OPEN-CNC-Shield 2.x

Hier ist die vorläufige Dokumentation des neuen OPEN-CNC-Shields 2.x und der dazugehörigen Module zu finden. Sämtliche schematischen Pläne und technischen Zeichnungen (DXF-Dateien) der Platinen sind in dem Gitlab Repository zu finden: Timos Werkstatt – OCS2.x

Außerdem kann die Dokumentation für das OPEN-CNC-Shield 1.x zu 99 % auch hier genutzt werden: https://blog.altholtmann.com/open-cnc-shield/dokumentation/

OCS2.x Mainboard

Hierbei handelt es sich um die Hauptplatine, welche das Grundgerüst der Steuerung stellt. Diese Platinen wird mit weiteren „Modulen“ bestückt und kann somit frei gestaltet werden.

Anschlüsse und Stromversorgung

Beschriftung
EingangsspannungGND-VCC Board12-32V – Diese ist nur für das Board und 2A sollten vollkommen ausreichen.
EingangsspannungGND-VCC DriverJe nach Treiber. Dieser Anschluss ist für die Stromversorgung der Aufstecktreiber gedacht. DRV8825 können beispielsweise mit 45V umgehen. Wenn keine Aufstecktreiber verwendet werden, ist dieser Anschluss optional.
Spindel / FU
Frequenzumrichter forward(FU)FOR-DCMDieser Anschluss ist für die Steuerung eines Frequenzumrichters (FU) z.B. bei der typischen Chinaspindel. Hiermit wird der FU an- und ausgeschaltet.
Spindel ConnectionsGND-OUT-COMZu Schaltung eines Relais für die Spindel. Anschluss zwischen OUT und COM. Siehe OPEN-CNC-Shield 1 Doku
Spindel ConnectionsGND-VCC-PWMSpindel Geschwindigkeitssteuerung. Analoges Signal zwischen GND und VCC. PWM Signal für z.B. Laser zwischen GND und PWM. Siehe OPEN-CNC-Shield 1 Doku
12V LüfterFANAnschluss von 12V Lüftern. Gesamtabnahme sollte 500mA nicht übersteigen. Also lieber 2 Lüfter statt 5.

Modul-Steckplätze

Alle Modul-Steckplätze sind mit IDC-Steckern versehen. Das bietet zusätzlich die Möglichkeit, Module mit einem Kabel auch in gewisser Entfernung zu platzieren, oder Module wegzulassen und direkt mit einem Kabel an die Pins zu gehen.

1 x ControllerModule

Hier kann ein ControllerModule eingesteckt werden. Diese gibt es zum Beispiel für Estlcam oder eine Mesa 7i93 Karte. Aber auch weitere Module sind denkbar.

Steckplatz Pinout:

2 x InOutModule

Die beiden Ein- und Ausgangsmodule besitzen jeweils 8 Eingänge und 4 Ausgänge.

Steckplatz Pinout:

6 x DriverModule

Diese Steckplätze sind für die Treiber gedacht.

Steckplatz Pinout:

1 x PanelModule

Hier kann ein externes Bedienpanel / Handrad angeschlossen werden.

Steckplatz Pinout:

Pinouts

Es gibt zwei Pinouts auf dem Board. Diese sind für bisher ungenutzte Funktionen und bieten Spielraum für eigene Erweiterungen.

Pinouts:

Driver Konfiguration

Für die Treiber gibt es auf der Platine eine Jumper-Konfiguration. Diese bestimmt, was mit den Achsen A,B und C passiert.

Nimmt man zum Beispiel Estlcam als Controller, werden erstmal nur die Achsen X,Y und Z genutzt, da Estclam nur diese 3 Achsen kann. Möchte man aber nun weitere Motoren gleich laufen lassen, wie es z.B. bei einer MPCNC der Fall ist(2 Motoren für X und 2 Motoren für Y) dann geht das mit dieser Konfiguration.

Hier können Achsen miteinander verbunden werden. Besitzt man zum Beispiel zwei Motoren für die X-Achse kann man die A-Achse, wie hier im Bild mit zwei roten Kästchen(Jumper) gezeigt, mit der X-Achse verbinden.

Spindel / FU

Für den Anschluss der Spindel / des FU schau in die OPEN-CNC-Shield 1 Dokumentation.

