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Estlcam Endstufe

  • 3 bzw. 4-fach* Endstufe mit integrierter USB Steuerung:
    • Für Schrittmotoren von 0,1 bis 4A...
    • Doppelte Y-Achse für Maschinen mit beidseitigem Portalantrieb...
  • Einfacher Anschluss mit geringem Verkabelungsaufwand:
    • Schrittmotoren anschließen...
    • Netzteil 32 bis 45V / ca. 300W anschließen...
    • Bei Bedarf Endschalter, Relais, FU oder Sensoren ergänzen...
    • USB Kabel reinstecken...
    • Fertig...
  • 4 Eingänge für mechanische Taster oder NPN Sensoren...
  • 3 Ausgänge für Relais z.B. für Fräsmotor / Staubsauger / Kühlung...
  • 0-10V Drehzahl und "Run" Signal für Frequenzumrichter / "Chinaspindel"...
  • Anschluss für Bedienpanel oder Handrad...
  • 24V / 150mA Hilfsspannung zur Versorgung von Relais und Sensoren...
  • Galvanisch getrennte USB Verbindung...
  • Automatische Stromabsenkung im Stillstand...
149,95 € incl. MwSt.
zzgl. Versand / Lieferzeit 2 Tage

*Das hat es mit den 4 Schrittmotoranschlüssen auf sich:

  • Estlcam ist eine 3-Achsen / X Y Z Steuerung und kennt an und für sich keine weiteren Achsen...
  • Um mit der Endstufe jedoch auch Maschinen mit beidseitigem Portalantrieb steuern zu können ist die Y-Achse doppelt vorhanden -> daher insgesamt 4 Anschlüsse...
  • Bei Maschinen mit 3 Motoren wird der zweite Y Anschluss einfach ignoriert. Er hat keine weitere Funktion, kann also nicht für Drehachsen oder Heissdrahtschneider etc. verwendet werden...



Bedienungsanleitung:

Ein paar wirklich wichtige Dinge zu Beginn:

  • Erst lesen, dann schrauben ;-)
  • Installiere erst mal das aktuellste Estlcam Update...
  • Immer wenn du etwas an der Endstufe anschließt oder änderst: Stecker raus, auch wenn es nur eine Kleinigkeit ist!
  • An Netzteilen liegt wie der Name sagt Netzspannung an -> Lebensgefahr!
    • Bei fehlender Qualifikation oder dem geringsten Zweifel: Finger weg und Fachmann machen lassen!
    • Ansonsten ist der Aufbau einer kompletten Steuerung mit dieser Endstufe ziemlich easy und auch mit 2 linken Händen zu schaffen.
  • Die Endstufe ist zur Montage in ein (Metall) Gehäuse bestimmt:
    • Neben die Maschine stellen und munter Späne und Dreck drauf prasseln lassen führt schnell zum vorzeitigen ableben durch Kurzschlüsse...
  • Womit wir schon beim Thema Kurzschlüsse und Verpolungen sind:
    • Die Endstufe ist zwar gegen ein paar besonders häufige, allerdings nicht alle Kurzschluss- und Verpolungsmöglichkeiten gesichert...
    • Die Kühlkörper / Aluteile sind mit "GND" verbunden. Falls du irgendwas unter Strom messen musst achte darauf dass du da nicht versehentlich dagegen kommst und einen Kurzschluss verursachst...
    • Stelle sicher, dass alle Anschlüsse gut festgezogen sind und verwende Aderendhülsen für die Kabelenden...
    • Prüfe erst nochmal alles gewissenhaft bevor du die Endstufe in Betrieb nimmst....
  • Verwende bei Maschinen mit langen Kabeln oder hohen Strömen geschirmte Kabel zum Anschluss der Motoren:
    • Schirmung auf Steuerungsseite mit GND des Netzteils verbinden...
    • Die andere Seite offen lassen / nicht mit dem Motor oder sonstigen Metallteilen verbinden...
  • Erde alle Achsen über separate Kabel:
    • Führungsschienen sind oft erstaunlich isolierend, deswegen separate Kabel je Achse vorsehen...
    • Alle Erdungskabel am Erdungspunkt des Schaltschrankes zusammenführen (mit Schutzleiter gelb / grün des Netzkabels verbinden)...
    • Die Erdung ist einerseits wichtig, damit du im Fall eines Kabelbruchs / einquetschen / anfräsen des Fräsmotorkabels keinen Stromschlag bekommen kannst...
    • Andererseits leitet sie statische Entladungen die z.B. beim absaugen von Spänen entstehen können ab so dass die sich keinen Weg über die Elektronik suchen können...
  • Kalkuliere bei der Inbetriebnahme mit Überraschungen - z.B. plötzlich anlaufendem Fräsmotor!
    • Erst mal Fräser raus und Abstand halten bis alles wie gewünscht funktioniert...



