Ayuda con diseño de breakout board y drivers

[Zhork]

Hola buenas

Estoy diseñando una Breakout Board y unos drivers, ya que después de ver muchas que se encuentran gratuitas o de pago ninguna me convence. Esta placa irá destinada a gobernar drivers que tambien estoy diseñando entre ellos unos que usan TB6560, otros que usan L297/L298 y otros que usan Allegro.

La idea es diseñar una Brealout Board que valga para cualquier driver y tener diseñados y a disposición de todos una serie de drivers para que cada persona haga el que más se amolde a sus necesidades. Todos los archivos diseñados en Eagle y documentación necesaria estarán a disposición de cualquier persona

El diseño que estoy diseñando es una Breakout Board para controlar 3 motores paso a paso con salidas para STEP, DIR,ENABLE, salidas con 2 relés, entradas para LIMITS XYZ, HOMES y ESTOP, y fuente de 5 y 12 voltios integrada. Los 5 voltios para la electrónica de control y  los 12 voltios para los relés y un ventilador para refrigerar la caja donde irá montada.
Todas las salidas y entradas iran optoacopladas por PC817 y señalizadas por leds para visualizar su funcionamiento.

Creo que ésta es la configuración que la mayoria de la gente inicialmente necesita, ya que las que se ven por internet gratis o de pago o no estan optoacopladas con las posible consecuancia de quemar el puerto del ordenador incluso la placa base, o tienen para controlar motores y relés de más que nunca se usarán. Por eso mi diseño se basa en 3 motores y 2 relés que creo que es lo que todo el mundo acaba utilizando.

Se podría modificar cuando funcione para que gobierne 4 motores mediante ENABLE por la controladora y no por el Mach3 y añadir un relé más si se necesita mas funciones ya que rediseñar eso solo supone modificar un poco el diseño y se tardaría un día siendo muy sencillo de hacer por mi.

Bueno pues la propuesta es ayuda para repasar el diseño que voy haciendo por gente que sepa más de electrónica que yo y corregir posibles fallos en valores de componentes (generalmente resistencias) o un posible diseño incorrecto de pistas para entre todos tener una controladora y unos drivers muy bien diseñados y no tener que comprar las que venden (por ejemplo la china que está dando problemas por ser una mala copia de la original y tener que hacer puentes para que funcione) o mejorar lo que ya hay en google, asi como que quien quiera añada sus proyectos para asi tener todos los drivers y breakout boards agrupados en un mismo sitio y que todo el mundo los tenga a mano en un mismo sitio siempre que haya sido comprobado su funcionamiento. Esto es porque hay una gran variedad de circuitos pero todos desperdigados por internet y algunos que viendo su circuito tienen errores.

Añado un primer esquema que seria la parte que controlaria los 3 motores paso a paso para su posible correccón en formato JPG ya que no se que versión de EAGLE usa la gente. Yo tengo comprada la última y solo se puede abrir con esa versión o futuras. Pondria a disposición de quien quiera los ficheros Eagle en la versión 5.10.0 y en cuanto cualquier diseño este ya comprobado los pondria en la versión 4.16 ya que esos se abren con cualquier versión de Eagle.

AYUDAR EN EL DISEÑO BENEFICIA A TODOS, YA QUE ENTRE TODOS SE CONSIGUE UNOS CIRCUITOS BIEN DISEÑADOS A DISPOSICIÓN DE TODOS. CUALQUIER AYUDA SE AGRADECE ASI COMO CUALQUIER PROPUESTA. GRACIAS

[Vtronic]

Es una buena idea la que tienes, pero en tu imagen x1 es el puerto paralelo? y si fuera así estamos tirando voltajes directos a los pines o son resistencias pull up, buena idea poner leds para poder ver las secuencias

[Zhork]

Sí X1 es el puerto paralelo.

Son resistencias pull up de 47K para evitar falsos disparos, cosa que no he visto puestas en muchas interfaces por no decir en casi ninguna y creo que son necesarias ponerlas para evitar los falsos disparos. "Creo" que están bien puestas según lo que se de electrónica y según la simulación realizada con el programa Circuit Wizard que me ha dado un buen funcionamiento.

A pesar de la simulación correcta realizada estaria bien que otros que supieran de electrónica revisaran el cicuito, los valores de los componentes y posibles fallos.

Lo de poner leds es más bien para tener un control de las secuencias cuando todo esté montado dentro de una caja. A mi me gusta saber en todo momento lo que está pasando por cada pin aunque ya se que para muchos les resulta inutil ponerlos ademas de encarecer el precio de la placa pero nose yo prefiero visualizar mediante leds todo lo posible, desde cada pin a motor, los relés hasta cada alimentación para ver que todo va funcionando correctamente.

[Zhork]

Voy avanzando en el diseño de la controladora, esto es lo que hice hoy en un ratito. Ya están diseñadas las entradas para Limits, Homes y EStop y las salidas a los drivers. Las salidas a los drivers llevan conectores para STEP, DIR, ENABLE, +5V y GND, para poder asi alimentar la parte lógica de los drivers. Asi como se controla el ENABLE por el Mach3 o el EMC2 nos quitamos de lios y de componentes extras en los drivers para controlarlo.

