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Estructura General de la solución.
Estructura General de la solución.
Como se aprecia en la imagen, la solución desarrollada consta de dos placas:
- Placa de Control.
- Placa de Potencia.
La placa de mando es la situada en la parte inferior. Sobre su conector de 20 pines se inserta la placa de potencia.
Un conector de 20 pies une ambas placas PCB, que provee a la placa de potencia, de:
24 voltios, para el puente de potencia al que se conecta el motor paso a paso.
3,3 voltios, para el micro-controlador especializado, que gobierna el puente de potencia.
Bus de tipo SPI, para las comunicaciones entre el micro-controlador de la placa inferior (mando) y el de la placa superior (Control del puente de potencia).
Reparto de tareas:
Reparto de tareas:
Placa de Control:
Recibe la alimentación general, a 24 voltios. Esta alimentación está fuertemente filtrada, con un potente filtro en Pi, imprescindible en ambientes industriales, que generan mucho ruido eléctrico.
La placa dispone de dos pequeñas fuentes conmutadas, que convierten:
24 voltios -> 5 voltios, para alimentar la pantalla táctil.
24 voltios -> 3,3 voltios, que alimenta los micro-controladores de ambas placas electrónicas.
Esta placa lleva incorporada un potente micro-controlador ARM Cortex M7 del fabricante ST Microelectronics. Internamente ejecuta un sistema operativo específico para sistemas embebidos que trabajan en tiempo real, y que por tanto necesitan ser extremadamente rápidos.
Sobre este Sistema Operativo se ha construido una aplicación estructurada en capas, threads, semáforos, colas de datos, etc. que en conjunto, ofrecen una "Máquina de Moore" especializada en el control de motores paso a paso, para su uso en máquinas de fabricación CNC.
Se ha incluido un módulo Bluetooth del fabricante norteamericano Microchip (Antes era módulos Bluetooth de Roving Networks). El módulo se conecta cualquier móvil Android por un lado, y por el otro, al micro-controlador principal, mediante un puerto serie estándar UART. El efecto es que se crea una conexión plana y directa entre el móvil y el micro-controlador principal, que es totalmente equivalente a una conexión serie, por cable físico.
Placa de Potencia.
Se encarga de alimentar y gestionar el motor paso a paso. Para ello, está quipada con un potente micro-controlador especializado en control de motores paso a paso, y dos puentes de MOSFETS.
El micro-controlador de esta placa se conecta con el micro-controlador de la placa de mando, mediante un bus SPI, que pasa a través del conector de 20 pies. En el funcionamiento estándar, el micro-controlador especializado recibe órdenes del micro-controlador principal, que ejecuta inmediatamente, y devuelve resultados parciales, así como información detallada del estatus de la operación, de los puentes de MOSFETS, del estado del motor, etc. Esta información será utilizada por el micro-controlador principal, para informar al operario, a través de la pantalla táctil, o de la app Android.
Vista del conector de 20 pines que comunica ambas placas.
Como ya hemos adelantado, también se va a implementar el acceso desde:
- Pantalla táctil.
- Aplicación Android.
En la aplicación Android se incluirá el control por voz, basado en inteligencia artificial (IA), del entorno Dialog Flow que es parte de la plataforma Google Cloud.
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