Übersicht:




Stromversorgung der Endstufe:

Am einfachsten verwendest du das 45V / 320 Watt Netzteil aus meinem Shop:
  • Schließe "V+" der Endstufe an "+V" des Netzteils an...
  • Und "GND" daneben an "-V" des Netzteils...
  • Der Spannungsversorgungsanschluss der Endstufe ist gegen Verpolung geschützt - da kann schon mal nichts schief gehen...
  • Wenn du selbst ein Netzteil auswählen möchtest beachte bitte folgende Hinweise:
    • Du benötigst ein Netzteil mit 32 bis maximal 45V Ausgangsspannung:
      • Netzteile der 300 Watt Klasse sind in der Regel für alle Anwendungsfälle ausreichend dimensioniert...
      • Kleine / schwache Maschinen (Motoren 40x40mm und kleiner) sind dagegen meist auch schon mit 150 Watt zufrieden...
      • (Die tatsächlich benötigte Leistung ist schwer zu berechnen. Aufaddieren der Motorströme geht nicht, dabei kommen unsinnig hohe Leistungen heraus).
    • 45V dürfen nicht überschritten werden!
      • Es gibt keine (serienmäßigen) 45V Netzteile - die nächstgelegenen Standardspannungen sind 36 und 48V...
      • 36V verschenken zwar ca. 20% Maximalvorschub, sind ansonsten allerdings eine sehr gute Wahl...
      • 48V sind NICHT OK, allerdings haben viele 48V Netzteile Potis über die sie um ein paar Volt heruntergedreht werden können...
      • Lässt sich dein 48V Netzteil auf 45V einstellen kann es verwendet werden, falls nicht darf es nicht angeschlossen werden...
      • (Das Netzteil aus meinem Shop ist auch ein auf 45V heruntergedrehtes 48V Netzteil...)
      • Vorsicht falls du noch ein altes Transformatornetzteil herumliegen hast: deren Leerlaufspannung liegt meist ein gutes Stück über der Nennspannung! Unbedingt vorab messen und über 45V keinesfalls verwenden auch wenn eine niedrigere Nennspannung drauf steht.
    • Spannungen unter 32V (z.B 24V) sind bedingt möglich:
      • Die Maschine erreicht jedoch bei weitem nicht die Maximalvorschübe die mit 45V möglich wären...
      • Die von der Endstufe erzeugte 24V Hilfsspannung für Relais und Sensoren sinkt ab. Vor allem mechanische Relais funktionieren ggf. nicht mehr...




Schrittmotoren anschließen:

  • Die Endstufe hat 4 Schrittmotoranschlüsse mit jeweils 4 zu einem Motor gehörigen Klemmen...
  • Die Klemmenblöcke sind mit X / YL (links) / YR (rechts) / und Z beschriftet...
  • Wenn du nur einen Motor für die Y-Achse benötigst ist es egal ob er an YL oder YR angeschlossen wird...
  • Der Anschluss von Schrittmotoren mit 4 Leitungen ist ganz einfach und ohne Blick ins Datenblatt möglich:
    • Halte die Kabelenden auseinander, so dass sie sich nicht berühren und drehe die Achse des Motors...
      Das sollte ziemlich leicht gehen...
    • Halte jetzt 2 beliebige, abisolierte Kabelenden zusammen und drehe nochmal an der Achse:
      • Geht der Motor immer noch leicht zu drehen versuche eine andere Kombination und probiere es wieder...
      • Merkst du beim drehen der Achse einen deutlichen Widerstand hast du ein zusammengehöriges Leitungspaar gefunden:
        • Schließe eines der beiden Kabel an die ganz linke oder ganz rechte Klemme des 4er Klemmenblocks an.
          Egal welches der beiden und egal ob ganz links oder ganz rechts - Hauptsache eines der beiden ist ganz außen angeschlossen...
        • Schließe das andere der beiden Kabel an die direkt daneben liegende Klemme an...
        • Jetzt hast du noch 2 Kabel und 2 Klemmen übrig -> einfach beliebig herum anschließen...
        • Mit 50% Wahrscheinlichkeit wird dein Motor später falsch herum laufen -> macht nichts, das können wir später mit einem Klick in Estlcam korrigieren...
  • Bei Motoren mit 6 Anschlüssen musst du das Datenblatt des Herstellers zu Rate ziehen welche Kabel zusammen gehören.
    2 der Anschlüsse sind Mittelanzapfungen der Spulen und werden ignoriert (Kabelenden isolieren, sonst kann das einen Kurzschluss geben).
  • Bei Motoren mit 8 Anschlüssen sind die 2 Phasen des Motors in jeweils 2 Spulen unterteilt die parallel oder seriell verschaltet werden können so dass am Ende wieder 4 Kabel übrig bleiben.
    Auch hier ist ein Blick ins Datenblatt des Motors nötig.
    Parallelschaltung ist leistungsfähiger und sollte bevorzugt werden falls der Motorstrom in Parallelschaltung 4A nicht übersteigt...
  • 3 Phasen Schrittmotoren, sowie 2-Phasen Schrittmotoren mit gemeinsamer Mittelanzapfung (5 Anschlüsse) können nicht angeschlossen werden...



