Revija o elektroniki in računalništvu www.elektronik.si 5
www.elektronik.si
5
Revija o elektroniki in računalništvu
Cena 0,00 €
avgust 2009
Avdio:
Dexboy: Plazma zvočnik - Nejc Končan
Napajalniki:
VolkD:
Strojništvo: SimonS: CNC uporaba - Simon Skočir
Energetika:
Azrael:
Vklop in izklop malo drugače - Friderik Back
Triki in nasveti:
VolkD:
Pri frizerju - Darko Volk
www.elektronik.si Revija o elektroniki in računalništvu je občasnik internetnega foruma www.elektronik.si
Glavni in odgovorni urednik: Darko Volk, lektor: Aljaž Ogrin
Uredniški odbor: moderatorski team foruma
Revija je v elektronski obliki praviloma v pdf formatu. Sestavni deli revije so lahko tudi druge datoteke, ki predstavljajo source programske
opreme objavljene v reviji. Vsi sestavni deli revije so zapakirani v ZIP format.
Revija objavljena na internetu je dostopna vsem uporabnikom www.elektronik.si, ki je javni forum. Cena revije je 0 eur.
Avtorstvo člankov objavljenih v tej reviji je izključna last avtorjev. Revija si ne jemlje nikakršne pravice glede objavljanja člankov v drugih medijih, če je le naveden vir in avtor.
Izdelava projektov objavljenih v reviji je dovoljena zgolj za lastno uporabo.
ISSN 1855-6868
Laboratorijski napajalnik II - Darko Volk
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Plazma zvočnik - 1
Avtor:Nejc Končan dex@thedexboy.com
Plazma zvočnik
Uvod
Nekega dne sem
brskal po internetu, gledal
razne zanimive
kratke filme na
spletnem portalu You Tube,
ko sem opazil
naslov "Plasma
speaker". Tako
se je vse skupaj
začelo.
Pogledal
sem
nekaj
filmčkov,
malo povprašal če
ima kdo kakšne
načrte,
vendar
noben načrt ni iz-
gledal kaj preveč
obetavno.. Vse je bilo
videti dokaj enostavno,
zato si niti približno
nisem predstavljal, da
bo sploh kaj delovalo.
Imel sem veliko problemov; časovno gledano sem porabil dve
tretjini vsega časa za
odpravljanje
napak.
Vedno
sem
nekaj
uničil. A na koncu mi
je le uspelo. Po nekako sedmih poskusih,
zaslišim zvok iz CDpredvajalnika, a ker
je bilo to vezje sestavljeno na testni
plošči, sem moral vsa nova
vezja izdelati sam.
1
"Plazma zvočnik", je zvočnik, ki nima nikakršne veze z elektrodinamičnim, piezo ali katerikolim drugim tipom širše poznanih tipov zvočnikov.
Ta zvočnik deluje na principu PWM (pulse width modulation) oz. na principu pulzno širinske
modulacije. Signal nato še frekvenčno moduliramo in dovedemo na končno (ojačevalno)
stopnjo, s katere gre ojačan signal na visokonapetostni transformator (v mojem primeru iz
TV sprejemnika), ta pa ga dovede na dve volframovi elektrodi slika 1* premera 2,4mm, ki
se uporabljajo za varjenje po TIG postopku (volfram zato, ker ima visoko tališče).
To je na kratko opisan princip delovanja naprave, seveda naprava ne deluje brez napajalnika.
Za napajalnik sem dal naviti 300W transformator z izhodno napetostjo 48V ter 15V (ločeni
navitji). Izhod za 48V sem usmeril in zgladil tako da napetost naraste na približno 60V DC;
15V izhod pa sem usmeril, gladil in stabiliziral z LM7815. 60V DC sem uporabil za napajanje
močnostnega dela, 15V DC pa za napajanje krmilja.
Kot zvočni vhod lahko uporabim katerokoli napravo, priporočljivo pa je, da uporabim napravo, ki nizke tone izniči ker ta zvočnik ni namenjen in ne more predvajati nizkih frekvenc (s
tem se samo greje cela naprava, učinka pa skoraj ni). Najlepše predvaja srednje in visoke
tone.
