Інтерфейсні (комутаційні, опторозв’язки) плати для ЧПУ
Інтерфейсні плати для ЧПУ
Як мій комп'ютер спілкується з моїм верстатом?
Для взаємодії ЧПУ з ПК використовується комутаційна (інтерфейсна) плата. Вона дозволяє керувати різними двигунами, реле та іншими пристроями вашого верстата. Існує кілька типів комутаційних плат для ЧПУ верстатів: плати для LPT-порту, плати з USB портом, емулятори клавіатур (HID) та плати керування переміщенням. Простіше кажучи, комутаційні плати мають дві базові функції:
1. Транслює сигнали управління до ЧПУ верстата та прийом сигналів від верстата; 2. Ізоляція материнської плати комп'ютера від електричних перешкод.
Обидві ці функції є дуже важливими. Багато хто називає контролери руху з USB або Ethernet-портом, такі як Smoothstepper – комутаційними USB платами, що неправильно. Роль контролерів руху полягає в тому, щоб звільнити програмне забезпечення від виконання обчислювальної роботи з контролю переміщення верстата та передати цю роботу спеціалізованому апаратному пристрої. Так як контролер руху, на відміну від ПК, не відволікається на сторонню активність, і може бути зайнятий управлінням переміщенням, що дає значний приріст продуктивності і стабільності.
Інтерфейсні плати для LPT-порту
Комутаційні плати з паралельним портом для ЧПУ верстата підключаються до принтерного порту вашого ПК і перетворять сигнали цього порту та їх виведення у гвинтові висновки, щоб по двопровідній лінії передати їх до потрібної частини вашого ЧПУ верстата. Плати такого типу – найпоширеніші, оскільки вони прості та недорогі. У них єкілька недоліків. По-перше, паралельний порт сам собою – це досить старий інтерфейс. Тому існують обмеження на його продуктивність, особливо при його використанні, з програмним забезпеченням, що працює з операційної системи Windows, наприклад Mach3. Ви будете обмежені швидкістю обміну порту під час обміну імпульсами з інтерфейсною платою. У той же час для більшості старих програмних продуктів це не проблема. Для кращої продуктивності варто використовувати контролер руху (див. нижче).
Друге обмеження – сумісність. Виробники поступово перестають встановлювати паралельні порти, встановлюючи замість них порти USB і водночас вони жорстко обмежують енергоспоживання цих інтерфейсів. В результаті, багато пізніших моделей ПК використовують сигнали з напругою 3,3 вольта замість 5 вольт. Деякі плати працюють з такою напругою нормально, водночас в інших виникають проблеми. Обов'язково необхідно перевірити, чи сумісна ваша плата з комп'ютером. Ноутбуки є особливим джерелом проблем такого роду.
Нарешті, LPT мають відносно невелику кількість каналів введення-виводу. Плати зазвичай підтримують 11 або менше виходів і лише 5 входів. Як ви можете уявити вони досить швидкі, особливо якщо ви намагаєтеся підключити складну панель управління до своєї машини. Тому у вас є вибір, або залишити систему простий, або додати додаткові плати для виконання цієї роботи. Слід зазначити, що можна додати другий паралельний порт більшості комп'ютерів за допомогою спеціальної інтерфейсної PCI-плати. Очевидно, що такий варіант не вдасться здійснити у випадку з ноутбуком, тому що ноутбуки не мають зовнішнього підключення до PCI-шини. Крім того, деякікомбінації карт/ПК можуть бути дуже складними при їх використанні з Mach3. Не забувайте перевірити, чи буде працездатною конкретна комбінація обладнання, яку ви збираєтесь використати.
Зрештою, важливо купувати плату з оптичною ізоляцією (опторозв'язкою). Ця функція ізолює материнську плату вашого ПК від поганих контактів, перешкод або стрибків напруги, які можуть виникати при роботі систем ЧПУ верстата. Якщо ви безпосередньо підключите LPT-порт без оптичної ізоляції, ви ризикуєте пошкодити дорогу материнську плату вашого комп'ютера.
Плати з USB портом
Комунікаційні плати з портом USB випускаються у двох варіантах. Перший – це повномасштабні контролери руху, які ми зараз розглянемо докладніше. Другий – це плати, використовувані збільшення пропускну здатність вводу/вывода межі обмежень накладених паралельним портом. Існуючі перехідники USB-LPT для імітації паралельного порту з підключенням USB, і вони не працюють для додатків ЧПУ. Причина в тому, що їхньої продуктивності недостатньо для того, щоб витримувати точні таймінги (тимчасові інтервали), необхідні для створення чистої послідовності імпульсів, необхідних для керування кількома сервоприводами або кроковими двигунами, вони можуть бути використані тільки для підключення датчиків і кнопок. На момент написання даного тексту нам відома лише 1 комунікаційна плата з USB портом, яка призначена для збільшення кількості вводу/виводу і називається ModIO, розроблена та зроблена австралійською компанією Homann Designs. Дана плата може додати додаткові 8 виходів та 3 аналогові входи.
Є також плати з USB портом (наприклад, Smoothstepper) які можуть генерувати імпульси кроку та напрямкипридатні для ЧПУ і дозволяють формувати більш плавний рух, ніж комунікаційні плати.
Клавіатурні емулятори
Клавіатурні емулятори – ще один підхід до розширення базових входів/виходів, якими оснащена комутаційна плата з паралельним портом. Вони роблять це шляхом перетворення вхідних/вихідних сигналів увімкнення/вимкнення в симульовані послідовності клавіш. Наприклад, ви можете підключити перемикач з написом "Flood Coolant On" до входу на клавіатурному емуляторі, а коли перемикач замкнений - він перешле послідовність клавіш Mach3, яка буде інтерпретована як включення охолодження. Емулятори клавіатури прості у підключенні: вони зазвичай можуть бути підключені до клавіатури.
Є кілька клавіатурних емуляторів, але я вважаю, що найпопулярнішими є Pokeys та iPac, які продаються компанією Ultimarc.
Особливістю клавіатурних емуляторів полягає в тому, що вони просто відправляють послідовності клавіш, тому вони досить повільний час відгуку. Не варто використовувати подібний пристрій для будь-якої програми, яка вимагає швидкого відгуку. Наприклад, я уникав би використовувати подібні пристрої з джойстиками. Тим не менш, емулятор можна використовувати для додаткових кнопок на панелі керування.
Контролери руху (плати з USB або Ethernet-портом)
Такі пристрої забезпечують максимальну продуктивність. Дані пристрої настільки хороші, що їхні творці, ймовірно, були б проти порівняння до звичайними платами. Я роблю це лише тому, що вони поступово приходять на заміну звичайним платам. Mach3 підтримує кілька таких плат, включаючи Smoothstepper (ймовірно найбільш популярна, на мою думку), серію MK та інші.
Дані плати пропонують приголомшливу продуктивність порівняно з платами з паралельним портом. Їхній основний недолік – незважаючи на те, що використані нові технології, вони все ще недостатньо відпрацьовані. Ми користуємось платами Smoothstepper.
Перш ніж робити будь-які кроки у бік купівлі контролера руху для власного проекту, я настійно рекомендую вам витратити час, щоб познайомитися з різними онлайн-спільнотами які використовують такі ж програмне забезпечення та комунікаційну плату, що і ви.
З'ясуйте для себе обмеження вибраної плати, вирішіть, чи мають вони для вас значення, уточніть, наскільки часто оновлюється плата та її програмне забезпечення, а також відгуки користувачів.