Tutorial instalación y configuración driver Trinamic TMC2130 en RAMPS y MKS GEN 1.4

Instalación y configuración driver Trinamic TMC2130 en RAMPS y MKS GEN 1.4

INTRODUCCIÓN:

Os traigo este tutorial explicando paso a paso como se instalan, preparan y configuran los driver TMC2130, estos driver ya llevan algunos meses en el mercado, pero hasta la salida de la Prusa MK3 no se han visto sus ventajas al descubierto, y parece que están cogiendo algo de «HYPE», los TMC2130 son los últimos driver de trinamic, a diferencia de los TMC2100 y TMC2208 estos llevan conexión SPI a la placa, pero ¿que ventajas tienen respecto al resto de driver?

• Son muy silenciosos igual que los TMC2100
• Llevan StallGuard2 que nos permite hacer el homming sin finales de carrera (En cuanto el motor detecta resistencia manda un pulso al pin DIAG)
• El StallGuard2 es configurable en sensibilidad para adaptarlo a nuestra impresora
• Detectan cuando hay perdida de pasos mediante StallGuard2
• Permiten la regulación de potencia desde el firmware o Gcode
• Tienen un modo híbrido que permite que sean silenciosos a X mm/s y que tengas mas torque a partir de X mm/s (Esto es muy util para impresoras de gran volumen)
• Tienen un modo SpreadCycle que nos permite mas torque constante (Para impresiones rápidas y gran volumen)
• Funcionan interpolados a 1/16 (Placas de 8bits) y llegan hasta 1/256 (Placas de 32bits)
• Detectan sobre-temperatura y te dice en que driver es

preparando los driver

Depende de donde compres estos driver, pueden venir soldados o sin soldar, o peor aun soldados para funcionar sin SPI

Normalmente suelen venir sin soldar así:

Pero si en tu caso vienen soldados, antes de nada tenemos verificar que no este soldado el puente para que funcionen sin SPI, tenemos que comprobar que el puente esta SIN UNIR

Como en esta foto:

soldando los pines

Ahora vamos con la soldadura, en este caso a diferencia de otros driver como los A4988 o DRV8825 el controlador «chip» va hacia la parte de debajo es decir queda mirando hacia la placa, como veis en las fotos yo he aprovechado una ramps que tenia antigua para posicionar los pines y soldarlos rectos (OJO: en esta foto están conectados en sentido inverso en la ramps, tienen que ir el potenciometro mirando hacia la alimentación)

Una vez soldados los pines tienen que quedar así:

CABLEADO Y CONEXIÓN:

Bien tenemos ya nuestros driver soldados y listos para pinchar en la placa, pero ahora viene la parte mas laboriosa que es cablear todos los pines que se usan para SPI y el homming, he hecho unos esquemas con paint para aclarar como va todo conectado, a la derecha he puesto también el numero de pin al que va cada cables por si utilizáis otro tipo de placa que no sea RAMPS o MKS GEN 1.4. En mi caso he utilizado una MKS GEN 1.4 para utilizar una fuente de 24V, pero en el caso de la ramps es exactamente igual, ya que los pines son exactos en ambas placas

ESQUEMA DE CONEXIÓN CABLES COMUNES

ESQUEMA DE CONEXIÓN CS Y ENDSTOP

CUIDADO EN LA RAMPS AL CONECTAR LOS CABLES DE LOS ENDSTOP TENEMOS QUE CONECTARLO EN EL PIN S (El que esta mas pegado al borde de la placa)

Una vez cableado todo, nos debe quedar algo así

En mi caso después de probar todos los ejes con TMC2130 simplifique la instalación y únicamente he dejado TMC2130 en el eje X y en el Y, en el resto de ejes he puesto unos TMC2208, ya que son igual de silenciosos y no voy a usar en Z y E0  StallGuard2

La instalación solos en X Y quedaría así:

Es momento de pinchar nuestros driver en la placa, pero antes de eso para instalar los TMC2130 tenemos que quitar los jumper de CFG 1, 2 y 3 del eje que lleve TMC2130 esto es muy importante por que sino los motores no se moverán y nos podemos volver locos. Si vais a mezclar driver TMC2130 con otro tipo como por ejemplo mi caso que tengo 2130 y 2208 en mi caso tengo quitados los jumper quitados de X Y y todos puestos en Z E0, es decir 2130 todos los jumper fuera y el resto de driver según os pida.

