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Mesakarten

 

Mit den Mesakarten kann ein PC mit zusätzlichen Ein- und Ausgängen versehen werden.

 

Kombination

 

Kleine Schrittmotor-Maschinen lassen sich oft schon durch die Pins des Parallelports steuern. Größere Maschinen mit Servomotoren, Quadraturencodern, Ventilen, und mehr benötigen einerseits mehr Anschlüsse am PC und andererseits andere Eigenschaften der Anschlüsse. Insbesondere sind das kompatible Spannungen und Leistungen um z.B. Relais oder Ventile zu schalten.

Die Firma Mesa Electronics bietet hier diverse Karten die je nach Anwendungsfall kombiniert werden können um die richtige Anzahl und Eigenschaften der benötigten Anschlüsse zu erhalten. In Deutschland haben wir und unsere Kunden ausgesprochen gute Erfahrungen mit dem Eusurplus Shop gemacht und können diesen uneingeschränkt empfehlen. 

 

LinuxCNC unterstützt dabei eine ganze Reihe verschiedener Karten. Die bekanntesten sind die 5i20 und 6i25 + entsprechende Breakout und Daughter Boards. Um den Rahmen nicht zu sprengen möchten ich hier aber nur auf eine Kartenkombination eingehen, die vor allen Dingen Vorteile im Bezug auf den Preis, die Verfügbarkeit und die Verdrahtung mit sich bringt.

 

Die Kombination dieses Artikels besteht aus einer 5i25 (PCI) oder 6i25 (PCIe) und einer 7i77. Um weitere Ein- oder Ausgänge zu erhalten kann die Kombination um eine 7i74 und 7i70 / 7i71 ergänzt werden.

 

LinuxCNC Mesa 6i25 7i77 7i74 7i71

 

Karte  Funktion Preis (Stand 2019)
5i25 PCI Steckkarte 93,38€ *
6i25 PCI Express Steckkarte  113,35€ *
7i77 5 Servo/Encoder, 1 Spindel/Encoder, 32 Eingänge (5-32V), 16 Ausgänge (5-28V/300mA),   217,11€ *
7i74 8 Kanal Erweiterungskarte  74,48€ *
7i71 48 Ausgänge (5-28V/300mA) für 7i74 123,93€ *
7i70 48 Eingänge (5-32V) für 7i74 81,61€ *
DB25 Kabel - Stecker Stecker Verbindung für 5i25/6i25 und 7i77 4,60 €
DB25 Kabel - Stecker Buchse Verbindung für 5i25/6i25 und 7i74 3,15 €
DB25 Slotblende Stecker Verbindung für 5i25/6i25 und 7i74 2,10 €
 * zuzüglich Steuer und Zollgebühren
Die Links in der obigen Tabelle führen zu Internetshops mit denen wir die besten Erfahrungen bezüglich Service, Lieferzeit und Verfügbarkeit gesammelt haben und können diese guten Gewissens weiterempfehlen.

5i25 und 6i25 PC Steckkarten

LinuxCNC Mesa 6i25

 

Die 5i25 und 6i25 unterscheiden sich ausschließlich durch den Stecksockel, Linux und Mesa intern werden beide Karten als 5i25 "behandelt". Treiber und firmware bezeichnungen  können daher auch bei der 6i25 den Begriff 5i25 enthalten.

Für die Softwareseitige konfiguration von LinuxCNC macht es sinn mit einer Beispielkonfiguration zu starten, die im Anwendungsmenü von Linux zu finden sind.

 

Hardwareseitig gibt es ebenso einige Punkte zu beachten. Um die Verdrahtung der 7i77 und 7i74 zu vereinfachen empfiehlt es sich die Jumper W1 und W2 wie im Bild nach oben zu setzen um die 5V Spannung des PCs für den Logic Teil zu nutzen.

P3 wird mit einem Standard DB25 Kabel (Stecker/Stecker) mit der 7i77 verbunden, während P2 über eine standard DB25 Slotblende und ein standard DB25 Kabel (Buchse/Stecker) optional mit einer 7i74 verbunden werden kann.  

