Меню

Регулятор оборотов для чпу

Частотные преобразователи

Частотные преобразователи INNOVERT

Частотные преобразователи Powtran

Частотные преобразователи Sunfar

Тормозные резисторы

Инверторы для управления шпинделем в станках с ЧПУ

Частотный преобразователь, или инвертор – устройство, служащее для преобразования одно- или трехфазного напряжения в бытовой или промышленной электросети в напряжение с высокой частотой (до 400 Гц и выше) для питания электрического шпинделя. Задачи инвертора: повышение степени гибкости управления шпинделем (изменение оборотов на ходу), обеспечение постоянства напряжения питания шпинделя, снижение пускового тока, плавный пуск и плавное торможение.

Как подобрать инвертор для конкретного станка

Базовые критерии:

  • cпособ управления – скалярный или векторный. Скалярные инверторы дешевле, векторные регулируют скорость вращения ротора точнее. Преобразователи Powtran, реализуемые нашим магазином, поддерживают оба режима работы;
  • входное напряжение. Учитывается количество фаз и ширина диапазона рабочих напряжений инвертора. Понижение относительно номинала приведет к автоотключению, повышение – к повреждению конденсаторов. Чем шире диапазон, тем надежнее инвертор и тем стабильнее он работает;
  • диапазон частот выходного напряжения. Критичен для высокоскоростных шпинделей (выше 10 тыс. RPM). Недобор по верхнему пределу приводит к искусственному обрезанию предела оборотов и снижению производительности;
  • мощность. Выбирается с запасом, минимум – 10% сверх мощности, потребляемой шпинделем на максимальных оборотах.

Дополнительные функции

  • возможность работать одновременно с управляющими сигналами с компьютера и с потенциометра с пульта управления;
  • автоматическое распознавание характеристик шпинделя. Актуально, когда документация на шпиндель отсутствует (характерно для оборудования, купленного на вторичном рынке);
  • защита от перегрузок. Отключает шпиндель, если при работе на низких оборотах режущий инструмент испытывает высокое сопротивление со стороны материла, что ведет к перегреву обмоток и выходу двигателя из строя.

Распространенные проблемы, возникающие в процессе эксплуатации

Пересыхание электролитических конденсаторов, ведущее к снижению выдаваемой мощности. Выражается в произвольном переходе на низкие обороты или к полной остановке шпинделя. Решается ремонтом или заменой инвертора.

Отсутствие реакции на изменение положения ручки потенциометра при заявленном соответствующем функционале. Причина лежит в неправильной настройке инвертора, проблема решается установкой нужного значения конкретного параметра (процедура описана производителем в инструкции).

Несовпадение заданных программно и реально считываемых датчиком оборотов. Чаще всего проблема заключается в несоответствии настроек частотного преобразователя характеристикам шпинделя. Если инвертор не удается настроить самостоятельно – имеет смысл обратиться к производителю для перепрошивки (понадобится документация на шпиндель).

Частотный преобразователь или инвертор служит для преобразования однофазного или трехфазного напряжения питающей сети в трехфазное напряжение с различной частоты. Частотные преобразователи применяются для плавного пуска, а так же для плавного изменения частоты вращения трехфазных двигателей (шпинделей).

Источник

Схема и сборка контроллера для ЧПУ станка

У умельцев, которые пытаются сами собрать программируемый станок, часто возникает проблема: как выбрать для него контроллер управления шаговыми двигателями. Понятно, что их интересует схема этого устройства.

Среди большого разнообразия контроллеров, пользователи ищут для самостоятельной сборки те схемы, которые будут приемлемы и наиболее эффективны. Применяются и одноканальные устройства и многоканальные: 3-х и 4-х осевой контроллеры.

Варианты устройств

Многоканальные контроллеры ШД (шаговых двигателей) при типоразмерах 42 или 57 мм используется в случае небольшого рабочего поля станка – до 1 м. Когда собирают станок большего рабочего поля – свыше 1м, нужен типоразмер 86 мм. Управлять ним можно, пользуясь одноканальным драйвером (ток управления, превышающий 4,2 А).

Читайте также:  Все кнопки с регулятором подогрев сиденья

Управлять станком с числовым программным управлением, в частности, фрезерным настольным можно контроллером, созданным на базе специализированных микросхем –драйверов, предназначенных к применению для ШД до 3А. Контроллер ЧПУ станка управляется спецпрограммой. Ее устанавливают на ПК, имеющий частоту процессора свыше 1GHz, а объем памяти 1 Гб). При меньшем объеме, систему оптимизируют.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Если сравнивать с ноутбуком, то в случае подключения стационарного компьютера – лучшие результаты, да и обходится он дешевле.

Подключая контроллер к компьютеру, используют USB или разъем параллельного порта LPT. Если этих портов нет, то пользуются платами-расширителями или контроллерами-преобразователями.