Para orientar correctamente los TMC2130 debemos fijarnos en el potenciometro, este deberá ir mirando hacia la alimentación tanto en la ramps como en la MKS Gen, tal y como comento anteriormente, el controlador «chip» va mirando hacia abajo es decir hacia la placa

configurando firmware marlin

Bueno ya tenemos todo el hardware listo y conectado, es el momento empezar con la configuración en marlin. Particularmente he utilizado marlin 1.1.6 para configurar pero desconozco desde que versión empieza el soporte de tmc2130

Abrimos el marlin y lo primero que vamos a hacer es cargar la librería de los driver tmc2130

Podemos cargar la librería de forma manual descargado de aquí: https://github.com/teemuatlut/TMC2130Stepper

O bien desde arduino IDE seleccionamos Programa / Incluir librería / Gestionar librerías se abrirá una pantalla con un buscador ponemos 2130 y ya nos saldrá, seleccionamos la ultima versión y pulsamos en instalar

Bien una vez instalada la librería vamos a empezar a configurar el marlin para que funcionen nuestros tmc2130.

Empezamos en configuration.h

Si vamos a utilizar StallGuard2 es decir no vamos a usar finales de carrera físicos para el homming tenemos que tener la lógica de X Y en false para que funcione correctamente

// Mechanical endstop with COM to ground and NC to Signal uses «false» here (most common setup).
#define X_MIN_ENDSTOP_INVERTING

---

// set to true to invert the logic of the endstop.
#define Y_MIN_ENDSTOP_INVERTING false // set to true to invert the logic of the endstop.
#define Z_MIN_ENDSTOP_INVERTING false // set to true to invert the logic of the endstop.
#define X_MAX_ENDSTOP_INVERTING false // set to true to invert the logic of the endstop.
#define Y_MAX_ENDSTOP_INVERTING false // set to true to invert the logic of the endstop.
#define Z_MAX_ENDSTOP_INVERTING false // set to true to invert the logic of the endstop.
#define Z_MIN_PROBE_ENDSTOP_INVERTING false // set to true to invert the logic of the probe.

Configuramos los pasos de nuestros ejes, tener en cuenta que los TMC2130 funcionan a 1/16 para el calculo de pasos, en mi caso con poleas de 16 dientes quedan asi

/**
* Default Axis Steps Per Unit (steps/mm)
* Override with M92
* X, Y, Z, E0 [, E1[, E2[, E3[, E4]]]]
*/
#define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT { 100, 100, 400, 418 }

 

Bien ahora vamos a activar los TMC2130 en los ejes en los que los estemos utilizando

Vamos a Configuration_adv.h y buscamos 2130

 

#define HAVE_TMC2130  (Descomentamos para activar los tmc2130)

#if ENABLED(HAVE_TMC2130)

// CHOOSE YOUR MOTORS HERE, THIS IS MANDATORY
#define X_IS_TMC2130  (Descomentamos por que tenemos TMC2130 en el eje X)
//#define X2_IS_TMC2130
#define Y_IS_TMC2130  (Descomentamos por que tenemos TMC2130 en el eje Y)
//#define Y2_IS_TMC2130
//#define Z_IS_TMC2130 (Descomentamos por que tenemos TMC2130 en el eje Z)
//#define Z2_IS_TMC2130
//#define E0_IS_TMC2130 (Descomentamos por que tenemos TMC2130 en el eje E0)
//#define E1_IS_TMC2130
//#define E2_IS_TMC2130
//#define E3_IS_TMC2130
//#define E4_IS_TMC2130

Ahora vamos con la potencia que queremos en cada driver, importante hay que descomentar Y_CURRTENT y X_MICROSTEPS de cada eje en el que usemos tmc2130

#define R_SENSE 0.11 // R_sense resistor for SilentStepStick2130  (Este valor es pre-configurado para la mayoría de tmc2130 salvo que fabricante especifique lo contrario)
#define HOLD_MULTIPLIER 0.5 // Scales down the holding current from run current (Este valor es cuanta corriente utiliza el driver para mantener los motores parados, yo lo he dejado en 0.5, pero se puede bajar hasta 0.2-0.3 sin que se muevan los ejes, esto hace que el driver y los motores se calienten algo menos)

#define INTERPOLATE 1 // Interpolate X/Y/Z_MICROSTEPS to 256  (Lo dejamos en 1 para que haga interpolación a 1/16 que es lo optimo para las electronicas de 8 bits)