Jumper für die Einstellung des 5V-10V Analogen Signals: JP2

Widerstand zum Justieren der 5V-10V Spannung: R5

Jumper zum Einstellen des Stroms am COM-Anschluss: JP3

ENA-Einstellung

Funkioniert wie beim OPEN-CNC-Shield 1.x und wird auch hier nur benötigt, wenn die Treiber selbst keine Pullups/downs besitzen. Einfach ausgedrückt: Lassen sich die Motoren noch per Hand drehen, wenn die Bestromt sind und eigentlich Haltemoment haben sollten? Dann einfach mal beide Jumper-Positionen testen.

Beschriftung: JP1

Driver Alarm

Diese werden aktuell auf dem Mainboard zusammengeführt und können dann entweder vom Controller (falls unterstützt) verarbeitet werden oder vom ESP32(kommt noch).

ESP32 Software

Die Software für den Onboard ESP32 ist gerade in der Entwicklung und kann hier gefunden werden:

ControllerModule Estlcam

Hier gibts eigentlich nicht viel zuzusagen. Einstecken, Arduino Mega 2560 dran und schon kanns losgehen. Ich habe noch ein kleines Pinout für Funktionen hinzugefügt, welche Estlcam hat, aber auf dem Board keinen Platz mehr hatten. Falls man diese doch nutzen möchte, kann man sie dort abgreifen.

Pinout:

ControllerModule Mesa 7i93

Hiermit kann besagt Mesa-Karte als Controller genutzt werden. Das Modul hat 2 50-Pin IDC Steckerleisten, mit denen die Mesa-Karte verbunden wird. Ein 5V Ausgang ist ebenfalls vorhanden. Damit kann die Karte bestromt werden.

Pinout für die Mesa:

Wie ich unlängst erfahren habe, kann die Mesa-Karte wohl keine analogen Signale verarbeiten. Daher wird sich das Pinout künftig wohl noch ändern. Mal schauen, was sich da für eine Lösung finden lässt. Aktuell werden wohl folgende analogen Signale eines Bedienpanels nicht funktionieren:

Joystick X, Joystick Y, Joystick Z, Rotation Speed, Feedrate

InOutModule Spring Relay

Dieses Modul bietet 8 Eingänge und 4 Ausgänge. Alle Ein- und Ausgänge zeigen ihren Status über LEDs an. Außerdem sind zwei Ausgänge direkt mit Relais versehen. Diese können bis zu 1000Watt schalten. Für die Eingänge müssen Jumper gesetzt werden, damit diese funktionieren! Die Technik ist die gleiche wie beim OPEN-CNC-Shield 1.x und kann dort in der Doku nachgelesen werden:

DriverModule Pololu

Auch hier nicht viel Neues. Siehe alte Dokumentation.

Der Jumper JP1 wird z.B. bei den A4988 benötigt, um an dem Pin 5V anzulegen. Bei DRV8825 muss dieser nicht gesetzt werden.

Es gibt zwei Anschlussmöglichkeiten für die Motoren. Entweder die große Steckverbindung nutzen, oder den 4-Pin-Header dahinter. Belegung immer A2|A1|B1|B2.

Ausrichtung der Aufstecktreiber:

Die Aufstecktreiber müssen unbedingt richtig herum eingesteckt werden. Ansonsten werden diese abrauchen. Dazu einfach auf die Beschriftung des Treibers schauen. Die Motoranschlüsse (meistens A2,A1,B1,B2) müssen auf der Seite des Motoranschlusses sein.

DriverModule Pluggable

Bietet einen 5-Pin Stecker für GND | ENA | STEP | DIR | ALARM.

DriverModule RJ45

Zum Anschluss an einen externen Treiber per RJ45.

Pinbelegung:

PanelModule RJ45

Anschluss eines Handrads / Bedienpanels per RJ45 Kabel. Kommunikation findet über I2C statt. Weitere folgt…

Pinbelegung:

Bekannte Probleme der Prototypen:

Mainboard:

  • v2.05: Die Panel-Pins für die Joystick-Funktionen, den Vorschub und die Spindel Geschwindigkeit sollten nicht direkt aufgelegt werden. Der Anschluss eines Panels per RJ45 oder per Wifi ist kein Problem und funktioniert auch mit den oben beschriebenen Funktionen. Lediglich ein direktes Auflegen der Pins an einen Joystick/Poti sollte vermieden werden. Behoben in v2.06

InOutModule Spring Relay:

  • v1.02: Die Belegung des Jumpers für IN1 ist falsch herum. Also einfach den Jumper in die andere Position stecken, wenn Eingang 1 nicht funktioniert. Behoben in v1.03