Cobra 2A

L'idea

Componenti smd

Consultando i cataloghi dei produttori di chip a caccia del chip giusto che mi consentisse di avere tutte le caratteristiche su menzionate, accompagnate da un'elevata efficienza elettrica e bassa dissipazione di calore, ho scoperto che i chip più recenti con lo stato dell'arte della tecnologia vengono resi disponibili solo in package smd dai produttori, sia per motivi di mercato (le grosse aziende con grossi volumi di acquisto preferiscono gli smd per la facilità di montaggio automatizzato rispetto ai th, e i produttori di integrati guardano prima loro, dati i grossi volumi, che agli hobbisti) ma anche per importanti motivi tecnici. Per poter ridurre l'effetto di risonanza a media velocità, bisogna accompagnare il motore per tutto lo step, grazie a un microstepping spinto. A passo intero, gli scatti e le successive oscillazioni attorno al punto di arrivo possono innestare i fenomeni di risonanza facendo bloccare o comunque perdere coppia al motore a media velocità. Chiunque ha una scheda full-step/half-step, se n'è accorto: in full-step il motore vibra a media velocità e può bloccarsi, l'half-stepping migliora leggermente la situazione; il microstepping spinto può risolverla completamente, consentendo prestazioni uniformi su tutta la gamma di velocità scandagliabili. Un microstepping spinto è possibile solo con una misura accurata della corrente assorbita, che a sua volta richiede poca capacità e distanza tra il pin dell'integrato e il resto del circuito: gli smd sono obbligatori per ottenere certe prestazioni, e usare gli smd su un adattatore smd-th non risolve il problema: gli smd vanno fisicamente montati sulla scheda, che va sbrogliata con criterio tenendo conto di tutti i vincoli.

La scelta degli smd era quindi obbligata, per non ritrovarmi con una scheda ingombrante, piena di componenti voluminosi, dissipatori e ventole, con componenti che hanno fatto la storia degli azionamenti, e tutt'ora validi, ma oramai superati dagli ultimi ritrovati tecnologici che l'industria dell'elettronica ci mette a disposizione. Per non rinunciare a niente, ho quindi optato per un chip nuovissimo, entrato in produzione nell'ultimo anno, per il quale non è possibile trovare schemi applicativi in rete ma bisogna per forza progettarsi il circuito da sé. Le sfide mi sono sempre piaciute, e ho quindi dovuto prima imparare a saldare gli smd, per poter avere la possibilità di fare prototipi di schede con il chip del quale mi ero innamorato. C'è voluto parecchio impegno, ma i risultati non sono stati niente male, con un saldatore a temperatura controllata, e tanta pazienza, si può imparare. Qui un video mentre saldo i componenti soic su uno dei prototipi della cobra; per i tssop è meglio procedere con crema salda e aria calda, invece, così da fare gran parte del lavoro tutto assieme; naturalmente poi occorre sempre ritoccare alcune saldature saltate o rimuovere alcuni ponti di stagno tra pin adiacenti procedendo comunque con il saldatore a stilo tradizionale, una lente di ingrandimento, e una mano ferma.

Gli sforzi

I risultati

Dopo 5 mesi di sperimentazioni, misure di fattori di qualità e revisioni di progetto sia sullo sbroglio che sul dimensionamento fine dei componenti critici, su tre generazioni di prototipi, la cobra può dirsi pienamente promossa ad ottimi voti e finalmente disponibile per tutti gli interessati a replicare le prestazioni che ho potuto ottenere, e che potete visionare sui video della proxxon al lavoro. 5 mesi di gestazione, ma il parto mi soddisfa: non credo nessuno sia mai riuscito a farci stare elettronica bipolare chopping 2A di ultima generazione per 5 assi, 2 relé, 5 input digitali, segnali di ingresso della parallela tutti bufferizzati da chip logici, tutto su una eurocard compatta e inscatolata elegantemente, dalle prestazioni eccezionali. Fa sempre piacere arrivare per primi ad una innovazione tecnologica.

Se sulla proxxon MF70 ho montato motori da 0,8Nm e 1,0Nm azionati dalla cobra, il top delle prestazioni della cobra è ancora oltre, e l'ho sperimentato con i motori da 1,2Nm / 1,8A bipolari, nuovi di fabbrica (il numero di serie indica gennaio 2007 come data di produzione!!!): tanto per fare una prova, ne ho messo uno su rumorella: la macchina è passata dai 130mm/min in rapido e 80mm/min in lavorazione che otteneva col cnc611, a 1000mm/min con ancora riserva di coppia per spingere e vincere un simpatico braccio di ferro, pur appesantita da bulloni e viti che avevo a portata di mano e ho postato sulla tavola. Anche i nuovi motori fanno la loro parte, poiché la tecnologia oltre che sulla sofisticatezza ed efficienza elettrica dei circuiti integrati, migliora anche sul fronte dei materiali ferromagnetici impiegati nella costruzioni dei motori, e le nuove leghe scoperte, che non esistevano 10 anni fa, consentono una magnetizzazione permanente del rotore dei passo-passo più forte e una entrata in saturazione più tarda dei nuclei: campo magnetico più forte, più coppia meccanica da trasferire alla macchina movimentata.