Start Projekty Elektronika Zasilacz do frezarki CNC

Partnerzy

 

www.prototypy.com

helion

www.elektroda.pl

www.zestawyuruchomieniowe.pl

Kredyty Gdynia

Translate this



Zasilacz do frezarki CNC PDF Drukuj
Ocena użytkowników: / 23
SłabyŚwietny 
sobota, 13 sierpnia 2011 00:00
logoPrezentowany zasilacz projektowany był z myślą wykorzystania go do zasilania silników krokowych w frezarce sterowanej komputerowo. Urządzenie składa się z układu start stop z sygnalizacją stanu pracy, soft-startu transformatora, zasilacza niestabilizowanego i stabilizowanego o napięciu wyjściowym 12V i obciążalności prądowej 1A. Zasilacz został wyposażony w szereg zabezpieczeń jak i układ automatycznego rozładowania kondensatorów po wyłączeniu napięcia zasilania

Zasilacz niestabilizowany

Projekt zasilacza zawiera w sobie, aż 4 bloki odpowiedzialne za różne funkcje. Dla zapewnienia odpowiedniego napięcia zasilania oraz odpowiedniej wydajności prądowej dla sterowników silników krokowych oraz do zasilania logiki płyty głównej frezarki CNC, należało w jednej konstrukcji zawrzeć zasilacz niestabilizowany i stabilizowany. Pierwszy z nich czyli zasilacz niestabilizowany opiera się o bardzo prostą konstrukcję rys.1. Zasadę działania przedstawiono w artykule „Zasilanie układów elektronicznych”. Napięcie wyjściowe sinusoidalne strony wtórnej transformatora prostowane jest za pomocą mostka prostowniczego B2. Napięcie wyprostowane dwupolówkowo trafia do baterii kondensatorów złożonej z elementów C3-C5.

Zasilacz_CNC  (1)

Rys. 1. Schemat ideowy zasilacza niestabilizowanego.

Jeżeli wypadkowa pojemność 30000uF była by nie wystarczająca do zacisków oznaczonych jako „DODATKOWA POJEMNOŚĆ” można dołączyć kolejne kondensatory. Należy jednak pamiętać o tym by dodatkowe kondensatory łączyć równolegle ze sobą, zachować odpowiednią polaryzację na wejściu oraz by napięcie maksymalne pracy kondensatorów nie było niższe niż napięcie wyjściowe zasilacza niestabilizowanego.  Zasilacz projektowany był na napięcie nie większe niż 50V dlatego zastosowano w nim kondensatory 10000uF/50V. Istnieje możliwość zmiany napięcia wyjściowego na wyższe, ale należy zmienić kondensatory na takie by poprawnie pracowały przy założonym napięciu. Po naładowaniu kondensatorów i wyłączeniu układu bez obciążenia na zaciskach wyjściowych OUT1-OUT4 i GND2 przez długi czas utrzymywać się może napięcie. Dzieje się tak za sprawą energii zgromadzonej w znacznej pojemności zasilacza. Przypadkowe zwarcie zacisków wyjściowych spowodowało by gwałtowne rozładowanie kondensatorów, a nawet ich uszkodzenie. Dla zapobiegnięcia tych niepożądanych efektów zastosowano rezystor rozładowczy R9, który w chwili wyłączenia napięcia zasilania zostaje włączony dzięki stykom przekaźnika RL2 pomiędzy zaciski wyjściowe + i - zasilacza niestabilizowanego, rozładowując ładunek zgromadzony w baterii kondensatorów.  Zastosowanie zasilacza niestabilizowanego podyktowane było zwrotem energii do zasilacza podczas hamowania silników krokowych na co nie pozwolił by zasilacz stabilizowany. Zabezpieczenia wyjściowe F2 - F5 powinny zostać dobrane zgodnie z obciążeniem każdego z wyjść. W projekcie zakładano, że 3 wyjścia obciążone będą prądem mniejszym niż 3A wynikającym z prądu znamionowego silników krokowych dlatego zastosowano 3 bezpieczniki topikowe i prądzie znamionowym 3A. Czwarte wyjście stanowi rezerwę i będzie wykorzystane do zasilania 4 osi frezarki w późniejszym czasie.