 

#define X_CURRENT 850 // rms current in mA. Multiply by 1.41 for peak current. (DESCOMENTAMOS)
#define X_MICROSTEPS 16 // 0..256 (DESCOMENTAMOS)

#define Y_CURRENT 850    (DESCOMENTAMOS) (Aquí modificamos la potencia del eje Y, normalmente entre 750-850mv es suficiente)
#define Y_MICROSTEPS 16  (DESCOMENTAMOS) (Los pasos los dejamos así por que queremos que funcionen a 1/16)

//#define Z_CURRENT 850   (DESCOMENTAMOS)
//#define Z_MICROSTEPS 16 (DESCOMENTAMOS)

//#define X2_CURRENT 1000
//#define X2_MICROSTEPS 16

//#define Y2_CURRENT 1000
//#define Y2_MICROSTEPS 16

//#define Z2_CURRENT 850
//#define Z2_MICROSTEPS 16

#define E0_CURRENT 850   (DESCOMENTAMOS)
#define E0_MICROSTEPS 16  (DESCOMENTAMOS)

MODOS DE FUNCIONAMIENTO:

#define STEALTHCHOP (Es el modo que viene por defecto el mas silencioso) (Si comentamos este parámetro pasaríamos a spreadCycle que es modo de «mas torque» y algo mas ruidoso)

//#define HYBRID_THRESHOLD (Como su nombre indica este modo es híbrido entre StealthChop y spreadCycle nosotros podemos marcarle a partir de cuanta velocidad mm/s queremos que entre en modo fuerza o que trabaje en silencio, este modo viene muy bien para impresoras de gran tamaño para que en los desplazamientos rápidos +100mm/s pase a modo fuerza y mientras imprima sea silenciosa, podemos variar la velocidad de cambio por eje en la tabla de mas abajo)

//#define AUTOMATIC_CURRENT_CONTROL (Esta función es para Auto-ajustar automáticamente cuanta potencia necesita cada eje de nuestra impresora, si queremos utilizarla simplemente descomentamos. para usar esta función con la impresora conectada al usb enviamos un M906 S1 para que empiece a medir, movemos el eje deseado y nos devolverá que potencia ha utilizado para terminar la medición y el ajuste enviamos M906 S0)

 

#define SENSORLESS_HOMING (Descomentamos si queremos utilizar el homming sin finales de carrera)

#if ENABLED(SENSORLESS_HOMING)
#define X_HOMING_SENSITIVITY 3 (Desde aquí ajustamos la sensibilidad que marca el homming al tocar el final del eje, en mi caso con tan poca sensibilidad funciona perfectamente y el toque es muy suave para que no destense las correas)
#define Y_HOMING_SENSITIVITY 4
#endif

Una vez terminada la configuración compilamos y subimos el marlin a nuestra placa

GCODES para configurar los driver

Si queremos modificar algún parámetro sin tener que volver a subir el firmware, se pueden variar algunas cosas de los driver por Gcode, algo muy cómodo

• M906  -Varia la potencia del driver, por ejemplo si queremos poner 900mv al eje X marcamos M906 X900)
• M906 S1 – Inicia el autoajuste de potencia para que funcione tenemos que tener habilitado //#define AUTOMATIC_CURRENT_CONTROL
• M906 S0 – Finaliza el autoajuste de potencia
• M911 – Nos muestra si hay algún driver con sobre-temperatura
• M912 – Resetea el aviso de sobre-temperatura en todos los driver

 

¿Que pasa con el lcd?

Efectivamente si has llegado hasta aquí te habrás dado cuenta que el AUX 3 es utilizado por la mayoría para conectar nuestro LCD, si pones estos driver ocupas esos pines, pero esto tiene solución, realmente los únicos pines que nos molestan para el LCD son D49 y D53 que sirven para el lector de SD del LCD, es decir que si habilitamos el LCD y des-habilitamos el //#define SDSUPPORT todo funcionará sin cambiar ningún pin, pero no podremos utilizar el lector de SD del LCD

Si tenemos una RAMPS, la tarea es mas laboriosa, tendrás que desoldar los pines del adaptador únicamente D50 D51 D52 el resto los dejamos como están)

Si tenemos una MKS GEN no necesitamos adaptador para el LCD así que únicamente si queremos utilizar el lector de SD tendremos que cambiar D53 y D49 y pasarlos a D42 y D44

¿Como cambiar los pines para que funcione el Lector SD del LCD?

