Correções na controladora TB6560

Em 26 de Janeiro de 2013


Verdade seja dita, a controladora chinesa baseada nos chips TB6560, não é sensacional, mas é "usável" em muitos casos. Levando em conta o preço, cerca de 1/3 de um kit médio de drivers, ela é bem atraente pelo menos para os hobbystas e curiosos que não querem investir grandes recursos para "brincar" um pouco com CNC.

Falando rapidamente sobre a placa, ela é um misto de controladora + drivers (com versões de 3, 4 ou 5 drivers) numa única placa. Temos ainda controle do Spindle, sensores de fim de curso, botão de emergência e possibilidade de incluir display e joystick. Ou seja, uma solução completa, ainda que modesta e barata para um CNC. Claro que pelo custo quase irrisório ela tem problemas e pelo menos alguns deles são descritos aqui com sugestões de MODs que com certeza darão uma melhorada na placa, mesmo que aparentemente ela esteja funcionando bem.

1 - Capacitor do OSC

Esse capacitor gera o clock para o CI controlador Toshiba TB6560 (dai o nome da placa) e originalmente ele é de 1000pF. Segundo o datasheet do CI, ele poderia estar entre 100pF e 1000pF, o que estaria ok, porém a frequencia de trabalho do CI fica em apenas 44khz exigindo pulsos maiores (pelo menos 90uS) a partir do PC para controle dos motores. Na prática isso quer dizer que o "teto" para velocidade dos motores é mais baixo antes dele começar a perder passos. Colocando o capacitor de 100pF a frequencia sobe para 400Khz o que significa necessidade de pulsos menores (cerca de 10uS), logo, a possibilidade de aumento do teto, conseguindo um ganho na velocidade dos motores sem muito esforço de nossa parte.


Na foto acima já com os capacitores trocados, um pra cada controlador, na parte de baixo da placa. Logo após a troca já nos testes de movimentação dos eixos, notei que o meu Z passou a funcionar lisinho. Ele antes BERRAVA, literalmente, e passou a funcionar muito silencioso, mesmo antes de eu fazer qualquer modificação nas configurações do Mach 3. Após checar o correto funcionamento subi as velocidades em cerca de 25% e minha máquina aceitou bem as novas configurações, sem gritar e nem peder passos. Talvez eu conseguisse até mais velocidade se eu perdesse mais algum tempo fazendo mais testes, mas para meu uso a velocidade já está de bom tamanho.

2 - Acoplamente Ótico

Um das especificações oferecidas pela TB6560 é que ela se propõe a ter entradas isoladas na porta paralela, protegendo então o micro contra um possivel curto na controladora. A proposta é boa, mas falha porque o Terra é o mesmo, tanto na placa quanto na interface paralela. Bem, o "isolamento" propriamente dito se dá por opto-acopladores que nada mais são do que um LED e um foto-transistor montado num mesmo invólucro. De um lado quando fazemos o LED acender, a resistência do outro lado baixa por causa do foto-transistor funcionando como uma "chave ótica".

Pois bem, o problema é que entre o pulso da porta e o pino de controle do CI temos uma rampa de subida do sinal gerado pelo opto-acoplador e muitas vezes ele chega atrasado, fazendo a máquina perder passos ou dar o passo na direção errada. Nas imagens abaixo, baixadas do forum CNCZone, mostram o problema.


Na segunda imagem é possivel notar que a máquina só teria mudado de direção após o pulso de clock, gerando um passo errado.

A solução é simples mas ao mesmo tempo meio drástica: retirar o opto-acoplador. Eu não me importei porque como eu disse inicialmente a controladora já não é mesmo completamente isolada e entre a porta paralela e o resto do circuito ainda temos um buffer 74HS14 que bem ou mal também está isolando a porta. Vi uma outra solução onde adicionaram mais um buffer 74HC14 após o original da placa, mas ter uma ou duas peças entre a paralela e o CI, pra mim, não faz diferença. :D

Retirei os optos "problemáticos" da placa que são os de direção e pulso de clock, lembrando que é um deles pra cada eixo, logo, total de seis optos e fiz uma ligação direta no próprio soquete utilizando um pequeno pedaço de fio rígido. Simples e eficaz.


O outros optos são de enable de cada eixo que ficam ligados o tempo todo e os dos sensores que não influenciam no problema, não precisando serem retirados.


Sem o opto os sinais chegam no tempo certinho, como podemos ver na imagem acima.

3 - Diodo de proteção do rele

Quando a bobina de um rele é desenergizada pode ser gerado por indução uma tensão chegam a níveis bem altos, então é comum colocar um diodo polarizado inversamente à ligação do rele para proteção do resto do circuito. Se essa tensão é gerada no desarmamento, como o diodo estará posicionado no mesmo sentido, ele terá baixa resistência, absorvendo a tensão. O problema na TB6560 é que o projetista simplesmente esqueceu o diodo. Basta soldá-lo por baixo da placa na bobina do rele, percebendo o lado correto da polarização do diodo. Guie-se pela foto abaixo, mas desconsidere o fio laranja soldado que faz parte do artigo do Controle da Tupia.






Enfim, todas as mudanças propostas são muito fáceis de serem feitas e melhoram sensivelmente a controladora TB6560. Então, pegue seu ferro de solda e mãos à obra.

Para referências disponibilizo também o esquema da placa e o datasheet do Toshiba TB6560.

Em 28 de Fevereiro de 2013

Tinha esquecido completamente de incluir manual da placa, que inclusive tem toda a configuração para o Mach 3 e um pequeno resumo das ligações do cabeamento da controladora.







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