ELEKTRONIKA I STEROWANIE Silniki krokowe i serwo Sterowniki CNC, modernizacja maszyn Zasilacze silników krokowych Oprogramowanie CNC Falowniki i elektrowrzeciona Enkodery i liniały magnetyczne TECHNIKA LINIOWA I PRZENIESIENIE NAPĘDU Nakrętki i śruby kulowe-trapezowe Koła i pasy zębate Prowadnice i wózki liniowe-szynowe Wałki prowadzące i łożyska Motoreduktory i przekładnie podnośnikowe TWORZYWA SZTUCZNE KONSTRUKCYJNE PA, POM, PET, PTFE, PEEK PE, PP, PVC i inne INSTRUKCJA OBSŁUGI Generatora impulsów prostokątnych GEN CNC02 Producent i serwis: CNC LAND S.C. Ul. Gen. Andersa 26 15-124 Białystok e-mail: elektronika@cncland.pl Tel: (85) 743 33 22 Prosimy o uważne przeczytanie instrukcji i stosowanie się do zawartych w niej zaleceń!! Niestosowanie się do zaleceń w instrukcji może spowodować uszkodzenie urządzenia lub utrudnienie posługiwania się sprzętem jak i oprogramowaniem. 12 1
1. Opis generatora GEN CNC02: Prezentowany układ służy do sterowania sterownikami silników krokowych lub serwo wyposażonych w opcję sterowania krok/kierunek. Standardowo do sterowania silnikami krokowymi stosuje się złożone systemy sterowania oparte o komputer, sterowniki PLC, lub gotowe systemy sterowania NC. W wielu przypadkach nie potrzebujemy stosować drogich skomplikowanych urządzeń by móc wysterować silnik. W takiej sytuacji idealnym rozwiązaniem staje się proponowany generator. Konstrukcja układu została tak przemyślana by wyeliminować problemy jakie występują przy wyższych prędkościach obrotowych (regulowana rampa rozpędzania/hamowania), dopasowaniu napięciowym wyjścia generatora (wyjścia +5, +24VDC, typu NPN), zliczaniu impulsów z generatora (2 niezależne wyjścia, jedno z nich może być wykorzystane w takiej roli), wejść START i STOP pracujących z odpowiednim priorytetem. 2. Dane techniczne: Napięcie zasilania: 18-24VDC (preferowane 24VDC) Pobór prądu: typowo 0,1A Zakres generowanych częstotliwości typowo 0...150kHz (max. 450kHz) Obciążalność wyjść max. 100mA/wyjście Sposób sterowania: napięciowo 0..5VDC lub potencjometrem Stopnie podziału częstotliwości wyjściowej : 6 od 1 do 4096 Potencjometry do regulacji rampy, zworki do wyboru sterowania i podziału na płytce generatora, złącza ARK do podłączenia sygnałów zewnętrznych Wymiary: Długość: 90mm Szerokość: 50mm Wysokość: ok.11mm Waga: ok. 0,05kg OZNAKOWANIE WEEE Jeżeli zamierzasz pozbyć się tego produktu, nie wyrzucaj go razem ze zwykłymi domowymi odpadkami. Według dyrektywy WEEE (Dyrektywa 2002/96/EC) obowiązującej w Unii Europejskiej dla używanego sprzętu Użytkownik, który zamierza pozbyć się tego produktu, jest obowiązany do oddania zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego do punktu zbierania zużytego sprzętu. Punkty zbierania prowadzone są m.in. przez sprzedawców hurtowych i detalicznych tego sprzętu oraz przez gminne jednostki organizacyjne prowadzące działalność w zakresie odbierania odpadów. Powyższe obowiązki ustawowe wprowadzone zostały w celu ograniczenia ilości odpadów powstałych ze zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego oraz zapewnienia odpowiedniego poziomu zbierania, odzysku i recyklingu zużytego sprzętu. Prawidłowa realizacja tych obowiązków ma znaczenie zwłaszcza w przypadku, gdy w zużytym sprzęcie znajdują się składniki niebezpieczne, które mają szczególnie negatywny wpływ na środowisko i zdrowie ludzi. 2 11