 

Zasilacz stabilizowany

Dla poprawnej pracy płyty głównej frezarki CNC a w szczególności przekaźników na niej zainstalowanych niezbędne było doprowadzenie napięcia stabilizowanego 12V. Do tego celu zaprojektowano zasilacz stabilizowany oparty o stabilizator liniowy 7812 i kilka elementów biernych. Zasadę działania przedstawiono w artykule „Zasilanie układów elektronicznych”. Schemat zasilacza stabilizowanego rys. 2 zaczerpnięto z noty katalogowej producenta stabilizatora. Do zabezpieczenia wyjąscia zasilacza stabilizowanego zastosowano bezpiecznik topikowy F6 o prądzie znamionowym 1A.

Zasilacz_CNC  (2)

Rys. 2. Schemat ideowy zasilacza stabilizowanego.


Układ START-STOP

Układ start stop zrealizowano w oparciu o jeden przekaźnik RL1 z dwoma niezależnymi stykami. Wejścia oznaczone jako START SW (NO) oraz STOP SW (NC) służą do podłączenia Przycisków START i STOP zasilacza. Przycisk chwilowy START powinien być typu NO (normalnie otwarty), natomiast przycisk STOP typu NC (normalnie zwarty). Obra przyciski chwilowe powinny umożliwiać pracę przy napięciu przemiennym 230V, z tego powodu kategorycznie nie nadają się do tego celu przyciski typu microswitch. Do zacisków STOP SW (NC) można podłączyć więcej niż jeden przycisk. Może to być na przykład wyłącznik krańcowy zamontowany w obudowie rozdzielni urządzenia, tak że otwarcie pokrywy lub drzwi rozdzielni spowoduje rozwarcie jego styków i natychmiastowe wyłączenie zasilacza. Można również podłączyć przycisk awaryjnego zatrzymania, tzw. E-stop którego używa się w razie niebezpieczeństwa lub awarii urządzenia. Wszystkie przyciski STOP należy łączyć szeregowo. Podobnie sprawa wygląda z przyciskami START. Można podłączyć również więcej niż jeden przycisk włączający urządzenie. Kolejne przyciski należy jednak łączyć równolegle. Do zacisków LAMP START i LAMP STOP można podłączyć lampki kontrolne wskazujące pracę urządzenia (LAMP START) lub jego zatrzymanie (LAMP STOP). Najlepiej do tego celu wykorzystać popularne „neonówki” w kolorze zielonym i czerwonym. Lampi powinny być przystosowane do pracy przy napięciu sinusoidalnym 230V, nie zaleca się stosowanie diod LED ze względu na duże straty wydzielane na rezystorze ograniczającym prąd diody.

 

