TRINAMIC TMCM-1070 步进电机模块使用说明书

硬件版本 V1.00 | 文档修订版本 V1.13 • 2022-JAN-07
TMCM-1070 是一款易于使用的步进电机驱动器模块。该模块通过步进和方向接口进行控制。一个配置引脚可在 StealthChop™（用于绝对静音电机控制）和 SpreadCycle™（用于高速控制）之间选择当前控制模式。TTL UART 接口允许通过 TMCL™-IDE 进行更高级的配置和永久参数存储。

特征

供应量tage +9 至 +24V DC
步进和方向界面
MicroPlyer™ 至 256 µ 步
StealthChop™ 静音 PWM 模式
SpreadCycle™ 智能混合衰减
StallGuard2™ 负载检测
CoolStep™ 自动。电流缩放
UART配置接口

应用

实验室自动化
制造业
机器人
工厂自动化
数控系统
实验室自动化

简化框图

特征

TMCM-1070 是一款易于使用的步进驱动器，具有最先进的功能集。它高度集成，操作方便。TMCM-1070 可与简单的步进和方向接口一起使用，并可使用 TTL UART 接口进行配置。stallGuard2 和 coolStep 可通过 TTL UART 接口进行配置，默认情况下处于禁用状态。

一般特征
主要特点

供应量tag+9V 至 +24V DC
1.2A RMS 相电流（约 1.7A 峰值相电流）
最高微步分辨率，每整步高达 256 微步
MicroPlyer™ 微步进插值器用于通过低频 STEP/DIR 接口获得更高的微步进平滑度

已安装外壳和电机
永久板载参数存储
简单步骤和方向模式
无噪音 StealthChop™ 斩波模式，适用于低速至中速
高性能 SpreadCycle™ 斩波模式
使用 StallGuard2™ 进行高精度无传感器负载测量
自动电流缩放算法 CoolStep™ 可节省能源并使驱动器保持凉爽

光学隔离输入

步进和方向接口，输入频率高达 45kHz

启用驱动器 H 桥的上电/断电输入
模式选择输入可在两种斩波模式之间切换

TTL UART接口

TTL电平UART接口用于参数配置
接口速度 9600-115200 bps（默认 9600 bps）
基于 TMCL 的在线配置和永久参数设置协议
用于固件更新的引导加载程序

TRINAMIC 的独特功能
隐形砍™
stealthChop 是一种非常安静的低速和中速运行模式。它基于电压模式 PWM。在静止和低速时，电机绝对无噪音。因此，stealth-Chop 操作的步进电机应用非常适合室内或家庭使用。电机在低速下绝对无振动运行。使用 stealthChop，电机电流通过驱动某个有效电压来施加tage 进入线圈，使用 voltag模式 PWM。除了调节 PWM 音量外，无需进行其他配置tage 产生电机目标电流。

图 1：使用 stealthChop 的电机线圈正弦波电流（用电流探头测量）

传播周期™
spreadCycle 斩波器是一种高精度、基于磁滞且易于使用的斩波器模式，可自动确定快速衰减阶段的最佳长度。有多个参数可用于优化斩波器以适应应用。与其他电流控制斩波器算法相比，spreadCycle 提供最佳的零交叉性能，从而实现最高的平滑度。真正的目标电流被输送到电机线圈中。

失速卫士2
StallGuard2 是一种高精度无传感器负载测量方法，使用电机线圈的反电动势。它可用于失速检测以及在低于电机失速负载的其他用途。StallGuard2 测量值在负载、速度和电流设置范围内呈线性变化。在最大电机负载下，该值达到或接近零。这是电机最节能的运行点。

酷步
coolStep 是一种基于通过stallGuard2 进行的负载测量的负载自适应自动电流调节。coolStep 可以根据负载调整所需电流。能耗可降低多达 75%。coolStep 可以节省大量能源，尤其是对于负载变化或高占空比运行的电机。由于步进电机应用需要以 30% 到 50% 的扭矩储备工作，因此即使是恒定负载应用也可以节省大量能源，因为 coolStep 会在需要时自动启用扭矩储备。降低功耗可使系统保持较低温度，延长电机寿命，并降低成本。

订购代码

订购代码	描述	尺寸（长x宽x高）
TMCM-1070	无电机的控制器/驱动器模块、+24V DC、TTL UART 接口（默认 9600bps）、S/D 接口、使能、模式选择	42 毫米 x 42 毫米 x 12 毫米