 

 

5i25 und 6i25 Flashen

LinuxCNC Terminal Mesaflash

 

Damit alle Karten von LinuxCNC erkannt werden sollte die passende Firmware auf die 5i25/6i25 aufgespielt werden. 

Dazu muss die Karte im LinuxCNC PC eingesetzt werden und folgende Schritte ausgeführt werden:

Auch hier nochmal der Hinweis die 6i25 wird hier ebenso als 5i25 beizeichnet. Falls keine 7i74 verwedet wird kann die Firmware trotzdem ohne Fehler genutzt werden. 

 

7i77

LinuxCNC Mesa 7i77

 

Die 7i77 ist für die Regelung von Servo Antrieben oder Spindeln ausgelget und bietet daher bereits Anschlüsse für 6 Quadratur Encoder sowie 6 analoge Ausgänge mit einer Spannung von -10 bis +10 Volt.

Mindestens einer der analogen Ausgänge ist für die Drehzahlsteuerung der Spindeln einer CNC Fräse vorgesehen, die zugehörigen Encoder werden dagegen oft nicht benötigt.

 

Die Jumper der Karte sollten wie im nebenstehenden Bild gesetzt werden. Speziell der Jumper W5 muss in die linken Position gesetzt werden um die 5V Logik Spannung des PCs zu nutzten.

WICHTIG: Ist der Jumper Links darf die 5V Klemme der Karte nicht mit einer externen Spannungsquelle verbunden werden, da die Karte sonst zerstört wird !

 

Darüber hinaus wird die Karte beim starten der LinuxCNC Konfiguration nur erkannt, wenn die Spannungsversorgung an TB2 rechtzeitig anliegt.

 

Die Jumper W2-W3 und W6-W22 dienen der Wahl für "single ended" (links) oder "differential" (rechts) Inputs der Encoder Signale. "single ended" bedeutet dabei das ein Signal aus einer positiven Spannung und der GND Spannung oder 0V besteht. Das GND Potential ist überall auf den elektronischen Komponenten vorhanden und untereinander verbunden was dazu führt das Störungen sich wesentlich deutlicher auf die positive Spannung des Encoders auswirken als auf das GND Potential. Störungen in Form einer Anhebung der Spannung werden so ggf. als Impuls gewertet und führt zu einer falschen Position.

Beim "differential" Eingang sind die beiden Encoder Leitungen unabhängig vom GND potential, so dass Störungen eine anhebung auf beiden Leitungen verursachen. Misst die Mesakarte nun den SpannungsUNTERSCHIED der Encoder Leitungen bleibt dieser auch mit der Störung annähernd gleich und minimiert daher das Risiko eines falsch ermittelten Impulses.

 

Der Vorteil bei der "differential" Methode liegt also in der geringen Empfindlichkeit gegenüber Störungen. In der Praxis sind uns bisher bei beiden Methoden keine Störungeneinwirkungen aufgefallen, die Wahl kann hier also relativ entspannt selbst getroffen werden.

 

 

Encoder Anschluss

 

LinuxCNC Mesa 7i77 Flir Encoder Temperatur

Die Encoder der 7i77 bieten jeweils 6 Eingänge: QA, QB und IDX und die zugehörigen invertierten Eingänge /QA, /QB und /IDX. LinuxCNC nutzt dabei im Normalfall nur die einfachen Eingangssignale.

 

Auf der Encoderseite werden die Signale QA und QB oft mit A und B bezeichnet. Die Signale enthalten dabei Informationen über die zurückgelegte Entfernung und Richtung der Achse. 

Der IDX Eingang der 7i77 dient zum Anschluss des so genannten Index Signals. Das Indexsignal wird einmal pro Encoderumdrehung  ausgegeben. Bei der Referenzfahrt kann dann der Schaltpunkt des Referenzschalters oder das Indexsignal des Encoders genutzt werden. Das Indexsignal ist dabei theoretisch präziser. In der Praxis ergeben sich durch qualitativ hochwertige Referenzschalter im Normalfall jedoch keine störenden Unterschiede. Das Indexsignal wird auf der Encoderseite oft mit Z bezeichnet.

 

Laut der Unterlagen der 7i77 können Eingänge generell mit 5-32V betrieben werden. Für die Encoder Eingänge gilt dies nicht!