Eingänge:

  • Die Endstufe hat 4 Eingänge für Endschalter, Kantentaster, Sensoren usw...
  • Keine Sorge, du kannst problemlos z.B. alle Endschalter auf einen einzelnen Eingang legen um Anschlüsse zu sparen...
    • Bei Schließern als Parallelschaltung...
    • Bei Öffnern als Serienschaltung (bei mechanischen Schaltern problemlos, bei induktiven Sensoren nur bedingt möglich)...
    • Der Zweck der Schalter muss jedoch identisch sein:
      • Du kannst z.B. problemlos alle Endschalter an einen Eingang anschließen...
      • Allerdings z.B. nicht Endschalter mit Werkzeuglängensensoren kombinieren...
  • Jeder Eingang hat zur einfachen Verkabelung jeweils 3 Anschlüsse:
    • GND...
    • Der eigentliche Eingang ("E1" bis "E4")...
    • 24V Hilfsspannung zur Versorgung von Sensoren (insgesamt mindestens 150mA)...
  • Anschluss mechanische Schalter oder Sensoren:
    • Verbinde einen Anschluss des Schalters mit "GND"...
    • Und den anderen mit einem der "E..." Eingänge...
    • Ignoriere "24V"...

  • Anschluss induktive Näherungsschalter / Typ NPN:
    • Verbinde die blaue Ader des Sensors mit "GND"...
    • Verbinde die schwarze Ader des Sensors mit "E..."
    • Verbinde die braune Ader des Sensors mit "24V"...
    • Es funktionieren nur Sensoren des Typs "NPN" / Typ "PNP" kann nicht verwendet werden.
    • Typischerweise haben induktive Sensoren einen Strombedarf von ca. 20mA je Stück.
      • Die Endstufe kann insgesamt mindestens 150mA, meist auch noch etwas mehr zur Verfügung stellen...
      • Allerdings wird mit steigendem Strombedarf der Kühlkörper immer heisser und ab einem gewissen Punkt bricht die Spannung ein und es kommt zu Aussetzern an der Endstufe...
      • Bei hohem Strombedarf sollten die Sensoren über ein eigenes Netzteil mit Strom versorgt werden:
        • Netzteil GND mit Endstufe GND verbinden
        • Braune Kabel der Sensoren direkt mit dem Netzteil anstatt der Endstufe verbinden / restliche Kabel unverändert...
        • (Keinesfalls das Netzteil mit den 24V Anschlüssen der Endstufe verbinden - nur GND!)

  • Anschluss sonstiger Sensoren und Signale:
    • Jeder Eingang ist über einen 5k Widerstand auf 24V hochgezogen...
    • Geschaltet wird, indem der Eingang mit "GND" verbunden wird...
    • Das kann z.B. über einen mechanischen Schalter, Relaiskontakt, Optokoppler oder Open Collector Ausgang geschehen...
    • Nicht mit Tri-State / Push-Pull Pins (z.B. Mikrocontroller) kompatibel!