表 1：订购代码模块

订购代码	描述
TMCM-1070-电缆	适用于 TMCM-1070 的电缆束。包含： 1x 电机连接器电缆线束，带 4 针 JST PH 母连接器 1 个用于 I/O 连接器的电缆线束，带 9 英寸 JST PH 母连接器
TMCM-卡米诺-夹	用于 TMCM-1070 基本模块的自粘式顶帽导轨安装夹（不适用于 PANdrive 版本 PD42-x-1070）
TMCM-卡米诺-AP23	铝制适配板套件，用于将 TMCM-1070 基本模块安装到 NEMA23 尺寸电机上（不适用于 PANdrive 版本 PD42-x-1070）
TMCM-卡米诺-AP24	铝制适配板套件，用于将 TMCM-1070 基本模块安装到 NEMA24 尺寸电机上（不适用于 PANdrive 版本 PD42-x-1070）

机械和电气接口

TMCM-1070 尺寸和重量
TMCM-1070 的尺寸约为 42mm x 42mm x 12mm。有两个 M3 螺钉安装孔，用于将 TMCM-1070 安装到 NEMA17 步进电机上（螺钉/螺纹长度取决于电机尺寸）。

订购代码	L 单位：毫米	重量（克）
TMCM-1070	12 ±0,2	≈ 32

表3：TMCM-1070的长度和重量

安装注意事项
TMCM-1070 设计为可安装在 NEMA17 电机背面。或者，也可以独立安装。

注意
散热考虑
如果未安装到电机上，请注意适当的冷却。电子设备具有过热关机功能，但过高的温度可能会损坏电子设备或系统。

顶帽式导轨安装
为了将驱动器安装在顶帽导轨上，TRINAMIC 提供了一个安装顶帽导轨夹。订购代码见表 2。

连接器和 LED

电机连接器

针号	引脚名称	描述
1	A1	电机A相脚1
2	A2	电机A相脚2
3	B1	电机B相脚1
4	B2	电机B相脚2

表 4：电机连接器引脚

注意
运行期间请勿连接或断开电机！电机电缆和电机电感可能导致电压tag当电机在通电时断开（断开）连接时，e 会出现尖峰。这些卷tage 峰值可能超过 voltag驱动器 MOSFET 的极限可能会对其造成永久性损坏。因此，在连接（断开）电机之前，务必关闭或断开电源。

I/O 连接器

针号	引脚名称	描述
1	地线	电源接地，也用于 USB 串口转换器接地
2	V+	供应量tage（VDD) +9V 至 +28V 直流
3	目录	S/D接口光隔离方向输入
4	步	S/D接口光隔离阶跃输入
5	EN	电机驱动器 H 桥的光隔离使能输入
6	劈	光隔离斩波模式选择输入
7	通讯	光耦合器共阳极或阴极，连接到地或VCCIO（3.3V至6V - 更高的电压tag可以使用额外的外部电阻）
8	接收数据	TTL电平UART接收线，配合USB转串口TXD线连接PC使用
9	发送端	TTL电平UART传输线，配合USB转串口线RXD线连接PC

注意
供应量tag缓冲/添加外部电源电容器
建议使用足够缓冲的电源或在 V+ 和 GND 之间连接外部电解电容器以确保稳定运行。
建议将大尺寸的电解电容器连接到 TMCM-1070 旁边的电源线。

电解电容大小的经验法则：C = 1000 µF ∗ ISUP P LY
PD42-1070 配备约 40µF 的板载陶瓷电容器。

注意
电源输入没有反极性保护！
该模块将短路任何反向电源卷tag并且电路板上的电子设备将会被损坏。

注意
上电顺序
TMCM-1070 必须在禁用驱动程序的情况下启动tag仅 e。根据您的配置，EN 输入应在逻辑上处于 OFF（EN 输入可以打开或处于相同音量tage 级别作为 COMM 输入）。

TTL UART 连接

要通过 TTL UART 接口连接到主机 PC，我们建议使用从 TTL-UART（5V）到 USB 接口的 USB 串行转换器。

与主机 PC 通信，例如amp当使用 TRINAMIC 的 TMCL-IDE 时，是通过转换器驱动程序安装的虚拟 COM 端口完成的。
有关 TMCL-IDE 和最新版本的更多信息，请参见此处： www.trinamic.com

转换器电缆必须连接到 I/O 连接器的引脚 1、8 和 9 (GND、RXD、TXD)。

注意默认波特率
默认波特率为 9600 bps。
在引导加载程序模式下，波特率为 115200 bps。

信息 USB 至 UART 转换器
例如amp例如，FTDI 的 TTL-232R-5V 可与该模块配合使用，并且已通过测试。有关此转换器的更多信息，请访问 FTDI web地点： www.ftdichip.com