Die Encoder Eingänge sind auf eine Spannung von 5V ausgelegt je nach Jumperstellung und Encoder kann die Spannung jedoch höher ausfallen. Bei Encodern mit einen Spannungsbereich von 10-30V ist unsere Empfehlung: Wählen Sie den "Single Ended" Mode mit den zugehörigen Jumpern, schließen Sie nur die einfachen Signale A,B und ggf. (Z) an und nutzen Sie eine Spannungsversorgung von maximal 12V für die Encoder.

 
Ist die Spannung zu hoch, sorgt das für eine erhöhte Wärmeentwicklung in den benachbarten IC's und ggf. für einer temporären Abschaltung der Chips bis sich die Temperatur normalisiert hat. Die temporäre Abschaltung bedeutet dabei, dass LinuxCNC keine Positionsänderungen mehr ermitteln kann, was ggf. zu einer unbeabsichtigen Beschleunigung der Achsen führt. Es ist daher wichtig beim testen der Encoder auch die Temperatur mit einzubeziehen.
 
 

7i74 und 7i70 / 7i71

LinuxCNC Mesa 7i74 7i71

 

Wenn es bei den digitalen Ein- oder Ausgängen der 7i77 eng wird, ist eine günstige und Schrittweise erweiterbare Lösung die 7i74 und die 7i70 (48 Eingänge) oder die 7i71 (48 Ausgänge).

Die Jumper der Karten sollten wie im nebenstehenen Bild gesetzt werden. Der Jumper W1 der 7i74 kann für eine Versorgung der 5V Logik Spannung vom PC nach oben gesetzt werden.

 

WICHTIG: Wie auch bei der 7i77 darf bei einer Versorgung durch den PC keine externen Spannungsquelle mit der 5V Klemme verbunden werden, da die Karte sonst zerstört wird !

 

 Und ebenfalls muss die Spannung an TB1 rechtzeitig anliegen damit die Karte beim starten von LinuxCNC erkannt wird.

  

Für die Verbindung der 7i70/1 mit der 7i74 kann ein standard CAT 5 LAN Kabel genutzt werden.

 

Troubleshooting

 

Passen alle Komponenten zusammen und sind richtig konfiguriert, sollten die grünen Leds der 7i77 und der 7i70 / 7i71 nach dem Starten der LinuxCNC Konfiguration im sekunden Takt blinken.

 

Die Karten benötigen für die Initialisierung beim starten von LinuxCNC einen Konfigurationsstring der in der [HOSTMOT2] Rubrik der INI aufgeführt ist.

 

Konfigurations-String für 5i25 / 6i25 + 7i77:

CONFIG="num_encoders=6 num_pwmgens=6 sserial_port_0=000xxx"

 

Konfigurations-String für 5i25 / 6i25 + 7i77 + 7i74 + 7i70 / 7i71 

CONFIG="num_encoders=6 num_pwmgens=6 sserial_port_0=000xxx sserial_port_1=000xxx"

 

 

Fehler Ursache  Lösung
Rote Led auf der 7i77 Probleme mit der "Field" Spannung an TB2   Prüfen sie die Polung, die Position von W1 und die Klemmbelegung (siehe Bilder) 
Rote Led auf der 7i70 / 7i71 Probleme mit der "Field" Spannung an TB1  Prüfen sie die Polung, die Position von W1 und die Klemmbelegung (siehe Bilder) 
Keine Gelben Leds auf der 7i77 Probleme mit der Logik Spannung  Prüfen sie die Jumper W1 und W2 der 5i25 / 6i25 sowie W5 auf der 7i77
LinuxCNC Fehlermeldung Die Ursache kann dem Debug Absatz im oberen Teil entnommen werden Prüfen sie den Konfigurationsstring der INI
Grüne Leds blinken unregelmäßig beim start von LinuxCNC danach erscheinen viele Fehlermeldungen in der LinuxCNC Benutzeroberfläche. Inkompatibles Mainboard; Mainboard erfüllt nicht die Timing Vorraussetungen um mit den Karten zu arbeiten  Hier hilft nach unserem Kenntnisstand leider nur ein neues Mainboard oder neuer PC