Relais oder Megnetventil anschließen:

  • Die Endstufe bietet 3 Ausgänge zur Ansteuerung externer 24V Relais oder Magnetventile:
    • "Spindel" für den Fräsmotor...
    • "Relais 1" und "Relais 2" für Zusatzfunktionen - z.B. Staubsauger, Kühlung etc...
  • Jeder Ausgang besteht aus einem "+" und "-" Anschluss...
  • Solid State Relais:
    • SSR sind relativ teuer, dafür störungsarm schaltend und unproblematisch anzuschließen...
    • Verbinde "A1 (+)" des Relais mit dem "+" Anschluss des gewünschten Ausgangs...
    • Verbinde "A2 (-)" des Relais mit dem "-" Anschluss des gewünschten Ausgangs...
    • Achte auf:
      • Nulldurchgangsschaltung (zero crossing circuit). Das Relais wird sonst von induktiven Lasten wie Motoren ggf. schnell zerstört!
      • Ausreichende Strom- und Spannungsfestigkeit. Die Maximalwerte gelten unter Umständen nur mit separatem Kühlkörper!
      • 24V kompatibler Eingangsspannungsbereich.
    • Für die meisten Anwendungen passt das Carlo Gavazzi RM1A23D25 ganz gut.

  • Mechanische Relais:
    • An die Endstufe können mechanische Relais mit einer Spulenspannung von 24V DC angeschlossen werden...
    • Verbinde "A1 (+)" des Relais mit dem "+" Anschluss des gewünschten Ausgangs...
    • Verbinde "A2 (-)" des Relais mit dem "-" Anschluss des gewünschten Ausgangs...
    • Achtung: viele mechanische Relais haben integrierte Freilaufdioden.
      • Wird ein solches Relais falsch herum angeschlossen führt das zu einem Kurzschluss der die Endstufe beschädigen kann!
      • Auf keinen fall Relais mit unlesbaren Anschlussbezeichnungen anschließen und vor Inbetriebnahme alles nochmal kontrolliern...
    • Für die meisten Anwendungen passt das Wago 788-304 24V ganz gut.
      Wer auf Nummer Sicher gehen möchte kann das transparente Anzeigemodul dieses Relais herausziehen, danach besteht keine Verpolungsgefahr mehr...

  • Pneumatikventile etc.:
    • Anstatt Relais können auch 24V DC Pneumatikventile direkt angeschlossen werden...
    • Die Endstufe kann insgesamt mindestens 150mA, meist auch noch etwas mehr zur Verfügung stellen...
    • Vorgesteuerte Standardventile mit 0,5 bis 1W Spule benötigen ca. 20 bis 40mA Spulenstrom...
    • Direkt gesteuerte Ventile jedoch oft deutlich über 100mA...
    • Für Ventile mit hohem Strombedarf ist ggf. eine Anpassung des Adapters auf externe Stromversorgung nötig - schreibe mir in dem Fall bitte eine Email...
    • (Keinesfalls einfach ein externes Netzteil mit den 24V Anschlüssen der Endstufe verbinden - der Spannungsregler der Endstufe muss vorher raus!)




Frequenzumrichter anschließen:

  • Die Endstufe kann Fräsmotoren mit Frequenzumrichter direkt ansteuern.
  • Kalibriere zuerst den Drehzahlausgang - siehe unten!
  • Verbinde "RUN" mit dem Start / Stopp Eingang des Frequenzumrichters
    ("FOR" beim HuanYang FU der typischen Chinaspindeln)...
  • Verbinde "GND" mit dem digitalen Masseanschluss des Frequenzumrichters
    ("DCM" beim HuanYang FU der typischen Chinaspindeln)...
  • Verbinde "RPM" mit dem Drehzahl Eingang des Frequenzumrichters
    ("VI" beim HuanYang FU der typischen Chinaspindeln)...
  • Verbinde "GND" mit dem analogen Masseanschluss des Frequenzumrichters
    ("ACM" beim HuanYang FU der typischen Chinaspindeln)...
  • Bei HuanYang Umrichtern mit Poti im Bedienfeld muss rechts neben den Klemmen noch der Jumper von "VR" auf "VI" umgesteckt werden damit die Drehzahlsteuerung funktioniert...

0-10V / RPM Drehzahlausgang kalibrieren...
  • Zur Kalibrierung muss die Endstufe angeschlossen, mit Strom versorgt und in Estlcam konfiguriert und programmiert worden sein...
  • Der Frequenzumrichter selbst sollte jedoch noch nicht angeschlossen sein!
  • Starte die Steuerung...
  • Tippe "pwm100" in die Kommandozeile der Steuerung und drücke die "Enter" Taste.
    • Das Spindel Symbol (Bild rechts unten) muss von blau zu rot wechseln...
  • Messe die Spannung zwischen "RPM" und "GND" mit einem Multimeter.
    • Achte darauf dass die Schrauben der Klemmen zum messen angezogen sind. Lose Schrauben haben keinen guten Kontakt und führen zu falschen Messwerten...
  • Drehe an der Schraube des blauen Potis (siehe Bild oben) bis die Spannung ca. 10V beträgt...