11. Eksploatacja Generatora: Generator do poprawnej pracy wymaga stabilizowanego źródła zasilania o napięciu od 18 do 24VDC, potencjometru jedno lub wielo obrotowego o liniowej charakterystyce i oporności w zakresie od 1Kom do 100Kom lub źródła napięcia sterowania od 0 do 5VDC - do zadawania częstotliwości. Należy pamiętać o stosowaniu jak najkrótszych (o ile to możliwe) przewodów łączących generator z potencjometrem (przewód to też rezystancja). Generator został przetestowany w warunkach normalnych to jest temperaturze 20 stopni C i wilgotności względnej 20-40%RH. Wzrost temperatury otoczenia może wpływać na zmianę częstotliwości przebiegu, wiec trzeba uwzględnić wpływ temperatury przy projektowaniu urządzenia zawierającego generator. Należy zwrócić szczególną uwagę na biegunowość podczas montażu urządzenia - odwrotne podłączenie przewód zasilających lub zwarcie wyjścia generatora z masą może prowadzić do jego uszkodzenia. 3. Opis wyprowadzeń generatora GEN CNC02: Złącze opisane jako POWER służy do zasilania, GND - masa zasilania, +24 - biegun dodatni. Na złączu VCC wyprowadzone są 2 dodatnie bieguny zasilania stopni wejściowych sterowników (np. PUL+, CLK+) gdzie +24 oznacza napięcie 24VDC (napięcie zasilania generatora), a +5 napięcie 5VDC. Kolejne złącze OUT to wyjście impulsów z generatora (typu NPN), CTO - wyjście do układów zliczania (np. licznika impulsów, sterownika PLC), wyjście PUL - podłączamy do sterownika do wejścia sygnału kroku. Złącze TIGR steruje pracą generatora, zwarcie wejścia IN z GND spowoduje uruchomienie generatora(lub startuje rampę przyśpieszenia). Złącze STOP zatrzymuje pracę generatora i ma ono wyższy priorytet od wejścia TIGR, zwarcie wejścia IN z GND zatrzymuje generowanie (lub uruchamia rampę zwalniającą) impulsów. Następne złącze POT służy do podłączenia sygnału do zadawania częstotliwości wyjściowej. Dodatkowo na płytce znajdują się potencjometry do regulacji ramp y, zworki do wyboru stopnia podziału i aktywacji rampy. WYBÓR PODZIAŁU CZĘSTOTLIWOŚCI REGULACJA PRZYŚPIESZANIA REGULACJA ZWALNIANIA AKTYWACJA RAMPY Firma CNCLAND S.C. nie bierze odpowiedzialności wynikające z użytkowania urządzenia, jak i z nie prawidłowego jego podłączenia i ryzyka z tego wynikającego. ZASILANIE ZASILANIE WEJŚĆ STEROWNIKÓW WYJŚCIA GENERATORA NPN ZADAWANIE CZĘSTOTLIWOŚCI ZATRZYMANIE(ZWALNIANIE) START(ROZPĘDZANIE) 10 3
4. Przykładowy sposób podłączenia sygnału wyjściowego do sterownika silnika : Wyjście GEN CNC02 jest typu NPN, to znaczy że jego wyjście to tranzystor NPN, który w trakcie otwarcia zwiera sygnał do masy: WNĘTRZE UKŁADU GND Można powiedzieć że sterujemy masą sygnału a plus jest stale podłączony do sterownika: Podane wzory są orientacyjne - ze względu na specyfikę układu i rodzaj producenta układów scalonych generatora, obliczone wartości częstotliwości mogą się znacznie różnić od rzeczywistych. Jeśli interesuje nas dana częstotliwość wyjściowa lub jej zakres pomocny będzie miernik częstotliwości. 10. Liczba obrotów silnika krokowego a częstotliwość generatora: Mając silnik krokowy, sterownik i generator możemy w prosty sposób obliczyć liczbę obrotów silnika na minutę: Rzeczywista liczba korków silnika = liczba kroków * podział sterownika Liczba obrotów silnika na sekundę = częstotliwość generatora / rzeczywista liczba kroków silnika Strzałki oznaczają wybór napięcia jakie tolerują wejścia sterownika, standardowo to +5VDC, lecz bywają serva z sygnałami wejściowymi +24VDC, tak też należy podłączyć sygnał + PUL, +CLK +PUL +CLK +STEP -PUL -CLK -STEP STEROWNIK SILNIKA KROKOWEGO SERVO LUB FALOWNIK Na przykład: Silnik korkowy 1,8 deg/krok ( 1,8 stopnia na krok) = 200kroków na obrót. Częstotliwość z generatora = 10 khz = 10000 Hz Podział sterownika = 1/8 Rzeczywista liczba kroków silnika= 200* 8 = 1600 (każdy krok silnika dzielony jest na 8 więc liczba kroków silnika na obrót wzrasta ośmiokrotnie) Liczba obrotów wału silnika na sekundę = 10000Hz / 1600kroków= 6,25obr./sekundę Liczba obrotów silnika na minutę = 6,25obr./s * 60 = 375obr./min. 4 9
