Дешевая плата для внешних драйверов или адаптируем cnc shield v3 для MKS Sbase

Минусом контроллера MKS Sbase являются встроенные драйверы - поменять их возможно только при помощи внешних плат-расширителей. Подробно такой способ подключения уже описал уважаемый dagov.

Сами платы легко находятся на али, но стоимость комплекта из 4 штук неприлично высокая за элементарную схемотехнику. В качестве альтернативы решил приспособить Arduino CNC Shield V3 - готовое посадочное место под 4 драйвера, разведенное питание, компактное расположение (позволит одним 40мм вентилятором накрыть все радиаторы) и низкая цена. На данную платформу планирую установить едущие TMC2208.

Общая схема с пинами:

Распиновка выходов на внешние шаговые двигатели Sbase (взято отсюда):

Первое, на что следует обратить внимание - у sbase сигнал enable (подробнее про управляющие сигалы драйверов шаговых двигателей советую почитать у eta4ever) для каждого драйвера собственный, а на cnc shield сигнал enable всех драйверов общий. В данном случае это не проблема, так как драйверы включаются и отключаются одновременно.

Традиционные грабли.

На первый взгляд, по схеме все подключается хорошо и просто - от неиспользуемого концевика sbase берутся 5 вольт и GND, к клеммам питания подводится питание с БП. Подключил один драйвер и двигатель на внешнюю плату, запустил перемещение. Не работает.

Разбираюсь с распиновкой драйвера:

Мультиметром прозвонил прозвонил все линии. Ток в нужном количестве поступает и на логику драйвера кроме пина Enable. На нем откуда-то 5 вольт (напоминаю, контроллер оперирует логикой с высоким уровнем в 3.3 вольта!).

Смотрим логическую схему:

Слева сверху замечаем что сигнал Enable подтянут к +5 вольт через резистор 10 кОм. Получается следующее - когда Enable неактивен, sbase на него выдает +3.3 вольта (высокий уровень). Когда активируются драйверы, на выходах Sbase 0 вольт, однако из-за подтяжки на cnc shield к +5V на пинах Enable драйверов +2.6 вольта, чего достаточно чтобы драйверы считали что им еще работать нельзя. (тут мне сильно повезло, что не спалил чип sbase фактически подав на него +5 вольт).

Проверил схему, вместо резистора 10 кОм кто-то “добрый” впаял 120 Ом:

Выпаял резистор, поменял на 10 кОм.

Для согласования логических уровней необходимо перевести питание логической части драйверов на 3.3 вольта. Сделал это установкой линейного стабилизатора на 3.3 вольта LM1117 3.3 в корпусе ТО-220.

Переделка.

Sbase позволяет переключать ток концевиков с 3.3 на 5 вольт. Самое простое решение без дополнительной пайки - выставить джампер питания концевиков на 3.3 вольта. Увы, мне такой вариант не подходит - стоит BLTouch, который не умеет питаться от 3.3 вольт.

Джампер справа внизу:

ВНИМАНИЕ! С этого момента маркировка линий cnc shield 5V и 3.3V не будет соответствовать действительности. Прежде чем что-то куда-то подключать перепроверяйте схему подключения!

Сложились два фактора - было лень придумывать пайку проводов + на шилде нашлись пины в идельной последовательности для подключения стабилизатора.

Линия +3.3V фактически не используется шилдом, ее использовал для подачи входного напряжения на стабилизатор.

Линия +5V питает логику драйверов. На нее будет приходить 3.3 вольта через линейный стабилизатор.

Получается следущая схема подключения:

В рельной жизни это выглядит так:Получается, что на линии промаркированной +5V у нас будет реальных 3.3 вольта, а на линии +3.3V будет реальных 5 вольт.

После подключения и проверки получаем питание всей логики драйверов от дружелюбных к чипу Sbase 3.3 вольт.

Так же, настоятельно рекомендую удалить кнопку RESET с платы, ибо нажатие на нее приводит к короткому замыканию в логической части питания:Подключение.

ВНИМАНИЕ! Прежде чем подключать плату к контроллеру, настоятельно рекомендую подключить к какому-нибудь тестовому блоку питания и мультиметром проверить ток. Ошибка при сборке может привести к выходу из строя контроллера, блока питания или даже к пожару. Автор не несет ответственности за возможные нежелательные последствия.

Подключаем все к Sbase (простите за мой paint):

С первого драйвера подключаем пины Enable, Step, Direction.

С остальных только Step и Direction так как сигнал Enable у нас теперь общий.Подключил, проверил - заработало.

Так же данная схема позволяет подключить отдельный блок питания для двигателей. К примеру, переключить двигатели на 24 вольта без переделки остальной электроники.

В результате получили бюджетную и доступную альтернативу платам раширения для внешних драйверов, экономию проводов и возможность охлаждать все драйверы одним вентилятором 40мм.

з.ы. Огромное спасибо @Ressi, @GrishkaYoda, eta4ever за помощь