Test scheda di controllo

Ho realizzato dei test per la scheda di controllo al fine di verificare se funziona correttamente

Il primo test riguarda il display, sono visualizzate due stringhe di testo su tutti i caratteri

Il secondo test riguarda i 4 segnali di ingresso presenti sul connettore 3, sono visualizzati tutti gli stati 0/1 sulla seconda linea mentre la prima funziona da legenda

Il teszo test riguarda le uscite presenti si connettori 2 e 3. Sono attivate cicilicamente una alla volta per 2 secondi lasciando il tempo di verificarle con il tester. é visualizzata l'uscita attiva

Il quarto test riguarda la linea seriale, ogni carattere ricevuto è visualizzato su display e rispedito incrementato di uno. Nell'esempio è stato ricevuto ABC e spedito BDE.

Il quinto test è relativo alle uscite a rele sul conettore 6. Sono accese in sequenza le uscite.

Tutti i test possono essere trovati sulla pagina "Documenti di progetto"

Cavo display

Questo è il cablaggio per connettere il display alla scheda di controllo (CN6). Il display è comandato utilizzando l'interfaccia a 4 bit e rinunciando alla possibilità di rileggere i caratteri scritti (segnale R/W fisso a livello basso).

Per poter realizzare un cavo che non intrecciasse alcun filo ho fatto una piccola modifica allo schema della scheda di controllo in modo da invertire i segnali 0V e +5V sul connettore CN6.

Scheda di controllo

Ho realizzato la scheda di controllo del telescopio secondo le specifiche definite in precedenza. La scheda è pensata per montare nella parte centrale il modulo Arduino2. Tutto intorno i connettori per tutti i segnali ed i componenti aggiuntivi di condizionamento dei segnali. Sulla foto sono riportate le sigle dei componenti così come definiti sullo schema. Trattandosi di una scheda in unico esemplare, la scheda è stata realizzata su una basetta mille fori formato 10x16 cm e connessioni a filo.

Una volta montato Arduino la scheda si presenta così:

Durante il  montaggio del modulo si sono resi necessari alcuni aggiustamenti nello schema elettrico, questa è la nuova versione.

L'alimentatore è risultato fornire una tensione di alimentazione dell' Arduino vicina al limite superiore consentito. Ho inserito 4 diodi per provocare una caduta di un paio di volt.

Schema della scheda di controllo con Arduino

Ho preparato lo schema della scheda di controllo dotata di Arduino 2 che permette di realizzare quanto definito dal documento documento di progetto.

Anche in questo caso mi sono servito del software LTSpiceIV.

Allo schema è stato aggiunta la possibilità di pilotare in display LCD da 2 righe da 16 caratteri

In questo modo sarà possibile visualizzare alcune informazioni di debug durante lo sviluppo del software e le coordinate puntate durante il funzionamento effettivo del sistema

Inoltre ho acquistato un driver basato su L298 per il pilotaggio di motori passo-passo di piccole dimensioni. Questo dovrà muovere il focheggiatore del telescopio.

Lo schema può essere scaricato dalla pagina "Documenti di progetto TCS2015"

Alimentatore per tutte le parti del sistema e primo montaggio

L’alimentatore per il sistema deve poter generare le seguenti tensioni:

1. +12VArduino. Una tensione di circa 10-12V in grado di fornire 500mA a Arduinio ed circuiti nel suo intorno. Questa tensione pur avendo lo 0 Volt in comune con quella dei relè e lo stesso livello di tensione è meglio ma sia disaccoppiata per evitare che impulsi di ritorno mandino in crash Arduino. Visto che le uscite non sono optoisolate.
2. +12Volt. Una tensione di circa 12V utilizzata per alimentare i rele e che potrebbe essere utilizzata per alimentare il motore del focheggiatore.
3. +22Volt. Una tensione di circa 22-24V in grado di fornire 5A ai motori passo passo degli assi telescopio tremite il driver al capitolo 5. Per avere una elevata affidabilità l’alimentatore deve poter lavorare in senza ventilazione forzata. Per questo motivo per questa alimentazione è utilizzata un ponte diodi da 20A sovrastato da dissipatore sovradimensionato.

Per la realizzazione dello schema elettrico ci siamo avvalsi del software LTspice IV che può essere scaricato liberamente dal sito http://www.linear.com/designtools/software/

 Questo è lo schema elettrico dell’alimentatore:

L’alimentatore è stato realizzato su una basetta millefori con connessioni a filo

Questa la disposizione dei componenti:

L’alimentatore è connesso con un trasformatore industriale da 220Vac 50Hz con un secondario da 12Vac 160VA e un altro da 16Vac 160VA

Il montaggio del sistema avviene in uno chassis aperto a due piani.

Sul piano inferiore trova posto il trasformatore, l’alimentatore ed una morsettiera sulla quale connettere tutti i dispositivi comandati dal sistema stesso.

Sul dorso è montato un pannello dove trovano posto:

• La presa di alimentazione 220V
• Il fusibile F2 da 6.3A che protegge l’alimentazione dei motori
• Il fusibile F3 da 2A che protegge il trasformatore
• Il connettore a 9 poli femmina per la linea seriale RS232 di connessione con il PC

Modifica alla scheda 3 assi Toshiba 6560

Per il comando dei motori passo passo di movimentazione ascensione retta e declinazione è stato scelto una scheda driver a 3 assi basata sul componenete TB6560.

