Manual Datasheet Interface Placa Controladora CNC
NVUM / NVEM
by MACH Suporte // M1 AutomaçãoATENÇÃO:
Essa placa interface controladora possui as versões: NV
U
M (USB) e NV
E
M (Ethernet).
É exatamente a mesma placa controladora, mudando somente o soquete e protocolo de
transmissão de dados. Para simplificar, faremos um manual único para ambas as placas.
A única diferença entre elas é a configuração do Plugin e Comunicação na porta de transmissão
de dados, onde explicaremos de forma clara e separada como configurar cada uma das placas.
#1: SOBRE A PLACA
‘
Desenvolvida especialmente para aplicação CNC (Comando Numérico Computadorizado)
esta interface apresenta uma ótima relação custo e benefício, permitindo conexão de sinal seguro e
sem interferência, entre seu computador, drivers e dispositivos periféricos. Possui transmissão de
dados via porta USB e alimentação secundária separada para proteger seu computador e
componentes.
Apresenta compatibilidade exclusiva com software de controle Mach3, e pode ser utilizada
em Sistema Operacional 32 e 64 bits. É de fácil instalação, possui compatibilidade via
porta USB podendo ser inclusive utilizada em notebooks e dispensa a configuração de
Portas e Pinos das placas via porta paralela convencionais.
Os Pinos recebem sinal de entrada ou emitem sinal de saída. Os sinais de entrada são os
emitidos de outro equipamento para a placa interface, já os sinais de saída são sinais emitidos da
placa interface para outro equipamento ou dispositivo externo.
Dispositivos periféricos ou componentes que podem ser adicionados à sua máquina utilizando
essa placa:
Entradas
ou
Inputs
>> Sensores HOME
[Zero Máquina]
>> Sensores de fim-de-curso
[Limit Switch]
>> Botão de emergência
[E-Stop]
>> Zeramento automático da ferramenta
[Auto Tool Zero]
>> Sensor Probe para scanner 3D
[Probe]
os sinais de entrada são enviados por algum sensor quando ativado, os sensores de entrada podem
ser de contato mecânico tipo micro-switch, do tipo eletromagnético, tipo indutivo (proximidade), e
também sensores ópticos ou infra-vermelho.
Saídas
ou
Outputs
>> Controlar Drivers de Micro Passo (Pulso + Direção) ex: TB6600, TB6560, DM542, etc.
>> Liga / Desliga Spindle
>> Liga / Desliga Refrigeração (Fluído de corte)
>> Sentido de rotação do motor, horário ou anti-horário
>> Controle de RPM do spindle
os sinais de saída são enviados para os dispositivos externos, podendo ser ligados diretamente ao
equipamento: drivers, inversor de frequência, ou através de um dispositivo intermediário por
exemplo um Relé ou chave contadora.
#2: Características Principais:
* Software de controle
MACH3
* Transmissão de dados via Porta USB
* Taxa de transmissão de dados 300 kHz
* Alimentação principal de energia externa (+12~24 VDC)
* Quantidade de eixos 1 até 6 eixos de duas fases cada (Pulso + Direção)
* Conexão de fios Engate rápido via 4pin XH ou via terminal PCB Screw
* 13 Entradas Opto-Isoladas
(INP3 até INP12 + STOP + PROBE + INDEX)
* 10 Saídas Opto-Isoladas
(OUT1 até OUT10)
+ 1 Saída 0-10V Analógica
Explicação da figura 2.0:
Os pinos do terminal superior da aba
STEPPERMOTOR CONTROL PORT
são SAÍDAS para
Drivers: X, Y, Z, A, B e C que totalizam 6 Drivers.
Os pinos do terminal superior da aba
SPINDLE
ou [S-AXIS] são SAÍDAS para Spindle, onde:
* O pino [GND1] é o COMUM para todos os pinos da aba Spindle (VSO, INDEX, OUT1 E OUT2)
* O pino [VSO] é saída analógica 0-10 VDC.
