Řízení lineárního motoru pomocí TMC2209

Použití řadiče TMC2209, určeného primárně pro krokové motory, u lineárních motorů je možné, ale vyžaduje specifické úpravy a omezení. Zde je podrobný rozbor:

Princip adaptace TMC2209 pro lineární motory

1. Kompatibilita typu motoru

• Dvoufázové lineární motory: TMC2209 je optimalizován pro dvoufázové bipolární krokové motory. Pokud lineární motor využívá podobné dvoufázové vinutí (např. tubulární nebo železné lineární motory), lze jej připojit přímo k výstupním pinům OA1, OA2, OB1, OB2^{1 3}.
• Napájecí parametry:
  • Maximální proud: 2 A RMS / 2,8 A špičkově⁴.
  • Napětí: 5,5–28 V DC⁴. Příklad: Lineární motor s provozním proudem 1,5 A a napětím 12 V lze řídit bez úprav.

2. Řízení pohybu

• Mikrokrokování: TMC2209 podporuje až 256 mikrokroků, což umožňuje plynulý lineární pohyb s rozlišením ~0,01 mm (pro motor s krokem 2,5 mm)⁴.

// Příklad konfigurace 256 mikrokroků přes UART
send_UART_command(TMC2209, MICROSTEPS, 256);

• Režimy řazení:
  • StealthChop2: Tichý chod pro nízké rychlosti (do 0,5 m/s)³.
  • SpreadCycle: Dynamické řízení pro vyšší zátěž (až 2 m/s)³.

3. Senzorická zpětná vazba

• StallGuard4: Detekuje mechanické přetížení bez externích senzorů¹. U lineárních motorů indikuje např. doraz nebo kolizi.
• CoolStep: Automaticky reguluje proud podle zátěže, což šetří energii až o 75 %⁴.

Omezení a výzvy

A. Nekompatibilní typy motorů

• Piezoelektrické lineární motory: Vyžadují nízké proudy (mA) a vysokofrekvenční signály, které TMC2209 neumí generovat¹.
• Indukční lineární motory: AC napájení a vyšší výkony překračují možnosti TMC2209 (max 28 V DC)⁴.

B. Dynamika pohybu

• Maximální rychlost:

• Zpoždění řízení: PWM frekvence 20–50 kHz omezuje reakční dobu na ~0,1 ms².

Praktické příklady aplikací

1. Robotické rameno s lineárním pohonem

• Motor: Tubulární lineární motor (12 V, 1,2 A).
• Nastavení TMC2209:
  • VREF = 1,0 V (nastavení proudu)
  • SpreadCycle pro zátěž 500 g.
  • StallGuard4 prahová hodnota: 150¹.
• Výsledek: Přesnost ±0,05 mm, rychlost 0,8 m/s.

2. CNC posuvný stůl

• Motor: Železný lineární motor (24 V, 2,0 A).
• Konfigurace:

# UART komunikace pro regulaci
tmc2209.set_current(2.0)
tmc2209.enable_spreadcycle()

• Limitace: Kvůli maximálnímu napětí 28 V nelze použít motory nad 24 V⁴.

Srovnání s dedikovanými řadiči lineárních motorů

Řadič TMC2209 lze pro lineární motory použít v nízkonákladových projektech s dvoufázovými motory do 2,8 A, ale s kompromisy v dynamice a přesnosti. Pro vysokovýkonné aplikace jsou vhodnější specializovaná řešení.