Ya solo falta diseñar las 3 salidas a relés que lo hare mañana y la fuente de alimentación integrada de 5 y 12 voltios. Los 5 voltios para la parte lógica y los 12 voltios para los relés y los ventiladores para disipar el calor tanto de la controladora como de los drivers.

Queda pensar si poner o no resistencias pull up en las salidas y entradas para evitar falsos disparos. Estas serian de 47K en las salidas y de 3K9 en las entradas.

El circuito ha sido simulado y ha funcionado correctamente aunque se admiten correcciones  de gente mas experta

Adjunto la imagen de lo que he diseñado hasta ahora.

[Zhork]

Bueno el trabajo ya está casi terminado. Solo queda poner a cada salidas y entradas la función que hace cada una en el esquema asi como poner en el esquema un cuadro de que función tiene cada pin para que quede todo bien explicado para cualquiera y que nadie se equivoque a la hora de cablear a los drivers y reles y configurar el Mach3 o el EMC2. Tambien queda dejar el esquema bien distribuido sobre la hoja para darle un toque más profesional. Si alguien ayuda para saber si poner resistencias para evitar falsos disparos o dejarlo como está se agradecería.

He decidido no añadir a la placa las fuentes de alimentación de 5 y 12 voltios debido a que en el mercado hay fuentes conmutadas a muy bajo precio. Entonces para que añadir los reguladores de voltage y demás componentes, ademas de los transformadores oportunos si se encuentran en el mercado fuentes conmutadas buenas a bajo precio (sobre los 16 euros). Asi evitamos tener que cablear los tranformadores y reducimos los componentes en la placa, porque seguro que sale más barato las fuentes comerciales.

Adjunto un archivo pdf terminado donde ya está todo el esquema final comprobado. Si alguien quiere revisarlo por si cometí algun error en algun valor o algo así se agradeceriá mucho.

La placa la rutearia mañana para ir viendo como distribuir bien los componentes, anchos de pistas y optimizarla al máximo. Los componentes han sido editados para agrandar los pads y que una vez taladrado el agujero quede cobre, porque de serie vienen muy pequeños.

Una vez comprobado el esquema y ruteado la placa la haré en la empresa donde trabajo de forma profesional a dos caras con máscara antisoldante y serigrafiado de los componentes. Esto es por si alguien que quiera ayudar revisando el esquema y ayudando a la comprobacion de posibles errores hacer mas placas ya que me salen gratis 

[tropero]

Hola 

Muy bueno tu trabajo  Aquí, por mis pagos, no consigo el PC817  ¿Crees que con 4N25 o 4N31-35 podría llegar a funcionar? 

Gracias por tu aporte.

Salú2 

[Zhork]

Hola 

Mmmm la familia de optoacopladores 4N25 y 4N35 y demás de la familia 4Nxx no funcionan para optoacoplar puertos LPT porque no son optoacopladores de rápida actuación  . Los PC817 son de rápida actuación de unos 100 Mbps (creo, tendria que volver a mirar la hoja de datos). Se necesitan de rapida actuación por la cantidad de datos que envia el puerto paralelo cada segundo. Podrías sustituir por alguno de rapida actuación que encuentres aunque como verás en casi todos los esquemas el único que utilizan es el PC817 (incluso las placas chinas lo traen) ya que da muy buenos resultados.

Yo uso siempre el PC817 en estas aplicaciones porque aquí en España estan baratísimos y se encuentran en cualquier tienda online en sus tres versiones dependiendo del número de optoacopladores que lleva el circuito integrado (PC817,PC827,PC847).
Se podria mirar el usar otros siempre que como te digo sean de rapida actuación.

Atentamente

[Yoshua]

Son comunes en placas de tv en la parte de la fuente, muchas fuentes como las de DVD tienen esos optos o su reemplazo.

[tropero]

Ok  Gracias por sus respuestas  Voy a ver si consigo esos reemplazos 

Salú2 

[martincnc]

Hola que tal.

Un optoacoplador de alta velocidad que suele encontrarse con mayor facilidad, por lo menos acá en Argentina, es el 6N137.

Saludos!

[tropero]

Hola!! 

Gracias, Martín 

Si, he visto las especificaciones de ese bichejo y me dejó asombrado. Con ese opto no es necesario colocar los 7404 ya que tienen integrada una puerta (gate para los entendidos  ). Lo encontré cuando buscaba equivalentes para el hcpl2630 (que es son dos 6N137 en una misma cápsula) 

Desde ya, muchas gracias por la info y a avanzar con esta BOB  En cuanto la haga, pruebe y ande con el EMC2, subo el esquemático y pcb en Eagle (más fotos, que es lo que todo el mundo pide  )

Salú2 

[josema31]

hola Zhork y demas compañeros.
relanzo es post por que me gustaria saber si esta placa la habeis montado y probado, en caso de que no, creo que es bastante viable y me gustaria probar si funciona o no, probando los componenten en una placa protoboard y un solo eje.
tambien me gustaria saber si esta placa podria servir para un servo sistema AC marca omron modelo sigmaII 400w.
saludos y muchas gracias.