* O pino [INDEX] é entrada de sinal digital. Referente ao sinal de rotação do eixo-árvore ou
eixo-ferramenta da máquina CNC. É o pino utilizado para indexar o eixo-árvore nos tornos com
objetivo de fazer operação de
Rosca. Vale lembrar que até o presente momento (Janeiro /
2021) esse recurso ainda não está disponível nessa placa aguardando nova atualização do
Plugin).
* O pino [OUT1] e [OUT2] são saídas de sinal digital. Apesar dessas duas saídas específicas
estarem localizadas dentro da aba Spindle/S-Axis, elas são saídas iguais as demais OUT3 até
OUT10. As saídas OUT1 e OUT2 podem e devem ser utilizadas como saídas de sinal para
ligar/desligar o Spindle através do Inversor de Frequência.
Exemplo:
[OUT1] > Liga/Desliga Spindle no sentido Horário (comando M3)
[OUT2] > Liga/Desliga Spindle no sentido Anti-Horário (comando M4)
Os pinos do terminal à direita da aba
OUT PORT
são SAÍDAS DIGITAIS (OUT3 até OUT10),
onde:
* Os pinos [OUT3 até OUT10] são SAÍDAS DIGITAIS.
* O pino [GND1] é o COMUM para todas saídas (OUT3 até OUT10).
Os pinos do terminal à direita da aba
MPG
são ENTRADA para Handwheel/MPG ou manivela.
Os pinos do terminal inferior da aba
ADJUST PORT
são ENTRADAS de encoder e chave
seletora para ajuste de SRO (Spindle RPM Override) e SJM (Slow Jog Rate // pressione a tecla
[TAB] dentro do Mach3); através de componentes externos diretamente na Placa Interface
Controladora Novusun NVUM USB V2.
Os pinos do terminal inferior da aba
INPUT PORT
são ENTRADAS DIGITAIS (STOP + PROB
+ INP3 até INP12) onde:
* Os pinos [INP1 até INP12] são ENTRADAS DIGITAIS.
* Os pinos [12V] são COMUM para todas entradas (INP1 até INP12).
#3: Diagrama De Portas e Pinos:
#4.0: Saídas para Drivers (terminal superior aba:
STEPPERMOTOR CONTROL PORT
) :
O terminal superior possui 18 pinos de saída para drivers, sendo:
* [12] saídas digitais que podem ser ligados até 6 eixos de Pulso e Direção cada, são eles:
CPX- DIX- // CPY- DIY- // CPZ- DIZ-
// CPA- DIA-
// CPB- DIB- // CPC-
DIC-* [6] pinos “Comum”, são eles: Todos COM+, presente nos eixos: X, Y, Z, A, B, C-Axis.
fig 4.0– esquema de ligação em um driver Toshiba TB6600 de 4A
Ligação EXEMPLO!
#5.0: Entradas de Sinal:
O terminal inferior totaliza 12 pinos de entradas, sendo:
* [12] entradas digitais (ou Inputs), são eles: STOP (INP1) // PROB (INP2) // INP3 // INP4 //
INP5 // INP6 // INP7 // INP8 // INP9 // INP10 // INP11 // INP12;
* [4] pinos (12V) que devem ser usados como “Comum”.
Através dessas entradas você pode interligar na máquina dispositivos e equipamentos a fim de
enviar sinais para a placa interface que serão interpretados pelo Mach3.
Os sinais de entrada são enviados por algum sensor, botão, chave ou dispositivo que quando
ativado, enviam sinal para o software de controle.
Esses sensores podem ser de contato mecânico tipo micro-switch ou chave-mecânica, do tipo
eletromagnético, tipo indutivo (proximidade), e também sensores ópticos ou infra-vermelho.
E são caracterizados de 2 formas:
#5.1: Sensores sem alimentação de energia: (*ver fig 5.0)
Os sensores mecânicos geralmente não necessitam de alimentação de energia. São os mais fáceis
de ligar, bastando fazer uma “ponte” entre os pinos: 12V e INP1 até IN12.
A ligação desses sensores deve ser feita sempre utilizando o pino 12V e um INP (INP_).