Ukłąd SOFT START

Ostatni z opisywanych bloków składających się na zasilacz do frezarki CNC to układ miękkiego startu transformatora zwany z ang. soft-start. Transformator toroidalny znacznej mocy jaki zastosowano w tym projekcie podczas załączenia do sieci elektroenergetycznej wraz o obciążeniem jakim jest pusta bateria kondensatorów potrafi sprawić przykre niespodzianki. Najczęściej kończy się to na zadziałaniu jednego bezpiecznika lub wyłącznika nadprądowego, ale w skrajnych wypadkach może wywołać zadziałanie zabezpieczenia głównego. Dzieje się tak za sprawą chwilowego prądu rozruchowego transformatora (prąd magnesowania), który przy dużych transformatach może osiągać znaczne wartości. Sprawę pogarszają włączone po stronie wtórnej baterie kondensatorów o znacznej pojemności, które w chwili załączenia stanowią zwarcie i tym samym wymuszają przepływ bardzo dużego prądu z sieci elektroenergetycznej, często większego niż progowe wartości zadziałania zabezpieczeń nadprądowych. Rozwiązaniem tego problemu jest zastosowany tutaj układ soft start. Strona pierwotna transformatora zasilana jest przez 4 rezystory dużej mocy R3-R6, które ograniczają prąd rozruchowy. Zaraz po załączeniu poprzez zasilacz beztransformatorowy składający się z mostka prostowniczego B1, kondensatora C1 oraz rezystorów R1 i R2 ładowany jest kondensator C2. Po osiągnięciu progowego napięcia zadziałania cewki przekaźnika RL2 styki 11 i 14 Zostają zwarte bocznikując rezystory ograniczające prąd rozruchowy, tak by zasilacz mógł działać z pełną wydajnością. Przełączenie następuje po około 1-2 s po załączeniu zasilania, jest to czas niezbędny na częściowe naładowanie kondensatorów oraz na namagnesowanie rdzenia transformatora toroidalnego co zmniejsza udar prądowy. Druga para styków 21 i 22 przekaźnika RL2 została wykorzystana do rozładowywania baterii kondensatorów po wyłączeniu zasilacza o czym pisano wcześniej. Rezystory R3-R6 nie powinny mieć mocy mniejszej niż 5W ze względu na bardzo duże chwilowe straty. Rezystory montowane pionowo powinny mieć bezwzględnie izolowane wyprowadzenia ze względu na pojawiające się tam napięcie sieciowe niebezpieczne dla życia i zdrowia człowieka.

By zwiększyć uniwersalność zasilacza zastosowano złącze szpilkowe JP1 ze zworką opisane jako „WSPÓLNA MASA” które pozwala po wyjęciu zworki  na oddzielenie mas zasilacza niestabilizowanego i stabilizowanego. Zaleca się jednak łączenie mas (można zamiast złącza szpilkowego i zworki wlutować zworę z drutu) jeżeli oba zasilacze wykorzystywane są w jednym urządzeniu.

Wszystkie wyjścia zasilacza zabezpieczone są bezpiecznikami topikowymi 5x20mm. Prąd znamionowy bezpieczników należy dobrać odpowiednio do każdego z wyjść. Również cały zasilacz zabezpieczony jest przed przeciążeniem, należy jednak zastosować tam bezpiecznik zwłoczny o prądzie znamionowym odpowiednim do mocy zastosowanych transformatorów. W projekcie zastosowano transformator główny o mocy 400VA. Jako zabezpieczenie główne F1 zastosowano bezpiecznik topikowy złoczny o prądzie znamionowym 2A.

Zasilacz_CNC  (3)

Rys. 3. Układ START-STOP i SOFT START.

 

Płytka drukowana została wykonana na zlecenie przez zaprzyjaźnioną firmę SATLAND Prototype.

 

UWAGA !!!

W urządzeniu występują napięcia niebezpieczne dla życia i zdrowia człowieka. Nie zaleca się konstruowania urządzenia przez osoby niedoświadczone. Podczas uruchamiania należy zwrócić szczególną uwagę na odsłonięte wyprowadzenia, na których pojawić się może napięcie sieciowe. Autor urządzenia nie ponosi żadnej odpowiedzialności za szkody i straty spowodowane użytkowaniem urządzenia oraz nie bierze żadnej odpowiedzialności za wypadki wynikłe z niewłaściwego użytkowania urządzenia. Nieuwaga podczas użytkowania, konstruowania lub uruchomienia urządzenia może grozić ŚMIERCIĄ!