注意 5V TTL UART 电平
TTL UART 接口工作在 5V 电平。选择 USB 连接的转换线时要特别小心。

状态指示灯
TMCM-1070 有一个绿色状态 LED。请参阅图 7 了解其位置。

状态	描述
闪烁	MCU 激活，正常运行
常驻	引导程序模式
离开	关闭电源

表 6：LED 状态描述

功能描述

典型应用接线
按照下图所示连接 TMCM-1070。

将电源连接到 V+ 和 GND。
将步进和方向信号连接到运动控制器。
上电时，EN 输入必须为逻辑 o˙（= 驱动器的tage 已禁用）！
可选：将 UART 连接到具有 5V 逻辑电平的 TTL UART 接口。要配置 TMCM-1070 连接，请启动 TMCL-IDE 并使用参数化工具。有关详细说明，请参阅 TMCM-1070-固件手册。

笔记
TTL UART接口非光电隔离，需要5V电平信号。
尽管如此，它为 TMCM-1070 提供了基本的 ESD 和轨到轨信号线保护。

具有共阳极输入的光隔离输入
TMCM-1070 的控制输入是光隔离的（不是 TTL UART 接口）。所有光耦合器共享一个共阳极 (COMM) 输入，如上图所示。

典型体积tagCOMM 输入端的电压为 5V。然而，3.3V 或 voltag高于 5V 的电压也可以使用，只要通过光耦合器的发射极的电流在 5mA 到 20mA 之间。对于 3.3V 操作，必须仔细选择控制器的 I/O 端口、实际输出电压tage、I/O口的串联电阻，用户必须保证通过光耦合器发射极的电流在5mA到20mA之间。

笔记
步进脉冲宽度
当 COMM 输入接地时，步进脉冲的宽度应在 2µs 和 4µs 之间，以实现最大步进频率。
例如，采用较大的步进脉冲宽度amp50% 占空比来自频率发生器，最大输入频率将较低，约为 9kHz。当 COMM 输入连接到 +5V 时，需要更长的步进脉冲。

TMCM-1070 中的串联电阻为 270mOhms。对于 voltag当电压高于 5V 时，每个输入都需要额外的外部电阻 Rexternal 来限制电流。请参阅表 7 以了解额外的外部电阻值。

通讯卷tag电子 (V)	值 R_外部的 (Ω)
3.3	–
5	–
9	300
12	500
15	700
24	1K5

笔记
外部选择
选择额外的外部电阻时要小心。电阻类型必须具有“匹配功率额定值”。这取决于电压tage 用于 COMM 输入。

具有共阴极输入的光隔离输入
TMCM-1070 内的光耦合器是双向类型（AC/DC）。因此，COMM 也可用作共阴极连接，与高侧（pnp 型）开关连接，而不是低侧（npn 型），如前面的图 10、9 或 8 所示。

输入逻辑
光电隔离输入的逻辑取决于共阳输入或共阴输入，下表列出了 CHOP 输入的逻辑和 EN 输入的逻辑。

	通信=3.3。。。 5V （共阳极）	通讯=接地（共阴极）
斩波=接地	传播周期	隐形斩
斩波=3.3。。。 5V	隐形斩	传播周期
EN=接地	电机使能	电机禁用
EN=3.3...5V	电机禁用	电机使能

热行为
TMCM-1070 的默认配置参数设置为指定的最大电流 1.2A rms / 1.7A 峰值。
通常，在此额定电流设置下，步进电机和驱动器电子元件会变热。如果不冷却电机，则无法保证在最大电流下持续运行，因为步进驱动器会因其内部过热保护而关闭，直到温度降至阈值以下。

笔记
以最大电流设置操作
对于台式测试和应用启动，应降低电流或配置 coolStep 功能以将发热保持在合理水平。尤其是在没有其他电机冷却选项的情况下。
为了在最大电流下正常、连续运行，电机法兰必须安装到应用机械接口上并保持良好的接触。

操作额定值和特性

绝对最大额定值

范围	分钟	最大限度	单元
供应量tage	+9	+28	V
工作温度	-30	+40	°C
电机线圈电流/正弦波顶峰		1.7	A
连续电机电流（有效值)		1.0	A

注意
切勿超过绝对最大额定值！超过“绝对最大额定值”所列值的应力可能会对设备造成永久性损坏。这只是应力额定值，并不表示设备在这些条件下或高于本规范操作列表中所列值的任何其他条件下能够正常工作。长时间暴露在最大额定值条件下可能会影响设备可靠性。
保持电源电压tage低于+28V上限！否则电路板电子器件将严重损坏！特别是，当选定的操作卷tage 接近上限，强烈建议使用稳压电源。

