CPLDを使ってパルス幅を広げてみる。

CPLDを使ってパルス幅を広げてみました。
Dフリップフロップとカウンタ、その他ロジックを使用。
リトリガ可能なタイマとなっております。

plusew.jpg

信号元は秋月電子で販売されてるファンクションジェネレーター miniDDS。マニュアルでは方形波は10kHzとなってますが、TinyGの最大出力Step周波数の50kHzを出してます。

MCUを使ったCNCコントローラ-、割り込みを多段的に使用しStepパルスを生成しているようで、Stepパルスの最大出力周波数に比べて他処理を行うために出力されるStepパルス幅が小さめで、使用できるモータードライバICの種類が大幅に減ってしまうので。。

特にTinyGなんかは出力されるパルス幅が1μS程度で、、。。


MCUを使ったCNCコントローラーの類はたいていオープンソースでファームウエアを触れば、ある程度のパルス幅の変更もできるとは思いますが、内部でのタイミングの具合がわかりづらいのと、私自身がプログラムが苦手なので^^;



Reprap系のコントローラーもLCDパネルで状態表示してたり、SDカード読んだりで出力パルス幅は短め。

LinuxCNCでは、どれだけの大きさのパルス幅までとゆう制限はなくパルス幅の設定を大きくするとそれに伴って出力周波数の上限が下がってきましたが、一応Mach3では設定画面の表示上5uSとなってます。。


今回は5μSほどパルス幅を広げてます。
この5μSとゆう時間、水晶発振器のクロックパルスで動くカウンタの出力で設定してます。
結構安定してるようです。


また、リトリガ可能なのでカウンタにてパルス幅をもっと大きくして理論を反転すると、カレントダウン用の信号としても、利用できると思います。


最近安価に入手できる少ピンのマイコンとかでも同じことが出来ると思いますが、3軸分4軸分となると完全に同時に処理できないのでは??と考え、いくつかのロジック回路を詰め込めて書き換えることができ、書き込んでしまえば単なるロジック回路の集合体で並列処理できるCPLDを使いました。

今後、安価で速く幾つかカウンタの乗っているMCUがあれば作り直すかもしれません。。


多分、回路の数は容量によりますが基本的な部品しか使っていないのでどんなCPLDでも再現可能だと思います。。



追記。

手製TinyGにてCPLDを使用してStepパルス幅を広げてみました。


PulseWidthExpand2.jpg
PulseWidthExpand.jpg

手製TinyGのパルス幅は0.78μs位。
このパルス幅では、ほとんどのステッピングモータードライバのデータシート上の入力最小パルス幅より小さいのモータードライバがパルスを拾いそこねる可能性があると思います。。
ので、5μSを足して約5.8μSとしました。

この5.8μS、秋月電子で販売されているSLA7073やSECさん販売されているSLA70782相ドライバーキットなどの最小パルス幅がポジティブエッジが2μSネガティブエッジが2μSのSLA707xシリーズのユニポーラドライバICでも十分なパルス幅だと思います。
また、TB6600HGの最小パルス幅も2.2μSとなっているので使用可能に。。

少々古めのTB6560AHQは設定できる最小パルス幅が10μS(設定用のコンデンサによるので、中華CNCインターフェース、ドライバ基板などは???)なのでこのままでは使用できません。もうチョットパルス幅を広げないと。。

TB6560AHQがReprap等の3Dプリンタに使われないのはMCUが出力できるパルス幅が小さいため、、だと思われます。
TB6560AHQを使用してReprapを構築しようとされてる方はご注意を。
たしか、GrblとLinuxCNCは設定次第で大丈夫だったはず。




ステッピングモータードライバの選択は最大入力周波数だけでは決められません。。




pulsew1.jpg
PulseWidthExpand1.jpg

信号の遅れを見てみます。

私の使用しているオシロスコープがどこまで正確か、は解りませんがCPLDへの入力と出力で信号が遅れます。
これは、多分どんなICでも入力と出力で信号がズレていると思うのですが、今回の、は、こんな感じです。
時間軸を細かくして見てみると同じ、ではないことがよく解ります。
実際加工に使う場合には3軸(ないし4軸)共同じようにパルス幅を広げるので多分すべての軸の信号が同じようにズレるので問題ないと思います。
この2枚の画像は上の方の画像と同じ信号です。




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木工用CNCルーターフレームと、ステッピングモータードライバを作ってみました。
たぶん記事は一般的な人には殆ど必要のない事ばかりなの、かも。

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