 

Opis wyprowadzeń:

  • START SW (NO) – złącze do podłączenia przycisków START normalnie otwartych
  • STOP SW (NC) - złącze do podłączenia przycisków STOP normalnie zwartych
  • START  LAMP – złącze do podłączenia lampek START (zielona)
  • START  LAMP – złącze do podłączenia lampek STOP (czerwona)
  • 230V – złącze do podłączenia napięcia zasilającego sieciowego 230V
  • TRAFO 1P -  złącze do podłączenia przewodów strony pierwotnej transformatora (zasilacz niestabilizowany)
  • TRAFO 1W -  złącze do podłączenia przewodów strony wtórnej transformatora (zasilacz niestabilizowany), dodatkowo zastosowano pola lutownicze do przykręcenia konektorów większych przewodów lub ich przylutowania
  • TRAFO 2P -  złącze do podłączenia przewodów strony pierwotnej transformatora (zasilacz stabilizowany 12V)
  • TRAFO 2W -  złącze do podłączenia przewodów strony wtórnej transformatora (zasilacz stabilizowany 12V)
  • +12V – podwójne złącze napięcia wyjściowego stałego 12V o obciążalności 1A
  • GND1 – masa zasilacza stabilizowanego
  • OUT+ -  poczwórne złacze wyjścia zasilacza niestabilizowanego
  • GND2 – masa zasilacza niestabilizowanego

Spis elementów:

  • R1 - 1M/0,5W
  • R2 - 220/0,5W
  • R3-R6 - 47/5W
  • R7 - 4,7k/0,5W
  • R8 - 1k
  • R9 - 470/5W
  • C1 - 470nF/400V
  • C2 - 1000uF/35V
  • C3 - C5 - 10000uF/50V
  • C6 - 100uF/25V
  • C7, C8 - 100nF
  • C9 - 100uF/16V
  • X1-X16 - złącza ARK2 (raster 2,54mm)
  • F1-F6 - gniazdo bezpiecznika topikowego 5x20mm
  • KK1 - radiator na mostek prostowniczy B2
  • B1, B3 - mostek prostowniczy okrągły 1A 100V
  • B2 - mostek prostowniczy 25A 100V
  • RL1 - Przekaźnik 40.52.8.230 lub RM84/230V DPDT
  • RL2 - Przekaźnik 40.52.9.012 lub RM94/12V lub RM84/12V DPDT
  • IC1 - Stabilizator napięcia 7812
  • JP1 - gniazdo szpilkowe 2 piny
  • LED1, LED2 - diody LED
  • Z1,Z3 - zwora z drutu izolowanego 1 mm2
  • Z2 - zwora z drutu 2,5 mm2

 

Wymiary płytki:

Szer (mm).x Wys(mm). 144,75 x 131,75


Pliki do pobrania:

 

Zasilacz_CNC  (3)

Zasilacz_CNC  (4)

Zasilacz_CNC  (6)

Zasilacz_CNC  (5)

Zasilacz_CNC  (6)

Zasilacz_CNC  (7)

Zasilacz_CNC  (8)

Zasilacz_CNC  (9)

Zasilacz_CNC  (10)

 

 

 

 

DataOdwiedzinKomentarze
Suma104953
So. 2160
Pt. 2060
Cz. 1990
Śr. 1880
 

Komentarze  

 
+6 #1 pr0fab 2011-08-27 19:34
Bardzo profesjonalne zaprojektowanie i wykonanie zasilacza. Bardzo mi się podoba. Życzę kolejnych świetnych projektów.
Pozdrawiam!
Cytować
 
 
+2 #2 Tomasz Kotarski 2015-10-19 07:24
Witam jaka cena tego cudeńka ?
Cytować
 
 
+2 #3 admin 2015-10-19 13:52
Dzisiaj już ciężko powiedzieć ile kosztowały części. Myślę, że coś koło 50-60 zł bez transformatora.
Cytować
 

Dodaj komentarz


Kod antysapmowy
Odśwież

Licznik

Artykuł przeczytano: 10507

Sonda

Skąd wiesz o www.mikrokontrolery.org
 

Statystyka

Użytkowników : 1
Artykułów : 28
Zakładki : 1
Odsłon : 388777

Facebook

Logowanie



www.mikrokontrolery.org, Powered by Joomla! Designed by SiteGround web hosting