Forródrótos vágószálfűtés habvágó CNC-khez
(PWM-es cekász fűtésvezérlés, HW-A1-PCB)


Módosítva: 2010. április 20. kedd

Habvágó CNC gépek forródrótos (cekász) fűtésére alkalmas, precíziós vezérlő PCB verziója, mely minden szükséges kényelmi funkciót tartalmaz. A különböző habanyagok és előtolási sebességekhez eltérő és pontosan beszabályozott vágási hőmérséklet szükséges. A pontos értékeket gyakorlati tapasztalatok útján tudjuk beállítani, melyet feljegyezve, a használt alapanyagok cserélgetése után, ismét be kell tudnunk állítani. Ebben nagy segítséget nyújt egy precízen leolvasható digitális ampermérő, mely mindig a tényleges fűtési áramot mutatja és egy a 230V-os hálózati ingadozást hatásosan kompenzáló, stabil áramkör. A Heat Control mindezeket tartalmazza, sőt, még több kényelmi funkciót is!

Ez az áramkör a HW-A1 vezérlő fűtőszál táptranszformátor, digitális árammérő és dobozolás nélküli változata. Maga a PWM vezérlő (PCB). A működéséhez csak egy teljesítmény transzformátor szükséges (a fűtőszál táplálásához).


(HW-A1 Compact)

Képgaléria:


(nagyítás = klikk!)


(habvágó CNC)

Főbb műszaki tulajdonságok (HW-A1-PCB):

- PWM-es fűtési teljesítményvezérlés 0 - 100% tartományban,
- Max. 6A kimenő terhelhetőség,
- 12V - 35V AC fűtőszál táp betáplálási tartomány,
- Finomszabályzási áramkorlát,
- Min. 0.5 Ohm terhelhetőség (Cekasz),
- Állítható PWM frekvencia (400 Hz - 3.5 kHz),
- Távkapcsolható fűtésindítás,
- Áramérzékelési csatlakozás,
- LED-es állapotjelzések,
- Integrált vezérlő és független műszer-tápegység,

Működési elv és felépítés:

A HW-A1-PCB fűtésvezérlő PWM-es teljesítményvezérlést tartalmaz, állítható PWM frekvencia és áramkorláttal. A precíziósan állítható áramkorlát révén pontosan beállítható az a maximális fűtési áram, amivel a használt vágószál (cekasz) még fűthető (elpattanása, megszakadása nélkül). A hangolható PWM frekvencia révén megakadályozható a vágószál belengése, oszcillációja (elhangolható a mechanikai kritikus frekvenciájától).
A kapcsolás rendelkezik külső digitális alapműszer (LCD PM-438/428) számára egy független 12V-os DC tápegységet és sönt kimenetet. A digitális Ampermérő szolgál a pontos fűtési áram beállítására, mely 10mA-es felbontású. A fűtési teljesítményt (áramot) a PWM-es potenciométeren kell beállítani. A beállítható max. áramot a "Current Limit" trimmerrel lehet korlátozni. Ez a limit szolgál a vágószál szétégetésének megakadályozására (max. piros izzítására érdemes felvenni). A PCB-n található Start sorkapcsot összezárva lehet a fűtést indítani (akár a H2 reléjével, PC-n keresztül is).

Csatlakozók:

230V AC - a hállózati tápcsatlakozó (230V 50Hz AC).

TR - a vágószál táptranszformátorának primer (230V AC) csatlakozója.

Sense - mérőműszer áramérzékelőjének (sönt) csatlakozója. Polaritás érzékeny (jelölve).


(betáplálás és vágószál táptranszformátora)

A transzformátor a vágószál táptranszformátora, mely primer oldali megtáplálása és biztosítéka a panelen van!

Heating AC - a vágószál táptranszformátorának szekunder csatlakozója. Bemeneti feszültségtartománya: 12-35V AC

Hot Wire - a vágószál csatlakozója. A vágószál minimális ellenállás értéke: 0.5 Ohm.


(vágószál tápfeszültség és vágószál csatlakozások)

A transzformátor a vágószál táptranszformátora és szekunder oldali egyenirányítása és biztosítéka a panelen található!

12V DC - föld független 12V-os stabilizált tápkimenet a műszer számára.

Start - indító bemenet. Rövidre zárva indul a fűtés.