Avdio
Kratek opis
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Plazma zvočnik - 2
Avtor:Nejc Končan dex@thedexboy.com
2,4mm volfram elektrodi na nosilcih
Potek izdelave naprave
Najprej sem v programskem okolju Eagle Layout Editor narisal električne sheme. Odločil sem
se, da naredim napravo s tremi vezji in sicer: krmilni del, močnostni del ter seveda napajalni
del.
Električne sheme vezij
Vezje 1 – Krmilno vezje
To je glavno oziroma krmilno vezje. Vezje skrbi za nastanek PWM signala, ki ga preko
Električne sheme: priključnih
sponk VEZJE2 pošljemo na drugo vezje (močnostno vezje).
2
Avdio
vezju se nahajajo kondenzatorji, trije upori, priključne sponke, potenciometra in seveda
Na
integrirano vezje UC3525AN.
Električne sheme: www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Plazma zvočnik - 3
Avtor:Nejc Končan dex@thedexboy.com
Vezje 2 – Močnostni del
Drugo vezje, močnostno vezje, nam signal, ki smo ga dobili iz krmilnega vezja, ojači, ter
pošlje naprej na visoko-napetostni (VN) transformator.
Na vezju najdemo upor, trije kondenzatorji, tri diode ter glavni del tega vezja, dva močnostna
tranzistorja
IRF540 in nekaj priključnih sponk.
Vezje 3 – Napajalni del
3
Avdio
Napajalno vezje nam omogoča samostojno delovanje naprave, saj bi drugače potrebovali
zunanje napajanje 60V DC ter 15V DC. S 60V DC se napaja močnostni del, stabiliziranih 15V
DC pa pripeljemo na krmilni del.
Vezje je sestavljeno iz treh gladilnih kondenzatorjev, dveh kondenzatorjev, ki skrbita da
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Plazma zvočnik - 4
Avtor:Nejc Končan dex@thedexboy.com
stabilizator LM7815 ne zaoscilira, dva
graetzova spoja ter priključne sponke
Tiskana vezja
Klišejne risbe
Ko sem imel ves material ob sebi (da
Plazma zvocnik
SSTS Siska 2008
©Nejc Koncan
VEZJE 1
1 EJZEV
sem izmeril velikosti elementov, razmake nogic ipd.), sem
lahko iz električnega načrta izdelal klišejne risbe. Klišejne
risbe sem natisnil na prozorno folijo za pljuvalnike (InkJet
Avdio
tiskalnik).
Ko sem pertinaks razrezal na kose pravilne
velikosti, sem odstranil zaščitno prevleko,
pritrdil na prozorno folijo natisnjene filme
in vse skupaj pod kosom pleksi stekla
postavil za približno 3 minute pod sončno
svetlobo.
Nato sem film in pleksi odstranil in osvetljene kose pertinaksa položil v razvijalec (Cevosan + voda). Ko se je vse skupaj razvilo, sem ploščice zjedkal.
Kot tekočino za jedkanje sem uporabil mešanico solne kisline, vodikovega
peroksida in vode. V zjedkane ploščice
4
kincovz amzalP
8002 aksiS STSS
nacnoK cjeN©
Iz shem sem sestavil spisek materiala, ki ga bom potreboval
za izdelavo izdelka.
www.elektronik.si
5
Revija o elektroniki in računalništvu
Plazma zvočnik - 5
Avtor:Nejc Končan dex@thedexboy.com
Vhod
15VDC
VEZJE 3
Plazma zvocnik
SSTS Siska 2008
©Nejc Koncan
MASA
60VDC
MASA
dohV
CDV51
3 EJZEV
kincovz amzalP
8002 aksiS STSS
nacnoK cjeN©
ASAM
CDV06
ASAM
5
Avdio
sem nato zvrtal luknje za elemente in luknje,
skozi katere bom kasneje ploščice pritrdil.
