Das Trinamic TMC2209 Shield von Jan Neumann verleiht dem Arduino UNO-Schrittmotor Superkräfte zur Steuerung

Jan 10, 2024

Der Maker und Software-Engineering-Student Jan Neumann hat ein Arduino UNO-Shield gebaut, das die Arbeit mit der Schrittmotorsteuerung Trinamic TMC2209 erleichtern soll – komplett mit Befestigungslöchern, um die Platine direkt an einem Motor zu befestigen.

„[Dies ist] ein Entwicklungsboard zum Testen des Schrittmotor-Controllers Trinamic TMC2209 auf einem Arduino UNO“, schreibt Neumann über sein Board-Design, das mit jedem Entwicklungsboard kompatibel sein sollte, das den Arduino UNO-Pinabstand verwendet – einschließlich des neuen 32-Bit Arduino UNO R4. „Dieses Board sollte alle Optionen und IOs [Ein-/Ausgänge] abdecken, die Trinamic für seinen TMC2209 bereitstellt.“

Der TMC2209 von Trinamic wurde für den leisen Betrieb von Zweiphasen-Schrittmotoren entwickelt und nutzt den firmeneigenen StealthChop2-Chopper, um die Effizienz zu steigern und den Geräuschpegel auf einen Wert zu senken, den das Unternehmen als „geräuschlosen Betrieb“ bezeichnet. Integrierte Leistungs-MOSFETs unterstützen Motorströme bis zu 2 A Effektivwert (RMS) und der SpreadCycle des Unternehmens unterstützt „hochdynamische Bewegungen“, wobei StallGuard4 eine sensorlose Referenzierung bietet.

Kurz gesagt, es ist ein beeindruckender Chip – und Neumanns Schild macht den Einstieg so einfach wie möglich. „Alle TMC2209-Pins sind mit digitalen Pins des Arduino verbunden“, erklärt Neumann seinen Entwurf. „[Es gibt einen] XT30-Stromanschluss [mit einem] Spannungsquellenwähler, Arduino VIN oder XT30. TVS-Dioden auf den 5-V- und 28-V-Leitungen des TMC2209. Verschiedene Verkabelungsschemata für den JST-Motoranschluss (was für ein Chaos das immer war). UM DIE RICHTIGEN PHASEN ZU ERHALTEN!) Verschiedene Stromeinstellungen mit Lötbrücken wählbar, oder auch ein benutzerdefinierter Widerstand ist möglich. [Und eine] Reset-Taste für Arduino + Power-LED.“

Das Board ist in der Arduino-Shield-Tradition so konzipiert, dass es auf den unregelmäßig angeordneten Stiftleisten des Arduino UNO und kompatibler Mikrocontroller-Boards sitzt und über Montagelöcher für einen Schrittmotor verfügt, um die Gesamtfläche des Projekts zu reduzieren. Die Kosten für Produktion und Montage dürften bei etwa 50 Euro pro fünf Platinen liegen, schätzt Neumann.

Die Hardware-Designdateien und eine Beispielprojektdatei wurden unter einer nicht näher bezeichneten Open-Source-Lizenz auf GitHub veröffentlicht.