(a műszer 12V-os független tápja és a Start indító sorkapocs)

Ha nincs szükség PC-s indításra, akkor a Start sorkapcsot fixen rövidre zárva, a főkapcsolóval, manuálisan lehet be és kikapcsolni a fűtést.
A "Hot Wire" sorkapocsra csatlakozik a vágószál két vége. A vágószál hossza és fajlagos ellenállása határozza meg az eredő (tényleges) ellenállását. A minimális ellenállás amit a vezérlőre rá lehet kötni 0.5 Ohm. Ez alatt a vezérlő károsodhat (a gyakorlatban ez alatti értékeket rövidzárlatként kell tekinteni)! A maximális ellenállás nincs korlátozva, de az Ohm törvény (I=U/R) meghatározza a maximálisan elérhető fűtési áramot. Két példa:

1. A vágószál fajlagos ellenállása 0.8 Ohm/m. A vágószál hossza 1.2m. Az eredő ellenállása ennek megfelelően: Re=1.2×0.8 =0.96 Ohm. A maximálisan átfolyó áram I=U/R = 43V/0.96Ohm=44.8A. Ebben az esetben a vezérlő teljes max. árama (6A) kihasználható, de figyelembe kell venni a drót terhelhetőségét is (vörös izzási pontját)! A korlátot a "Current Limittel" trimmerrel kell beállítani.

2. Viszont, ha a vágószál fajlagos ellenállása 9 Ohm/m és a vágószál hossza szintén 1.2m, akkor az eredő ellenállása Re=1.2×9=10.8 Ohm. A maximális elérhető áram Imax=U/R = 43/10.8=3.98A. Ebben az esetben a vezérlő nem képes a max. 6A-ert biztosítani (csak 3.98A-ert), viszont ez is szét égetheti a vágószálat (a Current Limitet itt is vörös izzásig szabad emelni)!

A fenti példákból is látszik, hogy vagy a Vezérlő áramkorlátja (max. 6A), vagy a vágószál ellenállása fogja a max. áramot meghatározni!

Szélsőséges esetben, ha kevés az áram (mert nagy a vágószál ellenállása), akkor vagy rövidebb szál szükséges, vagy kisebb fajlagos ellenállású anyagból kell választani (esetleg vastagabb keresztmetszetben)!

Digitális (LCD) mérőműszer bekötése:


(PM-438/428 műszer tizedespont és csatlakozásai)

A javasolt LCD panelműszer: PM-438/428. A műszer bemeneti tartománya: 0-200 mV. A kialakított Sense kimenet erre lett méretezve.
A műszer tápcsatlakozását (DC 9V) a panel 12V DC tápjával kell polaritás helyesen összekötni. A Con és IN pontokat a panel Sense csatlakozójával (polaritás helyesen).

A műszeren a tizedespont választó átkötést (forrasztást) középhelyzetbe kell forrasztani.

Üzembe helyezés lépései:

Összeszerelt, dobozolt és kikapcsolt vezérlő mellett:

A Vezérlő "Hot Wire" sorkapcsaiba kell a vágószál két végét bekötni (minimum 0.5 Ohm legyen). Célszerűen nem magát a Cekaszt (vágószálat) , hanem a hozzávezető vezetékeket kell ide bekötni (sorkapocs megolvadásának veszélye miatt)!

A "Start" sorkapcsot össze kell zárni (vagy fixen egy darab drót bekötésével, vagy a H2 reléjével). Ezzel indul majd a fűtés.

Kikapcsolt Vezérlő mellett a "Current Limit" A trimmert egy kisméretű csavarhúzót segítségével a Min. irányba (óramutató járásával megegyező irányba) kell tekerni mindaddig, amíg egy enyhe kattanást nem érzünk. A kattanás jelzi a trimmer szélső helyzetét! Ezzel a legalacsonyabbra vesszük az áramkorlátot.


(szabályzók)

Ha ez megvan, akkor a fő szabályzó, PWM % potenciométerét tekerjük max. helyzetbe.

Kapcsoljuk be a vezérlőt!
Ezután a "Current Limit" A trimmert MAX irányba (óramutató járásával ellentétesen) tekerve folyamatosan emeljük az áramot. Az áramérték változását a digitális Ampermérőn követhetjük. Közben folyamatosan ellenőrizzük a vágószál melegedését! Emeljük addig az áramot, míg a vágószál el nem éri a maximális fűtését (a vörösizzás alatt egy picivel). Itt megállva elértük a max. vágási hőfokot és egyben a max. áramot is. Ez lesz a PWM % gombunk max. értéke is!

A továbbiakban a fűtési értéket CSAK a PWM % potenciométerrel állítsuk. Ezzel megakadályozható, hogy teljesen feltekert PWM % érékkel a vágószálat szétégethessük!

A PWM vezérlés hangot generálhat a vágószálban, mely szélsőséges esetben mechanikai rezgésként is megjelenhet. Ha ez látható nyomot hagyna a vágott felületen (ha véletlenül megegyezne a szál önrezgésével), akkor van lehetőség ennek a rezgésnek az elhangolására, és így a nyom eltüntetésére is! Ehhez a PWM frekvenciát (Hz) kell elhangolni.
Az állítható PWM frekvencia tartománya: 400 Hz - 3500 Hz.