Analog Devices
Der MicroPlyer Mikroschritt-Interpolator
Einige Trinamic-Bauelemente sind mit der MicroPlyer-Technologie ausgestattet. Diese Interpolationstechnik ermöglicht es, bestehende Systeme mit geringer Mikroschritt-Auflösung ohne Anpassung der Motion-Control-Logik auf eine höhere Auflösung zu erweitern.
Nicht alle Schrittmotor-Treiber unterstützen eine Auflösung von 256 Mikroschritten. Die MicroPlyer-Technologie der Trinamic-Produkte ermöglicht die Erhöhung der Schrittauflösung, ohne das bestehende STEP-Signal zu verändern.
Die Technologie interpoliert zusätzliche Stromschritte zwischen den Schrittimpulsen, indem sie die Zeitspanne der vorherigen Schrittperiode misst und in gleich große Abschnitte unterteilt. Dadurch entsteht ein internes STEP-Signal mit 256 Mikroschritten, auch wenn das ursprüngliche Signal eine geringere Auflösung hat.
Ein Beispiel: Ein System mit einem 16-Mikroschritt-Treiber erfordert bei einer Drehzahl von 10 Umdrehungen pro Sekunde (RPS) und einem Schrittwinkel von 1,8° ein eingangsseitiges STEP-Signal von 32 kHz. Bei 256 Mikroschritten wäre eine Signalfrequenz von 512 kHz nötig, was für einige Hostcontroller zu hoch sein kann. Ein Trinamic-Treiber mit MicroPlyer-Technologie kann das ursprüngliche 32-kHz-Signal beibehalten und intern auf 256 Mikroschritte interpolieren.
Schrittmotortreiber TMC2240 und TMC5240
Die Treiber-ICs TMC2240 und TMC5240 unterstützen serielle Kommunikationsschnittstellen (SPI, UART), eine Mikroschritt-Interpolation per MicroPlyer-Technologie sowie eine integrierte Strommessung (Integrated Current Sensing, ICS).
Die Treiber bieten Funktionen wie:
- CoolStep: Anpassung des Motorstroms zur Energieeinsparung
- StallGuard2/StallGuard4: Sensorlose Last- und Blockiererkennung
- StealthChop2: Geräuscharmer Betrieb
- SpreadCycle: Verbesserte Stromregelung zur Reduzierung von Welleneffekten
Die Betriebsarten SpreadCycle und StealthChop2 ermöglichen einen Betrieb mit minimaler Geräuschentwicklung über einen weiten Drehzahlbereich. Der TMC5240 verfügt zudem über eine 8-Punkt-Bewegungsrampe, um Erschütterungen zu minimieren und die Rechenlast des Host-Controllers zu verringern.
Zu den Schutzfunktionen gehören ein Überstromschutz, ein Überhitzungsschutz sowie eine Unterspannungssperre (Undervoltage Lockout, UVLO).
Mögliche Anwendungen sind medizinische Instrumente, Labor- und Fabrikautomation, Überwachungskameras, Sicherheitssysteme und 3D-Drucker.
Schrittmotortreiber TMC2160 und TMC5160
Die Treiber TMC2160 und TMC5160 bieten eine 256-Mikroschritt-Auflösung und MicroPlyer-Interpolation. Der TMC5160 verfügt über eine integrierte Bewegungssteuerung mit SixPoint-Rampentechnik zur Verbesserung der Positionierungsgenauigkeit.
Da diese ICs keine integrierten FETs enthalten, können externe FETs für höhere Strom- oder Spannungsanforderungen eingesetzt werden. Die Treiber sind für Anwendungen von batteriebetriebenen Geräten bis hin zu industriellen Hochspannungsanwendungen geeignet.
Einsatzgebiete umfassen Medizin-, Textil- und Robotikanwendungen sowie Überwachungskameras und Fabrikautomation.
Schrittmotortreiber TMC2300
Der TMC2300 ist ein Niedervolt-Schrittmotortreiber für batteriebetriebene Zweiphasen-Schrittmotoren. Er unterstützt CoolStep, StealthChop2, StallGuard4 und SpreadCycle sowie eine 256-Mikroschritt-Auflösung.
StealthChop2 ermöglicht einen leisen Betrieb für portable Systeme und Büroanwendungen. Der TMC2300 nutzt ein STEP/DIR-Interface sowie eine optionale UART-Schnittstelle für die Konfiguration.
Durch eine hocheffiziente Leistungsstufe und eine geringe Standby-Stromaufnahme von 0,03 µA wird die Batterielaufzeit verlängert. Der Treiber kann mit zwei AA-Batterien oder einer Lithium-Ionen-Zelle betrieben werden.
Mit seinem kompakten Gehäuse (3 mm × 3 mm) ist der TMC2300 für IoT-Systeme, Handheld-Geräte und mobile Medizingeräte geeignet.
Literaturhinweis:
George Beauchemin: „Microstepping Myths”, Machine Design 75, No. 19, Oktober 2003.
Die Autoren
Cindy Chang ist Anwendungsingenieurin in der Central Applications Group von Analog Devices.
Tea Tran ist Anwendungsingenieurin in der Central Applications Group bei Analog Devices.
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