Feinjustierung...
  • Nachdem der Frequenzumrichter angeschlossen wurde kann noch eine Feinjustierung vorgenommen werden...
  • Tippe wieder "pwm100" in die Kommandozeile der Steuerung und drücke die "Enter" Taste...
    • Der Fräsmotor sollte jetzt mit ungefähr maximaler Drehzahl laufen...
    • Drehe an der Einstellschraube bis er etwas langsamer läuft...
    • Drehe dann in entgegengesetzter Richtung bis er exakt maximale Geschwindigkeit erreicht hat und dann noch einen kleinen Tick weiter...
    • Fertig...



Treiber installieren:




Kommunikationsgeschwindigkeit erhöhen:

  • Standardmäßig prüft der USB Treiber alle 16ms ob Daten von der Steuerung übertragen werden müssen...
  • In der Regel ist das ausreichend, für CNC Programme mit hunderten Zeilen je Sekunde (z.B. schnelles Wirbelfräsen / 3D) ist es jedoch manchmal zu langsam, so dass die Kommunikation nicht mehr hinterher kommt und ein "Zwischenspeicher leergelaufen" Fehler gemeldet wird...
  • Um das zu vermeiden und die Ansprechzeit der Steuerung generell zu verbessern mache folgendes:
    • Öffne den Geräte-Manager (z.B. "Geräte-Manager" in die Windows Suchzeile eingeben oder über "Systemsteuerung" -> "System und Sicherheit" -> "Geräte-Manager" aufrufen:




    • Schaue in Estlcam nach welcher "COM" Anschluss unter "USB / COM Anschluss:" eingetragen ist. In unserem Beispiel ist das "COM3":




    • Suche einen "USB Serial Port" mit dieser "COM" Nummer unter "Anschlüsse (COM & LPT)". In unserem Beispiel "USB Serial Port COM3"...
    • Mache einen Rechtsklick auf diesen Eintrag und wähle -> "Eigenschaften" aus:




    • Wähle den Reiter "Anschlusseinstellungen" aus und klicke auf "Erweitert":




    • Ändere den Wert für die "Wartezeit" auf 2ms:







Konfiguration:

  • Die Endstufe benötigt mindestens Estlcam Version 11.211.
    Lade dir am besten erst mal das aktuellste Update herunter und installiere es...
  • Menü "Einstellungen" -> "CNC Steuerung":



  • Wähle unter "Steuerungselektronik" die "Endstufe" aus:



  • Wähle unter "USB / COM Anschluss" "Suchen" aus und folge den Anweisungen:



  • Eine Besonderheit der Endstufe ist, dass der Strom für die Motoren per Software eingestellt wird:



  • Fülle anschließend die restlichen Felder aus.
    • Zu jedem Feld sind umfangreiche Erklärungen vorhanden - lasse einfach den Mauszeiger kurz darüber ruhen...
  • Klicke zum Schluss auf "Steuerung programmieren..." um die Änderungen zu übernehmen und die Steuerung zu starten...
    Das funktioniert allerdings nur mit eingeschalteter Spannungsversorgung - ohne Strom schlägt die Programmierung fehl...

Noch ein Hinweis zum Schluss:

  • Generell zuerst den Strom einschalten, dann Estlcam starten:
    • Ohne externe Stromversorgung ist die Endstufe völlig funktionslos...
    • Sie erscheint zwar als "COM" Port in der Anschlussliste, macht jedoch ansonsten keinen Mucks...
    • Falls du vergessen hast den Strom einzuschalten ist das nicht weiter schlimm: Estlcam beenden, Strom einschalten und Estlcam neu starten...
    • (Die Endstufe ist galvanisch vom Computer getrennt um bestmögliche Störsicherheit und Schutz des Computers vor Fremdspannungen zu gewährleisten. Der Prozessor wird deswegen nicht über USB vom Computer mitversorgt, sondern über die Stromversorgung der Endstufe.)
  • Und am Ende umgekehrt: erst Estlcam beenden, dann Strom ausschalten:
    • Sonst gibts eine Fehlermeldung, da Estlcam die Verbindung zur Steuerung verliert sobald sie keinen Strom mehr bekommt...

Christian Knüll / Heidelbergerstr. 6 / 74746 Höpfingen / Deutschland / christian@estlcam.de