In un sito dedicato alla realizazione di controlli elettronici per cnc hobbistiche, non potevano mancare delle pagine in cui si descrive con i dovuti particolari, come avviene il controllo di una macchina cnc, come e costituita la catena di gestione che và dal PC alla macchina cnc che esegue la lavorazione.

La catena hardware di gestione elettronica

Normalmente in una cnc hobbistica controllata tramite gestione da porta parallela , la catena hardware é cosi composta.

Il PC

Questo puo essere un qualsiasi PC con sistema operativo DOS - Windows - LINUX - MAC (poche applicazioni per questi due ultimi ) su cui si eseguono software capaci di gestire la macchina cnc tramite le porte "hardware reale non semplici driver software " disponibili sul pc stesso.

Porta LPT

La comune porta parallela utilizzata per le stampanti. In questo caso il pc tramite la LPT ed eventuale interfaccia di protezione e adattamento segnali , gestisce direttamente i segnali di pilotaggio motori ed eventuali ingressi uscite ausiliarie come relè , finecorsa, pulsanti di emergenza, o tastatore.

Porta RS232

Su alcuni sistemi é utilizzata la porta seriale, in questo caso é necessaria una scheda convertitore di formato da seriale a parallelo dei segnali inviati, oppure schede capaci di elaborare e interpretare direttamente il G-code inviato dal programma sul pc e gestire le linee di I/O verso il pilotaggio motori.

Interfaccia di protezione e adattamento segnali

Elemento fondamentale per quanto rigurda l'interfacciamento dei segnali di I/O da e verso il pc.

Al riguardo e bene fare una premessa;

spesso i livelli logici dei segnali in uscita dalla porta parallela del pc non rispettano o sono al limite di quello che é lo standard per i segnali su questa porta, che dovrebbero essere TTL (transistor -transistor -logic) compatibili.

Sopratutto nei PC portatili questi segnali sono al limite delle tensioni dello standard TTL é sopratutto non capaci di erogare correnti sufficienti al corretto pilotaggio degli stadi elettronci a valle della porta LPT.

La suluzione adottata per interfacciare la porta LPT agli stadi elettronici a valle, rispecchia due scuole di pensiero.

1 ) Interfacce dotate di optoisolatori per separare galvanicamente i segnali in ingresso/ uscita dalla porta LPT, comportano diversi inconvenienti , primo tra tutti, non risolvono o risolvono parzialmente il problema delle basse correnti e tensioni in uscita sui pin della porta LPT, la quale e costretta ad alimentare direttamente i led degli optoisolatori che in caso di correnti o tensioni non sufficienti , portano gli optoisolatori a deformazioni delle forme d'onda dei segnali in uscita e cosa ancora piu grave a limitazioni come frequenza massima dei segnali di pilotaggio. Questa soluzione spesso viene adottata quando il produttore di periferiche che si collegano alla porta LPT, privilegia la salvaguardia della sua irresponsabilita in caso di malfunzionamenti o guasti della porta parallela o del pc stesso, e non intende in nessun caso andare incontro ad accuse di danno arrecato dall'utilizzo del suo prodotto.

2) Interfacce bufferizzate con circuiti integrati ( IC ) creati appositamente per l'interfacciamento di periferiche diverse.

Questa soluzione tecnicamente é la piu valida, le altissime resistenze alle correnti inverse delle uscite di questi IC rendono impossibile un eventuale ritorno di corrente (anche a tensioni e correnti elevate ) verso la porta LPT. In ingresso ed uscita di questi IC sono spesso previsti circuiti squadratori e ricondizionatori di segnale, che permettono un ampio margine di errore nei livelli logici dei segnali uscenti dai pin porta parallela, alcuni IC prevedono anche un filtraggio di eventuali ondulazioni dei segnali stessi. Consumano pochissima corrente in confronto agli optoisolatori e non hanno bisogno di componenti esterni per regolare il livello dei segnali in uscita. La frequenza di lavoro é spesso anche piu alta di quella dei segnali della porta LPT, il che si traduce in prestazioni ottimali, limitate solo dalla velocita di invio dati da parte del software e/o sistema operativo utilizzato.

I Driver di potenza

I drivers motori sono azionamenti di potenza, il cui compito é di convertire i segnali di passo / direzione inviati tramite lpt o altra porta, nel pilotaggio delle fasi motore , in modo da far compiere al rotore motore uno spostamento rotazionale, proporzionale al numero di impulsi (step) inviati al driver.

Lo spostamento che il driver fa eseguire al rotore motore, per ogni segnale di step ricevuto é in funzione della modalita con cui il driver gestisce le fasi del motore.

In modalità passo intero, il motore compie una rotazione di N gradi in base al numero di passi per giro completo che il motore stesso riesce a fare, normalmente un buon motore passo passo esegue 200 passi per compiere un giro completo del suo rotore (1.8 gradi di rotazione per passo), ma esistono anche motori con piu o meno alto numero di passi giro.

Pin porta LPT di ricezione dati verso il pc (input)

La porta parallela del pc oltre a permettere l'invio di dati in uscita, permette anche l'ingresso di dati su alcune linee (pin specifici), queste linee sono normalmente sfruttate dai software di controllo cnc , per rilevare eventi e condizioni di stato della macchina cnc stessa, ad esempio la rilevazione di interruttori o contatti di fine corsa, i contatti di sonde tastatore, oppure semplicemente un pulsante di arresto di emergenza.

Pin porta LPT di invio dati verso l'esterno (output)

Alcune linee della porta LPT sono dedicate all'invio di segnali alle periferiche collegate. I software cnc sfruttano queste linee per gestire; rotazione e verso di rotazione dei motori, relé o altri dispositivi di controllo, necessari al corretto funzionamento della macchina cnc.

La disposizione dei segnali sulla porta LPT é la seguente (connettore sul pc visto da fuori)

I pin contrassegnati da un trattino sopra il nome, possono essere utilizzati sia come sergnali di input che di output.

La macchina pantografo fresa cnc verra descritta in un'altra pagina