-napięciem stałym z zakresu 0..5VDC: Uwaga: GND +0..5VDC Rampa prędkości działa tylko z potencjometrem, sterowanie napięciowe DZIAŁA NIE ZALEŻNIE od ustawień potencjometrów ACCEL, DECEL i zworki JP2. 5. Rampa prędkości, przyśpieszanie, zwalnianie silnika: Generator GEN CNC02 został wyposażony w opcję rampy (zworka JP2 uaktywniania rampy w pozycji RAMP), w takim celu by było możliwe rozpędzanie silników do większych prędkości. Jak wiadomo by rozpędzić silnik krokowy należy liniowo zwiększać częstotliwość sygnału kroku, w innym wypadku silnik nie wystartuje, jego wirnik wyskoczy z pola magnetycznego, silnik straci moment, to samo dotyczy wyhamowania silnika z przy wyższych prędkościach - silnik zatrzymany od razu straci moment i przez siłę bezwładności wału zgubi pozycję. Ma to też później przełożenie na ruchy maszyny, maszyna nie szarpie i nie zatrzymuje się gwałtownie w losowych miejscach. Nie podłączone wejście B POT spowoduje niestabilną pracę generatora, ponieważ jego wejście zadziała jak antena, będzie "wyłapywać" zakłócenia z otoczenia. 9. Dobór częstotliwości i jej obliczanie: Częstotliwość maksymalna i minimalna generatora zależą od rezystorów R8, R9. Standardowo częstotliwość generatora wynosi od 0 do około 150kHz. (R8=10k, brak R9). Gdy rezystor R9 nie jest wlutowany to częstotliwość maksymalną obliczamy ze wzoru: ROZPĘDZANIE STAŁA ZWALNIANIE WYKRES PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ SILNIKA W FUNKCJI U Fgen = 1/(R2 * 4,7^-10 = R2*0,00000000047) Rezystor R9 pozwala zmniejszyć zakres zmian częstotliwościwyznacza częst. minimalną wynoszącą około: Fmin = 1/(R3 * 4,7^-10 = R3*0,00000000047) Obecność R9 ma też wpływ na częstotliwość maksymalna. Fmax z rezystorem R9 wynosi: Fmax=Fmin + Fgen. Do ustawiania czasu rozpędzania i zwalniania służą potencjometry na płytce generatora oznaczone jako ACCEL (rozpędzanie) i DECEL(zwalnianie). 6. Wejście TIGR - uruchamianie generatora: Zwarcie wejścia IN z GND w złączu TIGR uruchamia generowanie częstotliwości. W zależności jak ustawiona jest zworka JP2 mamy generowanie rampy lub stałą częstotliwość (zworka w pozycji +5V), przy takim ustawieniu zwarcie wejścia powoduje generowanie zadanej częstotliwości przez czas na jaki jest ono zwarcie. W przypadku rampy sprawa wygląda inaczej, ilustrują to wykresy na kolejnej stronie: 8 5
- ustawienie potencjometrów ACCEL i DECEL w skrajnie lewą stronę: 7. Opis wejścia STOP generatora GEN CNC02: Złącze wejściowe STOP zatrzymuje pracę generatora, zwarcie IN z GND złącza powoduje natychmiastowe zatrzymanie pracy generatora, ma ono wyższy priorytet o wejścia TIGR: ZWARCIE WEJŚCIA TIGR - ustawienie potencjometrów ACCEL i DECEL w skrajnie prawą stronę: ZWARCIE WEJŚCIA STOP - ustawienie potencjometrów ACCEL i DECEL w dowolnie, dowolny czas zwarcia wejścia TIGR: WEJŚCIE STOP 8. Opis wejścia POT - zadawanie częstotliwości: Częstotliwość wyjściową generatora możemy regulować, dzięki złączu POT w dwojaki sposób: - regulacja za pomocą potencjometru: 1 2 1: POTENCJOMETR 4,7k - 47k typ. 10k liniowy 2: Starajmy się używać możliwie najkrótszych przewodów, o średnicy nie mniejszej niż 0,25mm2. W długich przewodach mogą indukować się napięcia, które będą miały wpływ na stabilność częstotliwości. 6 7