 4 А?

Двигателю с током фазы 5 А нужен пиковый ток 7 А, это выше предела DM556 в 5,6 А. Для такого двигателя берут драйвер на больший ток, например драйвер DM860H с пиковым током до 7,2 А. Описание настройки DM860H на английском есть в инструкции DM860H.