Ker je na ploščici še ostal fotolak in je okoli lukenj
malo razcefranega pertinaksa, sem ploščice
zbrusil s finim vodobrusnnim papirjem.
Nato sem na vezja začel spajkati elemente.
Najprej upore, nato nižje kondenzatorje,
podnožje za čip, diodo D1, priključne sponke…
Pomagal sem si z montažnimi shemami:
www.elektronik.si
5
Revija o elektroniki in računalništvu
Plazma zvočnik - 6
Avtor:Nejc Končan dex@thedexboy.com
Vezje2
6
Ko sem vsa tri tiskana vezja zmontiral v ohišje, sem jih povezal s kabli, ki sem jih lepo spel
v šope (kolikor se je le dalo). Na drugo (močnostno) vezje sem tudi privil hladilnik na dva
izhodna tranzistorja IRF540. Hladilnik sem odrezal od starega računalniškega napajalnika,
da mi ni bilo potrebno vrtati lukenj v novo hladilno rebro. Tranzistorja sem privil z M3 vijakoma preko sljud in plastičnih podložk (da ne pride do stika s hladilnim rebrom).
V spodnjo pleksi ploščo sem izvrtal luknje s premerom 3,5mm (za vezje ter VN transformator) in luknje 4,5mm (za napajalni transformator), v katere sem nato vrezal navoj M4 oziroma M5 s strojnim navojnim svedrom.
Prvi dve vezji sem pritrdil na pleksi steklo s po štirimi M4 vijaki, pod vezja sem privil M4
Avdio
Vezje3
Montaža
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Plazma zvočnik - 7
Avtor:Nejc Končan dex@thedexboy.com
7
matico, da vezja ne zdrsnejo in da se vijaki ne morejo odviti (ter da sem si naredil prostor za žice, ki sem jih speljal
pod vezji). Tretje vezje sem pritrdil na
zadnjo stranico ohišja, prav tako z M4
vijaki; vendar ker je stranica aluminijasta sem vezje odmaknil tako, da sem
podložil po 2 M4 matici. Vezje sem nato
z notranje strani pritrdil s štirimi M4 vijaki.
Z M5 vijaki sem pritrdil
napajalni
transformator; skozi preostale štiri
3,5mm luknje pa sem z
dvema plastičnima vezicama pritrdil feritno jedro VN transformatorja
na pleksi steklo.
Na zadnjo stranico sem
izvrtal še dve luknji in
sicer za uvodnico (za
priključni kabel) ter za
ohišje za varovalko. Ko
sem povrtal eno od neuporabljenih lukenj na
ohišju in vanjo vrezal
navoj M4, sem skrajšal
vijak in z njim pritrdil
ozemljitveno žico (s
kabel čevljem ter zvezdasto podložko za boljši kontakt).
Na sprednje pleksi steklo sem dal z laserjem
izrezati luknje in vgravirati napise. Najprej
sem privil dve banana vtičnici (VN izhod),
nato stikali (za vklop napajanja naprave ter
za vklop VN transformatorja – stikalo sem
postavil kot zaščito nenamernega vklopa
naprave, medtem ko bi se kdo dotikal izhoda. Ostale so mi še tri večje luknje. Dve sem
zapolnil s potenciometroma (za spreminjanje nosilne frekvence ter za spreminjanje širine
PWM impulza), v tretjo pa sem dal 6,3mm kliknen vtičnico (za vhod zvočnega signala). Črn
banana vtič sem povezal na maso (minus) celotnega vezja, na rdečo banana vtičnico pa sem
privil VN kabel in ga izoliral s termoskrčljivo bužirko. Kabel sem pustil kratek, ker nočem, da
se kje dotakne ohišja in naredi stik z njim.
Zatem sem spodnje pleksi steklo privil na nosilce, pritrdil sem še zadnjo stranico (aluminijasto).
Avdio
Končana tiskana vezja pa izgledajo takole:
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Plazma zvočnik - 8
Avtor:Nejc Končan dex@thedexboy.com
Izdelek je do tedaj izgledal tako:
Ko sem privil še sprednjo stranico, vklopil VN žico v VN
transformator in privil še ohišje, skoraj končan izdelek
zgleda tako:
Izdelava elektrod
Sedaj sem potreboval samo še nekaj, preko česar bom ustvaril električni oblok (»strelo«).