схема подключения чпу контроллера

Экскурс в историю

Вехи техпрогресса схематически можно обозначить так:

  • У первого контроллера на микросхеме был условно назван «синей платой». У этого варианта есть недостатки и схема требовала доработки. Главное достоинство – есть разъем, к нему и подключали пульт управления.
  • Вслед за синим, появился контроллер, называемый «красной платой». В нём уже использовались быстрые (высокочастотные) оптроны, реле шпинделя на 10А, развязка по питанию (гальваническая) и разъем, куда бы подключались драйверы четвертой оси.
  • Применялось также еще одно подобное устройство с красной маркировкой, но более упрощенное. При его помощи можно было управлять небольшим станком настольного типа – из числа 3-осевых.

  • Следующим в линейке техпрогресса стал контроллер с гальванической развязкой по питанию, быстрыми оптронами и особыми конденсаторами, имеющий алюминиевый корпус, который обеспечивал защиту от пыли. Вместо реле управления, которое включало бы шпиндель, в конструкции было два выхода и возможность, чтобы подключить реле или ШИМ (широтно-импульсная модуляция) управление скоростью вращения.
  • Сейчас же для изготовления самодельного фрезерно-гравировального станка, имеющего ШД, есть варианты – 4-х осевой контроллер, драйвер ШД от Allegro, одноканальный драйвер для станка, имеющего большое рабочее поле.

ВАЖНО! Не стоит перегружать ШД, применяя крупную фрезу агрегата и большую скорость.

чпу контроллер на станке

Контроллер из подручных материалов

Большинство умельцев предпочитают управление через LPT порт для большинства программ управления любительского уровня. Вместо применения комплекта спецмикросхем для этой цели, кое-кто строит контроллер из подручных материалов – полевых транзисторов из сгоревших материнских плат (при напряжении свыше 30 вольт и током больше 2 ампер).

А поскольку создавался станок для нарезания пенопласта, в качестве ограничителя тока изобретатель использовал автомобильные лампы накаливания, а ШД снимали со старых принтеров или сканеров. Такой контроллер устанавливали без изменений в схеме.

Чтобы сделать простейший станок ЧПУ своими руками, разбирая сканер, помимо ШД, извлекается и микросхема ULN2003, и два стальные прутки, они пойдут на тестовый портал. К тому же понадобятся:

  • Коробка из картона (из нее смонтируют корпус устройства). Возможен вариант с текстолитом или фанерным листом, но картон резать легче; куски древесины;
  • инструменты – в виде кусачек, ножниц, отверток; клеевой пистолет и паяльные принадлежности;
  • вариант платы, которая подходит на самодельный ЧПУ станок;
  • разъем для LPT порта;
  • гнездо в форме цилиндра для обустройства блока питания;
  • элементы соединения – стержни с резьбой, гайки, шайбы и шурупы;
  • программа для TurboCNC.

Сборка самодельного устройства

Приступив к работе над самодельным контроллером для чпу, первый шаг – аккуратно припаять микросхему на макетную плату с двумя шинами электропитания. Дальше последует соединение вывода ULN2003 и коннектора LPT. Далее оставшиеся выводы подключаем по схеме. Нулевой вывод (25-ый параллельного порта) соединяется с отрицательным на шине питания платы.

Читайте также:  Бензиновый генератор центробежный регулятор

Затем ШД соединяют с устройством управления, а гнездо для электропитания – с соответствующей шиной. Для надёжности соединений проводов выполняют их фиксацию термоклеем.

Не составит труда подключение Turbo CNC. Программа эффективна с MS-DOS, совместима и с Windows, но в этом случае возможны некоторые ошибки и сбои.

самодельный контроллер станка чпу

Настроив программу на работу с контроллером, можно изготовить тестовую ось. Последовательность действий по подключению станков такова:

  • В отверстия, просверленные на одном уровне в трех деревянных брусках, вставляют прутки из стали и закрепляют шурупами небольшого размера.
  • ШД соединяют со вторым бруском, надевая его на свободные концы прутов и прикручивают, применяя шурупы.
  • Через третье отверстие продевается ходовой винт и ставится гайка. Винт, вставленный в отверстие второго бруска, завинчивают до упора, чтобы он, пройдя через эти отверстия, вышел на вал двигателя.
  • Далее предстоит соединение стержня с валом двигателя отрезком шланга из резины и проволочным зажимом.
  • Для крепления ходовой гайки нужны дополнительные винты.
  • Сделанная подставка также крепится к второму бруску при помощи шурупов. Горизонтальный уровень регулируется дополнительными винтами и гайками.
  • Обычно вместе с контроллерами подключаются и двигатели и тестируются на предмет правильного соединения. Далее следует проверка масштабирования ЧПУ, прогонка тестовой программы.
  • Остается сделать корпус устройства и это будет завершающим этапом работы тех, кто созидает самодельные станки.

самодельный чпу контрлоллер

Программируя работу 3-осевого станка, в настройках по первым двум осям – без перемен. А вот при программировании первых 4-х фаз третьей – вводятся изменения.