Únicamente podemos hacerlo si no utilizamos TMC2130 en el extrusor ya que vamos a utilizar el pin cs del extrusor

El método es el mismo para ramps como MKS GEN, se modifican los mismos archivos

Dentro de marlin abrimos: pins_RAMPS.h y buscamos:

// Steppers
//
#define X_STEP_PIN 54
#define X_DIR_PIN 55
#define X_ENABLE_PIN 38
#define X_CS_PIN 53  (Cambiamos este pin por 42)

#define Y_STEP_PIN 60
#define Y_DIR_PIN 61
#define Y_ENABLE_PIN 56
#define Y_CS_PIN 49 (Cambiamos este pin por 44)

#define Z_STEP_PIN 46
#define Z_DIR_PIN 48
#define Z_ENABLE_PIN 62
#define Z_CS_PIN 40

#define E0_STEP_PIN 26
#define E0_DIR_PIN 28
#define E0_ENABLE_PIN 24
#define E0_CS_PIN 42 (Borramos)

#define E1_STEP_PIN 36
#define E1_DIR_PIN 34
#define E1_ENABLE_PIN 30
#define E1_CS_PIN 44 (Borramos)

Y ahora cambiamos los cables físicos de CSX y CSY de los driver, y tenemos que ponerlos asi

Y con esto ya tendremos nuestros TMC2130 configurados y funcionando en nuestra impresora

FAQ

¿Se calientan mucho los TMC2130?

• Imprimiendo a 60mm/s y con una tensión de 800mv en XY he podido medir unos 50º en los driver, eso si en mi caso les he puesto un disipador, en principio pueden funcionar perfectamente sin ventilación, personalmente he probado impresiones de 3-4h sin ventilador y no han perdido pasos, desconozco si en impresiones mas largas la temperatura puede afectar (Los TMC2208 configurados igual están unos 5-10º por debajo)

 

¿Puedo utilizar StallGuard2 si tengo coreXY?

• Esto es importante, los he montado en una sparkcube y no he tenido problemas para hacer el homming, eso si he tenido que dar un punto mas de sensibilidad al eje Y, a mi me funciona perfectamente en coreXY, sin embargo hay una issue en marlin donde un user esta teniendo problemas con  StallGuard2 en una D-Bot
• Aquí podéis ver el debate de marlin https://github.com/MarlinFirmware/Marlin/issues/8740

 

¿Se puede utilizar StallGuard2 como Z probe y quitar el sensor autonivel?

• Esta cuestión la plantee en marlin ya que seria un puntazo poder utilizar stallguard2 como Z probe y que el propio nozzle haga de sensor, por lo visto el husillos hace bastante fuerza de manera progresiva y las mediciones no tendrían buena repetitividad, por el momento queda descartado
• Aqui podeis ver el issue de marlin https://github.com/MarlinFirmware/Marlin/issues/8781

 

¿Para cuando la función de hacer un Homming si hay perdida de pasos y seguir imprimiendo como la prusa MK3?

• Esta es una de las funciones mas atractivas de estos driver, como son capaces de detectar la perdida de pasos, una vez este en marlin implementado, funcionarán igual que en la prusa MK3 original, si hay perdida de pasos se para la impresión se vuelve al home y sigue imprimiendo por donde iba, ya esta hecha la petición en marlin espero que no tarden mucho en implementarlo
• Aquí se puede ver la función: https://youtu.be/NAfJdDfbPPk?t=6m16s 
• Aquí también se ve: https://www.youtube.com/watch?v=sPvTB3irCxQ&feature=youtu.be&t=4m12s
• El request de marlin: https://github.com/MarlinFirmware/Marlin/issues/8765

 

Hasta aquí el mega-tutorial de los TMC2130, espero que os haya gustado y os sea de ayuda a la hora de configurar, creo que no me dejo nada importante por comentar o señalar, pero cualquier duda, por aquí estoy

TMC21300 CHINESSE (TMC2130 CHINOS)

Parece que algunos driver chinos TMC2130 tienen problemas para funcionar por SPI en tal caso debemos verificar que las soldaduras coinciden con las de la foto que dejo debajo, el azul debe estar sin unir y el recuadro rojo y verde unidos los pines en negro