#5.2: Sensores
com
alimentação de energia:
(*ver fig 5.0)
Sensores eletromagnético, indutivo (proximidade), e também sensores ópticos ou infra-vermelho
geralmente necessitam de alimentação de energia. Esse tipo de sensor precisa ser ligado à uma
fonte de energia para funcionar. Geralmente são do tipo de 3 fios com ligação NPN ou PNP.
Essa placa suporta somente sensores do tipo PNP de 3 fios.
ATENÇÃO:
1: Não confundir sensores mecânicos tipo micro-switch de 3 pinos - NA e NF - com sensor de 3 fios
que precisa de energia para funcionar.
2: Não confundir sensor “NA – Normal Aberto” e “NF – Normal Fechado” com sensor NPN e
PNP.
*4
– “NA” e “NF” são a abreviação respectivamente de Normal Aberto e Normal Fechado. E referem-se ao tipo de
contato de um sensor , chave ou dispositivo que ele envia no seu estado Inicial.
Em Inglês usa NO (Normal Open = Normal Aberto) e NC (Normal Closed = Normal Fechado)
Um sensor Normal Aberto possui contato Aberto inicialmente, e se torna Fechado quanto ativo.
Um sensor Normal Fechado possui contato Fechado inicialmente, e se torna Aberto quanto ativo.
*5
- “NPN” e “PNP” refere-se ao tipo de sinal de saída do sensor. Sensor NPN possui sinal de saída negativo.
Enquanto que sensor PNP possui sinal de saída positivo.
fig 5.0 – esquema de ligação de um sensor mecânico tipo Botão de Emergência,
sensores mecânicos tipo micro-switch ou Probe e sensor de proximidade tipo sensor indutivo.
Sensores mecânico tipo Botão de Emergência e micro-switchs ( primeiro
e
segundo
dispositivo da
fig
5.0
) são do tipo simples, não necessitam de alimentação externa e portanto devem ser ligados
fazendo uma “ponte” entre o pino (12V) e qualquer pino do INP1 ao INP12. Repare que essa placa
tem disponível 4 pinos
“Comum” de 12V cada. No exemplo acima foi ligado:
* Botão de Emergência: 12V // INP1 (dedicado) (INP1 = STOP – na placa não está escrito INP1)
* Sensor Probe mecânico: 12V // INP2 (dedicado) (INP2 = PROB – na placa não está escrito INP2)
* Sensor Fim-de-Curso mecânico: 12V // INP3
Para ligar um sensor que requer alimentação externa ( quarto
dispositivo da
fig 5.0 –
sensor
indutivo), você deve utilizar os pinos (12V) e (GND1) como fonte de alimentação. O terceiro fio do
sensor (fio de sinal) deve ser ligado em um pino de entrada à sua escolha: INP3 até INP12. (No
exemplo acima foi ligado no Input8). No exemplo acima foi ligado:
* Sensor Fim-de-Curso indutivo ou proximidade: 12V // INP8 // GND1
Sendo:
Marrom
>> (GND1)
//
Azul >> (12V)
//
Preto >> InputX
Consulte o datasheet do seu sensor para confirmar as cores.
ATENÇÃO:
Deve ser utilizado uma fonte de alimentação secundária compatível com os sensores e dispositivos
periféricos que serão interligados na placa interface controladora. Por exemplo na imagem acima o sensor Indutivo (de
proximidade), possui tensão de trabalho de 6 até 36VDC. Portanto seria possível utilizar uma fonte secundária de
+12 VDC ou de +24 VDC.
#6.0: Saídas de Sinal:
O terminal direito totaliza 8 pinos de saídas digitais, sendo:
* [8] saídas digitais (ou Outputs), são eles: OUT3 // OUT4 // OUT5 // OUT6 // OUT7 // OUT8 //
OUT9 // OUT10;
* [1] pino
[GND1]
que deve ser usado como “Comum”.