Внимание! Используя упрощенную схему контроллера ATMega32 (Приложение 1), в отдельных случаях можно столкнуться с некорректной обработкой оси Z – режим полушага. А вот в полной версии его платы (Приложение 2), токи осей регулируются внешним аппаратным ШИМом.

Заключение

В контроллерах, собранных ЧПУ станков – широкий спектр использования: в плоттерах, небольших фрезерах, работающих с древесиной и пластиковыми деталями, граверах по стали, миниатюрных сверлильных станках.

Устройства с осевым функционалом используют также в графопостроителях, на них можно рисовать и изготовлять печатные платы. Так что усилия, затраченные на сборку мастерами-умельцами, в будущем контроллере обязательно окупятся.

Источник



Регулятор оборотов для чпу

Понадобился тут (для нового станка) регулятор оборотов, т.к. на максимальных оборотах невозможно обрабатывать мягкие материалы (оргстекло, например, плавится). Плюс, из-за особености корпуса станка есть резонансные частоты, которые ухудшают обработку из-за дополнительной вибрации (т.е. режимы надо подбирать). Решил поискать готовый модуль для этого в интернет-магазине eBay. Требования для поиска были простые: ручка регулировки оборотов, небольшие габариты и характеристика мотора:

12000RPM — 48V — 400W
Выбор оказался непростым. Большинство не подходило по номинальному напряжению в 48V (всё было меньше) и габаритам. Так же старался смотреть на фотографии плат, что на них установлено, ибо зная китайцев, не посмотрев можно оказаться по технологиям в «прошлом веке» (т.е. искал PWM/ШИМ).
В итоге нашел всего пару моделей — их и заказал:

Читайте также:  Осушитель с регулятором давления урал 4320

Модель 1 Модель 2
Где-то через две недели пришла модель №1. Регулятор по началу мне очень понравился, начал с ним работать. Заметил одну особеность, на максимальных оборотах мотора, регулятор начинал греться. Значения этому не придал, т.к. внешне он был сделан очень добротно (толстые радиаторы внутри). Пока работал на маленьких оборотах — всё было замечательно, но понадобилось работать на максимальных, при длительном режиме. И тут он нагрелся, запах и сгорел! Хорошо я был рядом и успел остановить процесс обработки.
Попытка отремонировать модуль ни к чему не привела (детально рассматривать попытку ремонта не буду — не суть), но было открыто, что схема расчитана максимум на 40V (а не как обещал продавец 48). Не удивительно, что всё так закончилось. Пока возился с первым модулем — пришел второй.
С модулем №2 вышло ещё лучше: продавец мне прислал вовсе другую модель, да ещё все надписи были на китайском! 😀 После долгой переписки с ним выяснялось, что он по ошибке прислал не то, второй модуль был расчитан на напряжение до 32V. Т.е. он мне не подходит вообще. Вот как выглядят эти «чуда»:

Модель 1 Модель 2
Делать нечего, решил ещё поискать в интернете регуляторы оборотов (станок же должен работать в полную мощность). Выбора — ноль! То большие, то не подходят по электрическим характеристикам. Зная как китаец на всём экономит (да ещё и привирает регулярно), я решил «если всё не нравится — сделай это сам!». Ведь делать для себя любимого модуль оборотов халтурно не будешь. Решил использовать современные комплектующие (благо сейчас к ним есть доступ), плюс сразу появилось множество «хотелок».
Так появилось на свет моё чудо:

В сравнении с китайскими разработками выглядит это так:

Габариты прототипа получились значительно больше, чем можно было бы сделать. Не хотелось мельчить при монтаже. Изначальная схема получилась небольших размеров (мало места занимала на макетке) и общий вес модуля был небольшим.

Напряжения питания: 6-60В
Ток до: 5A
ШИМ: 15.6 КГц

А как же всего 5А для мотора в 400 Ватт (скажете Вы)?
Да никак.
По моим наблюдениям за разными режимами работы (обработка разного материала/фрезами), получилось, что ток больше 1 — 1.5А мотор не потребляет. Т.е. того, что есть — достаточно.

Из других достоинств и хотелок появилось:

— плавный старт мотора (нет больших пусковых токов);
— защита от перегрева;
— защита по току;
— модуль практически не греется (чуть теплый);
— можно настраивать как работать модулю при включении (сразу запускать мотор или только по кнопке);
— расчет скорости оборотов мотора относительно входного напряжения;
— настройка характеристик мотора: напряжение и обороты в минуту (для расчета скорости);
— запоминание разных установок скорости, профили (можно быстро переключать обработку скажем: оргстекла или PCB);
— OLED — экран. 😉

Приблизительно как это всё работает:

Вот такой обкатываю функционал, пока устраивает, по мере необходимости буду улучшать.

  • Местонахождение:moscow
  • Настроение: creative

Источник