Ker je na izhodu kar precejšnja energija, in s tem vročina, sem se odločil, da uporabim volfram elektrodo. Volframove elektrode se navadno uporablja za varjenje po TIG postopku, ker
ima volfram veliko višje tališče kot npr. železo, baker. Elektrodo sem razrezal na 3 koščke,
dva od teh sem nabrusil v špico, ker drugače oblok skače po elektrodi in s tem zelo popači
zvok. Bolj, ko so elektrode nabrušene, lepši je zvok:
Uporabil sem posebej postružena vijaka
M4:
8
Avdio
Banana vtiča sem prevrtal do luknje, skozi katero se
lahko pritrdi dodaten vtič in nato vrezal navoj M4:
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Plazma zvočnik - 9
Avtor:Nejc Končan dex@thedexboy.com
Končana izdelava elektrod:
Uporabil sem sivo elektrodo, ker je manj škodljiva. Včasih so se uporabljale rdeče vendar so
vsebovale kemijski element torij in so bile zato rahlo radioaktivne. Sive so sedaj nadomestne
rdečim.
Meritve in grafi
VN meritve
Nosilna frekvenca za zgornje meritve:
6rd pri 2µs = 0,000012rd/s = 83333,33hz = 83,3kHz
9
Pri merjenju sta bila elektrodi obrnjeni z nabrušenim delom ena proti drugi. Temperatura
zraka je bila tedaj 22°C.
Avdio
Pri meritvah sem uporabljal visokonapetostno sondo v merilu 1000:1 (1kV = 1V).
Ostale meritve
Plazma zvočnik - 10
Avtor:Nejc Končan dex@thedexboy.com
Vhodni signal (sinus, 1kHz):
Izhodni signal iz čipa (pri vhodnem signalu
zgoraj – oziroma pri frekvenci 1kHz):
Še povečano na eno periodo:
Iz slike je razvidno, da lahko s potenciometrom P1 spreminjamo širino PWM impulza:
Seveda lahko spremenimo tudi
frekvenco (s potenciometrom P2):
nosilno
Opis delovanja naprave
Opis delovanja napajalnika
Napajalnik je zgrajen relativno enostavno:
-
za 60V DC sem uporabil 5A graetzov
spoj ter dva gladilna kondenzatorja (2200µF)
vezana vzporedno za večjo kapacitivnost.
-
Za 15V DC sem uporabil 1,5A graetzov
spoj, 1000µF gladilni kondenzator, stabilizator napetosti LM7815 ter dva 100nF kondenzatorja, ki preprečujeta osciliranje stabilizatorja.
10
Avdio
Revija o elektroniki in računalništvu
5
www.elektronik.si
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Plazma zvočnik - 11
Avtor:Nejc Končan dex@thedexboy.com
Opis delovanja krmilnega vezja
Krmilno vezje so "možgani" naprave. Tu se
ustvarja pulzno-širinsko moduliran (PWM)
signal, ki s katerim nato odpiramo MOSFETa
na močnostnem vezju. Glavni del vezja je integrirano vezje UC3525AN. To je čip namenjen za pulzno-širinsko modulacijo. Njegova
zgradbo vidimo na desni strani.
Zvočni signal sem preko 0,1µF kondenzatorja (zaradi motenj) pripeljal na nogico 2 čipa.
Nogica je vezana na notranji primerjalnik in
s tem se spreminja širina impulza na izhodu
11.
Na čip lahko pripeljemo od +8V do +35V (maksimalno +40V);
izhod lahko obremenimo do 400mA (največ 500mA); temperaturno delovno območje se nahaja med 0°C ter največ
70°C. Frekvenco oscilatorja lahko spreminjamo od 100Hz do
nekje 400kHz.