电气特性（环境温度 25° C）

范围	象征	分钟	类型	最大限度	单元
供应量tage	V DD	9	24	26	V
电机线圈电流/正弦波顶峰（斩波器调节，可通过 TTL UART 接口调节）	I线圈峰	0		1.7	A
连续电机电流（有效值)	I线圈有效值	0		1.2	A
电源电流	IDD		« ICOIL	1.4∗I_COIL	A

I/O 额定值（环境温度 25° C）

范围	象征	分钟	类型	最大限度	单元
COMM 输入电压tage	V通讯	3.3	5	6	V
光隔离 I/O 的输入频率	fin			45	千赫
TTL UART输入音量tage	V生存时间_IN		5	5.5	V
TTL UART低电平转换器tage	V直通车_L	0		1.75	V
TTL UART高电平转换tage	V生存时间_H	3.25		5	V

TTL UART输出电压tage

V生存时间_出去

功能特性

范围	说明/值
控制	带步进、方向、启用和斩波模式开关的 4 线接口
步进脉冲宽度	步进脉冲宽度应在2µs 和 4µs 为最大频率。例如，步进脉冲宽度越大，amp当占空比为 50% 时，频率发生器产生的最高输入频率会较低，约为 9kHz。
沟通	用于配置的 2 线 TTL UART 接口，9600-115200 bps（默认 9600 bps）
驾驶模式	spreadCycle 和 stealthChop 斩波模式（可通过 CHOP 输入选择），使用 stirGuard2 和 coolStep 自适应自动电流降低
步进分辨率	全步、1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64、1/128、1/256 步，默认为 1/16，内部插值为 1/256

其他要求

规格	说明或值
冷却	自由空气
工作环境	避免灰尘、水、油雾和腐蚀性气体，不结露，不结霜
工作温度	-30° C 至 +40° C

本手册中使用的缩写

缩写	描述
通讯	共阳极或共阴极
集成开发环境	集成开发环境
引领	发光二极管
有效值	均方根值
TMCL	TRINAMIC 运动控制语言
生存时间	晶体管晶体管逻辑
通用异步收发器	通用异步收发器
USB	通用串行总线

表 13：本手册中使用的缩写

数字索引

使用 stealthChop 的电机线圈正弦波电流（用电流探头测量）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
spreadCycle 原理 ...................................................................................................... 4

stallGuard2 负载测量作为负载的函数 . . . . . . . . . . . . . . 5
能源效率 Examp乐与 coolStep 5
TMCM-1070 顶部 view 机械尺寸....................................................................................................................................................7
TMCM-1070 顶帽式导轨安装夹amp带模块的 le . . . . . . . . . . . . 8

TMCM-1070 连接器（引脚 1 以红色突出显示）. . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5V 输入的典型应用场景 . ...
输入采用共阳极输入，3.3V 至 6V。......................................................................................................................13

输入采用共阳极输入，电压 >5V 至 24V . . . . . . . . . . . . . 14

表索引

订购代码模块 . . . . . . . . . . . 6
电缆束订购代码 . . . . . . . . . 6

TMCM-1070 长度和重量 . . . . 7
电机连接器引脚连接 . . . . . . . 9
I/O 连接器引脚排列 . . . . . . . . . . 10
LED 状态描述 . ...

附加电阻参考值. 14
电气特性....................................................................................16
光电隔离输入和 TTL UART 接口的操作额定值。17
功能特点. ...

其他要求和特性 . ...
本手册中使用的缩写。。 18
硬件修订。。。。。。。。。。。 23
文件修订。。。。。。。。。。。 23

补充指令

生产者信息

商标名称和符号
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附属文件及工具
本产品文档与其他工具包、固件和其他项目相关和/或关联，如产品页面所示： www.trinamic.com

修订历史

硬件版本

版本	日期	作者	描述
1.00	09.06.2016	BS	第一个版本。

表 14：硬件版本

文档修订

版本	日期	作者	描述
1.00	26.06.2016	BS	初始版本。
1.10	27.10.2017	GE	更新/更正了电流额定值、数字输入额定值和图纸。更正了 9600bps 的通信速度默认值。
1.11	2021 年 03 月 XNUMX 日	OK	关于 EN 输入的通知已更正。
1.12	2021-SEP-03	OK	关于步进脉冲长度延长的通知。
1.13	2022 年 07 月 XNUMX 日	OK	新部分 5.4.

下载自艾睿网.

文件/资源

TRINAMIC TMCM-1070 步进机模块 [pdf] 使用说明书
TMCM-1070，TMCM-1070 步进机模块，TMCM-1070 模块，步进机模块，步进机，步进机模块，模块

参考

用户手册

TRINAMIC TMCM-1070 步进机模块

产品使用说明

TMCM-1070 硬件手册