Questo componente permette di comandare ogni motore con una corrente da 0.8A a 3.5A, con passi interi, mezzi passi e micropassi fino ad 1/16 e di selezionare lo step dinamicamente così come richiesto per poter comandare il motore di ascensione retta a passi interi (veloce) durante il puntamento ed a 1/16 di passo per il tracking (preciso). La scheda purtroppo non rende questa selezione possibile all’esterno. Leggendo quanto scritto nel datasheet del componente TB6560 alla pagina 15 è raccomandato che i segnali che impostano lo step (M1 e M2), siano modificati mantenedo il segnale di reset basso. E’ necessario quindi modificare il driver per introdurre 2 nuovi comandi:

• Reset del TB6560 che comanda l’ascensione retta durante il cambio del segnale di selezione.
• Selezione passi per il motore di ascensione retta tra passi interi (puntamento) e 1/16 passo (tracking).

La modifica è eseguita partendo questi presupposti:

• Tutti i comandi sono inviati da Arduino al driver tramite il connettore a 25 poli (interfaccia parallela) la cui piedinatura è descritta alla pagina 3 del datasheet del driver.
• La ascensione retta utilizza il comando motore X, la declinazione utilizza il comando motore Z.
• Il comando motore Y è lasciato libero e integro di tutte le sue funzionalità per eventuali scopi futuri.
• I nuovi comandi devono utilizzare l’interfacciamento optoisolato già presente sulla scheda.

Si è deciso quindi di ricavare:

·         Il primo comando rinunciando alla possibilità di disabilitare separatamente il motore di ascensione retta da quello di declinazione. Perciò il comando sul pin 14 passa da X enable a XZ enable mentre il comando sul pin6 passa da Z enable a XReset.

·         Il secondo comando utilizzando il relè a bordo della scheda. Perciò il comando sul pin 9 passa da Spindle motor a Step1/Step16.

Significato pin di input del connettore a 25 poli prima della modifica.

Pin1	Pin2	Pin3	Pin4	Pin5	Pin6	Pin7	Pin8	Pin9	Pin14
X Step	Y Enable	Y Dir	Z Dir	Z Step	Z Enable	X Dir	Y Step	spindle motor	X Enable

Significato pin di input del connettore a 25 poli dopo la modifica.

Pin1	Pin2	Pin3	Pin4	Pin5	Pin6	Pin7	Pin8	Pin9	Pin14
X Step	Y Enable	Y Dir	Z Dir	Z Step	X Reset	X Dir	Y Step	Step1 Step16	XZ Enable

La modifica è stata compiuta con i seguenti passi.

1. Individuazione della pista che porta il segnale di enable al componente TB6560. Il segnale arriva sul pin4 che, perché pari, è saldato sul lato componenti. Smontando il radiatore si è potuto verifica la via che trasporta la pista sul lato saldature.

2. Taglio della pista di comando dello ZEnable in modo da separarla dal comando che arriva dall’optoisolatore. Dopo questa modifica il motore Z non è più abilitabile tramite il comando sul pin 6.
    
   
3. Connessione di ZEnable a XEnable con un filo saldato tra le due via. Dopo questa modifica abilitando il motore X si ottiene l’abilitazione anche del motore Z.

Il comando optoisolato che era connesso a ZENABLE era in grado di fornire la tensione di 5V al componente TB6560 per abilitarlo tramite questo circuito

Il segnale di reset è mantenuto allo stato logico alto da una resistenza di pull up interna per cui deve essere pilotato da questo circuito.
 

Occorre quindi:

4. Tagliare la connessione tra il piedino 4 dell’optoisolatore e +5V.

    5. Connettere il piedino 4 dell’optoisolatore al reset del motore X tramite una resistenza di protezione 

    6. Collegare il piedino 3 dell’optoisolatore a GND.

A questo punto comandando il segnale sul piedino 6 del connettore si mantiene resettato il TB6560 del motore X.

Per passare da passi interi a 1/16 passo è sufficiente chiudere il dip switch 5 (Nota bene: sul data sheet del driver è indicato che per passare da step interi a 1/16 occorre spostare sia il dip switch 5 sia il 6. Sul datasheet del componente TB6560 è indicato che solo il segnale M5 deve cambiare. Tale segnale è connesso al dp switch 5).

7. Collegare un capo del contatto rele a un pin del dip switch 5 (non quello a GND)

   8 .Collegare l’altro capo del contatto rele a GND. A questo punto comandando il pin 9 del connettore si passa da passi interi a 1/6 di passo. (Nota bene: è necessario che il dip switch sia lasciato in aperto = off) 

Aggiunta pagina documenti per TCS2015

Ho aggiunto una pagina nella quale intendo mettere tutti i documenti relativi al progetto TCS2015. La pagina è accessibile tramite il bottone in testa alla pagina principale denominato "Documenti progetto TCS2015".  Per sono presenti 3 Datasheet ed il documento di progetto preliminare che ho steso. Col tempo ci sara altro.