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Der Selbstbau dieser Schrittmotor-Steuerung ist in meinem Buch "CNC-Fräsen im Modellbau - Grundlagen und Elektronik" genau beschrieben. Schaltungen, Filme zum Selbstanfertigen der Platinen, Bestückungspläne, Zeichnungen und Stücklisten finden Sie im Downloadbereich. Dazu gibt es einen professionell hergestellten Platinensatz, der die mühsame Herstellung der teils doppelseitigen Platinen erspart und viele Fehlerquellen ausschließt.

Die Steuerung ist an verschiedene Steuerprogramme und deren Schnittstellenbelegung anpassbar. Sie sind also nicht nur auf die Software Mach3 angewiesen. Allerdings nutzt nur Mach3 alle Funktionen der Steuerung.

Wenn Sie die Steuerung bauen möchten, rechnen Sie bitte mit folgenden Kosten:

Luxusversion mit 4 Endstufen und zwei Optokoppler-Platinen für die Verbindung zum Computer.

• Platinensatz: 117,- €
• Elektronikteile: ca. 350,- €
• Gehäuse: Selbstbau oder ca. 50,- € für ein fertiges Gehäuse

Einfache Version mit 3 Endstufen, ohne Optokoppler.

• Platinensatz: 93,- €
• Elektronikteile: ca. 300,- €
• Gehäuse: siehe oben

Das in meinem Buch vorgeschlagene Gehäuse für die CNC-Steuerung hat, wie es sich im Nachhinein herausgestellte, einige Nachteile. Erstens ist es teuer, zweitens aufgrund der 19-Zoll-Technik unnötig breit und drittens sieht es ziemlich unelegant aus. Ich habe mich deshalb auf die Suche nach einer Alternative gemacht und bin bei RS-Elektronik fündig geworden.

Da RS nicht an Privatkunden liefert, können Sie das unberabeitete Gehäuse in meinem Shop kaufen. Die notwendigen Zeichnungen finden Sie im Downloadbereich zu Buch 1.

Wie Sie die Platinen in das Gehäuse einbauen und alles verkabeln, sehen Sie in der Einbauanleitung.

Die Steuerung gibt es nur für den kompletten Selbstbau, fertig bestückte und geprüfte Platinen biete ich nicht an. Wenn Sie sich den Selbstbau nicht zutrauen, emfehle ich Ihnen die Steuerung SRS 14035. Die Steuerungsplatine ist betriebsfertig auf einem Kühlkörper aufgebaut, so dass für den Aufbau einer kompletten Steuerung nur noch mechanische und einfache Verkabelungsarbeiten anfallen.

Bedenken Sie beim Preisvergleich mit anderen Lösungen bitte, dass Sie hier eine Steuerung bauen, die wirklich komplett ist, einschließlich Netzteil, Transformator, Schalter, Stecker, Buchsen, interne Verkabelung, etc. Kaufen Sie bei anderen Anbietern einzelne Platinen, kommen teilweise nicht unerhebliche Kosten hinzu, bis wirklich alles betriebsfertig ist. Bei der korrekten Verdrahtung der Komponenten sind Sie dann meist auch noch auf sich gestellt. Zusätzlich beeinhaltet der Bausatz eine Maschinen-Schnittstellenkarte, die in die eigentliche Maschine eingebaut wird. An diese Karte werden End- und Referenzschalter, Frequenzumrichter, die Regelung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, Werkzeuglängensensor und die Rückmeldung der Spindeldrehzahl über Klemmen angeschlossen. Die Verbindung der Steuerung erfolgt dann über ein handelsübliches Druckerkabel. Das verhindert den sonst fälligen "Kabelsalat".

Die Steuerung hat folgende Eigenschaften:

• Drei oder vier Endstufen zum Betrieb der Schrittmotoren im Vollschritt oder Halbschritt. Die Endstufen liefern bis zu 4A Phasenstrom im Dauerbetrieb und bis zu 5A im kurzzeitigen Boostbetrieb.
• Die Stromversorgung für die Endstufen und die Logikbausteine
• Achsantriebe mit automatischer Sleep- und Boost-Funktion. Wird eine Achse für ca. 0,2 Sekunden nicht angesteuert, dann wird der Motorstrom auf rund 30% des normalen Stroms abgesenkt (sleep). Das spart Energie, reduziert die Erderwärmung und sorgt für eine geringere Erwärmung der Motoren und der Endstufen. Beim Wiederanlauf wird der Motorstrom kurz angehoben, um ein höheres Drehmoment zu erzeugen (boost). Damit ist es möglich, kleiner Motoren einzusetzen.
• Die Auswertung der Endschalter und Referenzschalter.
• Das Erzeugen der Steuerspannung für einen Frequenzumrichter, um die Drehzahl des Spindelmotors zu regeln (optional). Ist kein Frequenzumrichter angeschlossen, wird die Spindel über eine Relais programmgesteuert ein- und ausgeschaltet. Mit der Steuerspannung für den Frequenzumrichter kann auch die Elektronik eines bürstenloser Gleichstrommotors (BLDC) kontrolliert werden. Dieser eignet sich wegen seiner hohen Drehzahl besser zum Gravieren und Platinenfräsen.

• Die Rückmeldung der Spindeldrehzahl an die Software. Dabei kann bei der Software Mach3 die tatsächliche Spindeldrehzahl nicht nur angezeigt, sondern auch zur Nachregelung der Drehzahl ausgewertet werden.
• Die Auswertung der Not-Aus-Schalter, die die gesamte Maschine sofort stillsetzen, einschließlich der Werkzeugspindel und der an die Steuerung angeschlossenen Geräte, z.B. Staubabsaugung oder Kühlflüssigkeitspumpe.
• Die Auswertung eines Werkzeuglängensensors zur automatischen Längenmessung des eingespannten Fräswerkzeugs oder zur automatischen Digitalisierung dreidimensionaler Konturen. Auch das automatische Einrichten der Werkstück-Koordinaten ist damit möglich.
• Die Auswertung eines Sicherheitsignals von Mach3 (Charge Pump), welches verhindert, dass bei einem Programmabsturz die Steuerung "verrückt spielt".
• Die Schaltung der Zusatzfunktionen programmgesteuert über Relais, z.B. Kühlung oder Staubabsaugung.
• Die Auswertung von Signalen einer Bedienerkonsole zur Fernbedienung der Steuerung und der Software, einschließlich elektronisches Handrad.
• Die Anzeige der wichtigsten Signale, z.B. der End- und Referenzschalter über Leuchtdioden.
• Die Ankopplung an die Maschine, die über ein 25-poliges Computerkabel erfolgt. An der Maschine selbst wir eine Schnittstellenkarte angebracht (liegt dem Platinensatz bei), an die dann Endschalter, Referenzschalter, Notschalter und Spindelsteuerung angeschlossen werden.
• Und natürlich die Ankopplung an den Computer, die über eine oder zwei Drucker-schnittstellen, abhängig vom gewünschten Funktionsumfang, erfolgt. Dabei können Optokoppler-Schnittstellen eingesetzt werden, die aus Sicherheitsgründen für eine komplette elektrische Trennung zwischen Steuerung und Computer sorgen.

Blockschaltbild der Steuerung mit allen möglichen Modulen