CNC - Регулятор оборотов шпинделя/мотора
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:
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! :D 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.
Характеристики модуля:
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.