TMC2100 SilentStepStick 熱の冷却 Vref

TMC2100 目次 ①到着②冷却③実験

①到着

国内や本国の在庫が無かったので、USのfilastruderからTMC2100を取り寄せました。注文から2週間で届きました。遅いような?

6x SilentStepStick – TMC2100 Stepper Motor Driver for $12.99 each
Subtotal : $77.94 USD, Shipping : $24.00 USD, Total : $101.94 USD

6個買えば国内価格になりました。

今回は普通にこれに交換して、「静かになりました」とかインプレしてみても全然面白くないwので、まだドライバとして不明なTMC2100を変な感じに、無雑作に、冷却して楽しみましょう。

②冷却(注:素人のネタですので、参考はNGです。危険。)

TMC2100はチップが下側に付いています。ですので冷却し難い。そこが私には魅力です。どうやって冷却するのか考えましょう。既成Rampsだと裏面に大きなヒートシンクは付けれません。今使っているMomoinololuM3やSmoothieBBはスペースはあります。

各モーターへ供給する電流を決めます。巨大デルタ機は電流が1A位ないと上手く動かない感じです。電流I=(Vref×1.77)÷2.5で決まるみたい。約1.4Vで1A位のようです。かなり廃熱しないと脱調するシビアな感じですので、冷却はマストでしょうね。今回は変な冷却法をするので、念のため誤爆してVrefが調整できなくなったりしないように、先にVrefを調整しました。(1.3A位でテスト中)

 

用意したのは、以下。:
●シルバーペースト(適宜)
●アルミ材(コの字)
●クールスタッフ

アルミ材の中にクールスタッフを貼って、ヒートシンクを作ります。アルミ材は余りものを使いました。(8×10mm)

●絶縁耐熱スプレー(適宜)
●カプトンテープ(適宜)

シルバーペーストや絶縁耐熱スプレーはたまたま本日Monotaroから到着しました。気持ちのよい春の日に耐熱スプレーが到着して、松ボックリの赤ちゃん?と撮影の図。150℃位は耐熱するようです。「内燃機関の電気回路及び機関部品の保護材として」とあり、元々はエンジン表面の保護材として購入した物です。これで電子基板の絶縁できるか不明なので、気休めです。絶縁にはカプトンテープが適していそうですが、粘着力に疑問があるので、これを使用しました。

作業の流れ

1. ハンダづけ

理由あって裏からハンダ付けします。表面がフラットになるように、また写真のように素足にします。(写真上中) ハンダが山にならないように、しかし裏面まで流し込むようにします。

2. スプレー吹き付け

次に写真下のように、足にテープを貼ります。

V-Ref測定の際、テスターを測る穴にもテープを貼ります。半固定抵抗も保護した方がいいな。

チップもテープを貼ります。

そして上下から耐熱クリアを吹き付けます。こうする事で、万が一、アルミなどに電子基板が接触しても無事なようにする。

3.  足(パンティー?)を作る

TMC2100に付いてきた足8個繋ぎのものを6個分にして2個切り落とします。

そして、半分の薄さに削ります。ガリガリ削ってOK。 カッターで削ぐよりも、ヤスリで削ったほうが断然早いです。地味な作業。

で、これを基板に合わせて細かい凹凸を削ります。

結構時間がかかります。とても地味なので、二度とやりたくありません。本当ならば3Dプリントしたら良いと思います。

パンティー?を履かせてみました。そーっとね。

裏からハンダ付けした時にハンダを盛り過ぎているとよくありません。この事を念頭に最初から上手くハンダ付けしていなくてはいけません。

ここまでやるとだいぶやる気が下がってきているので、急いで、こんな感じに仮フィッティングし、自己満足。クールスタッフ3cm角を半分に切り、基板の表面に貼る事を想定します。

裏面はこんな感じで、アルミ材の中にクールスタッフを仮合わせします。

これで、基板の表から放熱し、裏からアルミ材でしっかり放熱します。

あとは虫のICに5mm×5mm位の銅板を接着、さらにグリスを銅板に塗布し、アルミ材に熱を逃がします。銅板の厚みは1mm、アルミ材と足(パンティー?)は瞬間接着剤で接着し、固定し、グラツキがないようにします。

TMC2100は今後、スタンダードになるのでしょうね。ですので、放熱の具体的な方法も今後ネタになると思います。今回は基板の表面全体から放熱させて、裏面はアルミヒートシンクを自作した例となります。あとはファンを付ける。

TMC2100は裏面にチップが配置されていますが、ドイツ人ってたまにこういう変な事をするんですよね。頑固なんですが、味といえば味です。A4988/DRV8825にすぐに置き換えられるように、今回こういう事をしたわけで、しかしTMC2100は廃熱がマストですから、こんなことになってしまいましたとさ。

地味な作業で肩が凝りましたw ストレスはあります。アルミに足固定して、虫(TMC2100)を載せているので、着脱可能ではありますが、もっと簡単な方法で確実に冷却したほうがいいですね。

<運用してみて>
最初はターボファンで冷却していましたが、無風にしても大丈夫なようです。仕様書を読んでいると高温で自動的に制限がかかるようですから、あまり神経質にならなくても良いんでしょうね!

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