* Essa placa totaliza 10 saídas digitais nos pinos [OUT1] até [OUT10]. Todas essas saídas tem
exatamente o mesmo funcionamento e parametrização. Apesar de duas saídas estarem localizadas
dentro da aba Spindle/S-Axis
(OUT1 e OUT2)
, elas são saídas digitais iguais as demais OUT3 até
OUT10. Todas tem exatamente o mesmo comportamento e devem ser programadas da
mesma forma.
fig 6.0– esquema de ligação de um inversor de frequência *convencional na Placa Interface
Através dos pinos de saída da placa (
OUT1 até OUT10)
você pode controlar dispositivos externos.
Por exemplo ligar/desligar o Spindle, ligar/desligar a Bomba de Refrigeração, acionar Relés, etc.
* FOR é a abreviação de Forward – em
inglês *Adiante ou * Pra Frente.
No inversor de frequência é o pino que define o sentido de rotação principal do Spindle. Por padrão
esse sentido é Anti-Horário, mas pode ser alterado pela configuração do inversor ou trocando os
cabos RST que conectam o inversor no Spindle.
Na placa interface controladora é SAÍDA DIGITAL. É responsável somente por Ligar/Desligar o
Spindle. (No exemplo acima foi ligado no OUT1).
* REV é a abreviação de Reverse – em
inglês *Reverso ou *Reversão.
No inversor de frequência é o pino que define o sentido de rotação contrário do Spindle. Por padrão
esse sentido é Horário, mas pode ser alterado pela configuração do inversor ou trocando os cabos
RST que conectam o inversor no Spindle.
Na placa interface controladora é SAÍDA DIGITAL. É responsável somente por Ligar/Desligar o
Spindle com o sentido contrário. (No exemplo acima foi ligado no OUT2). É comum às vezes não
ligar o REV.
*** Na placa interface controladora o pino “Comum” das saídas DIGITAIS (OUT1 até OUT10) é o
pino [GND1]. Vale Lembrar que essa placa possui dois
pinos [GND1]
que são análogos. Um deles
está dentro da aba Spindle/S-Axis que pode ser utilizado como “Comum” para as saídas digitais
(OUT1 e OUT2) e outro que está dentro da aba OUT PORT
que pode ser utilizado como “Comum”
para as saídas digitais (OUT3 e OUT10) .
* AVI é a abreviação de Analog Voltage Input – em inglês
*Entrada de Voltagem Analógica.
* VSO é a abreviação de Voltage Spindle Output – em inglês *Saída de Voltagem p/ Spindle.
No inversor de frequência é o pino que define a potência ou rotação do Spindle.
Na placa interface controladora é chamado [VSO] SAÍDA ANALÓGICA (0-10 VDC). É responsável
por definir a velocidade ou RPM do spindle controlado pela placa.
* ACM é a abreviação de Analog Common – em inglês *Analógico Comum.
No inversor de frequência é o pino “Comum” da saída analógica.
Na placa interface controladora é o próprio [GND1] o pino “Comum” da saída analógica.
ATENÇÃO: O pino [GND1] é comum para as Saídas Digitais
e
Saída Analógica
0-10VDC.
#6.5: Esquema de Ligação e Configuração no Mach3:
Os pinos OUT1 e OUT2 acionam o eixo spindle através de um sinal pro inversor de frequência.
Esquema de ligação com sentido horário e anti-horário no spindle:
* Pino “OUT1” --- Sinal para Ligar / Desligar Spindle (comando M3 Liga sentido Anti-Horário / M5
Desliga)
* Pino “OUT2” --- Sinal para Ligar / Desligar Spindle (comando M4 Liga sentido Horário / M5
Desliga)
Inversores de frequência quando conectados à rede elétrica permanecem ligados, porém o Spindle
(ou eixo árvore da máquina) fica em Stand-By aguardando um sinal do operador ou do computador
para iniciar o movimento. Esse sinal pode ser configurado em qualquer pino de Saída do Mach3 -
exemplo: OUT1 ou OUT2.
Para fazer a reversão do motor será necessário configurar no Mach3 um pino para o giro no sentido
Anti-Horário – comando M3 – e outro pino para o giro no sentido Horário – comando M4 –
exemplo: Pino
OUT1
Sentido Anti-Horário
--- Pino
OUT2
Sentido Horário.
Vale lembrar que os inversores de frequência necessitam de uma pré-configuração para receber
esses sinais de controle – liga/desliga e sentido de giro.
Caso não necessite de reversão no spindle ou no motor, você pode configurar um único
sentido de giro utilizando somente 1 pino. E o pino não utilizado para outra determinada
função.
#6.8: Saídas de Sinal Isoladas
com Relé
:
Em alguns casos ligar o inversor de frequência diretamente na placa interface controladora não
funciona. O inversor de frequência às vezes permanece ligado direto ou não liga de jeito nenhum,
não respondendo aos sinais enviados pela placa interface. Mesmo com o programa devidamente
configurado e o sinal proveniente da placa estar funcionando adequadamente existe uma
incompatibilidade entre os sinais de ambos os circuitos.
Veja que nesse caso é necessário utilizar um Módulo Relé externo para enviar um sinal
isolado (sem energia elétrica) para o inversor de frequência.
Através desse Relé você pode interligar no inversor os pinos “COMUM” [DCM] e FOR do inversor
de frequência para ligar e desligar o Spindle.
Ver Fig. 6.0 – No exemplo da figura 6.0 o pino da placa [GND1] está ligado no inversor no
“Comum” [ACM/DCM] (Analog Common / Digital Common). Ou seja, é um único comum da placa
interface controladora para a saída analógica [VSO] e [OUT1 e OUT2].
No exemplo da figura 6.8.1 o pino da placa [GND1] está ligado no inversor no “Comum” [ACM]
(Analog Common) para a porta Analógica 0-10 VDC. O pino do Relé está ligado no “Comum”
[DCM] (Digital Common) para as portas digitais (OUT3 e OUT5).
Repare que nesse exemplo por se tratar de um módulo relé de Arduino que trabalha com
+5 VDC
é
necessário fazer um jamper na alimentação da placa utilizando um
resistor de
1K.
fig 6.8.2– esquema de ligação das saídas isoladas utilizando Módulo Relé de Arduino +5 VDC
Ou pode passar um fio Fase
3energizado com 127 VAC ou 220 VAC para ligar diretamente um motor
elétrico, chave contatora ou qualquer outro dispositivo que deve ser conectado diretamente na rede
elétrica.
* OUT2 --- Aciona o relé externo. Através desse Relé você pode passar um fio Fase
3energizado
com 127 VAC ou 220 VAC para ligar diretamente um motor elétrico, bomba de refrigeração, chave
contatora ou qualquer outro dispositivo que deve ser conectado diretamente na rede elétrica.
Se o pino OUT2 estiver configurado como refrigeração por exemplo, você poderá utilizar o comando
M7 para ligar a refrigeração e M9 para desligar.
*3
- Fio Fase são fios de corrente alternada obtidos diretamente da rede elétrica, usualmente com
127 ou 220 Volts.
#7.0: Saída PWM / Saída Analógica:
A Saída Analógica
4/ PWM
5da placa está no pino VSO – Voltage Spindle Output.
A saída [VSO] é do tipo Analógica 0-10 VDC ou também pode ser configurada do tipo Digital via
PWM. Esse sinal analógico ou PWM pode ser utilizado para controlar a potência ou intensidade de
um dispositivo externo.
fig 7.0 – esquema de funcionamento de uma onda quadrada utilizando PWM com intensidade 10%, 50% e 90%.
Sinal PWM, é a porta que admite tensões intermediárias entre 0-5 VDC ou 0-10 VDC. Através dessa
porta você pode controlar a intensidade / rotação de um dispositivo externo por exemplo um
Spindle através do inversor de frequência.
*4
- Saída Analógica é uma saída que admite tensões intermediárias entre 0 até +10 VDC. Através dessas tensões o
inversor de frequência consegue regular o RPM do spindle em função da tensão que recebe da placa. Exemplo: 0 Volts
corresponde à 0 RPM (parado). 10 volts corresponde à 24.000 RPM. Dessa forma ao receber uma tensão de 3 Volts a
rotação correspondente é 7200 RPM. 5 Volts = 12000 RPM.
*5