Opis delovanja močnostnega vezja
11
Avdio
Glavna dela tega vezja sta dva MOSFETa, ki odpirata tok za
izhodni VN transformator. Prav tako imam na vezju dva veRazpored nogic za čip UC3525AN
lika kondenzatorja 4.7µF 350V, ki morata biti zgrajena za
izmenično napetost. Ker ju v Sloveniji nisem mogel dobiti,
sem ju naročil preko podjetja IC-Elektronika na Farnell v Veliko Britanijo. Kondenzatorja sta
pomembna zato, ker sta uporabljena kot delilnik napetosti za drugo stran navitja VN transformatorja.
Prva stran primarnega navitja je napajana preko MOSFETov. Na vezju imam tudi schottky
diodo D1, ki preprečuje vdor nenamerne napetosti nazaj na prvo vezje oziroma na čip in
potem nazaj na izvor zvočnega signala (CD predvajalnik, računalnik…).
Drugi dve hitri diodi sta tudi namenjeni zaščiti pred vdorom napetosti na napačna mesta
("gate" na MOSFETih, nazaj na prvo vezje na čip itd…).
VN transformator sem uporabil od starega Blaupunkt televizorja.
www.elektronik.si
5
Revija o elektroniki in računalništvu
Plazma zvočnik - 12
Avtor:Nejc Končan dex@thedexboy.com
Informacije o glavnih elementih:
MOSFET IRF540
Ohišje TO-220:
Notranja zgradba:
-
-
-
-
-
-
Maksimalne vrednosti:
o
o
o
Napetost Drain-Source: 100V (VGS = 0V)
Napetost Drain-Gate: 100V (RGS = 20Ω)
Napetost Gate-Source: ±20V
Tok na Drain:
pri Tokolice= 25°C : 22A
pri Tokolice= 100°C : 15A
največji tok (kratkotrajen) : 88A
Oddajanje energije pri Tokolice= 25°C : 85W
Temperaturno delovno območje: -55 do+175°C
Hitra (schottky) dioda BYF29200
Ohišje TO-220:
Maksimalne vrednosti:
-
Največji dovoljen tok: 16A
-
Izolacijska napetost: 2kV
-
Največja dovoljena napetost: 200V
-
Največji kratkotrajni tok : 80A (za 10ms, sinus)
-
Temperaturno delovno območje: -65 do +150°C
12
Ko sem opravljal meritve sem ugotovil sledeče:
-
Zvok se najlepše sliši pri razdalji med elektrodama od 1cm do 2cm:
o manj od 1cm se zvoka skoraj ne sliši
o več od 2cm se tranzistorja, čip in VN transformator samo pregrevajo, zvok je glasen
vendar ni čist (popačen);
-
Daljši oblok, ko hočemo, bolj moramo povečati širino impulza (potenciometer P1);
-
Za daljši čas obratovanja (>10 minut), bi bilo potrebno v ohišje vgraditi ventilator;
-
Pametno bi bilo vgraditi zaščito pred spuščanjem motenj nazaj v omrežje, saj sedaj
moti naš TV sprejemnik na drugem koncu hiše, ko prižgem napravo (naprava in TV sta priklopljena na isto fazo);
-
Naprava oddaja elektromagnetne motnje tudi v zrak, saj miška od prenosnega
računalnika ne deluje v redu, če je naprava prižgana;
-
Prižgana naprava mora biti v dobro prezračenem prostoru, saj iz zraka dela strupeni
plin Ozon (O3);
-
Naprava ne sme biti na prepihu, drugače odpihne ioniziran zrak izmed elektrod in s
tem pači zvok.
Avdio
Ugotovitve
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Plazma zvočnik - 13
Avtor:Nejc Končan dex@thedexboy.com
VN transformator
Notranja shema:
Slika transformatorja
(računalniška).
Na transformatorju sem uporabil nogici 13 ter 14 za primarni del ter nogico 10, ki sem jo
vezal na minus vezja. Izhodni kabel sem vezal na banana vtičnico.
13
Največje probleme sem imel, ko sem napravo prvič hotel preizkusiti – na testni plošči. Vezje
sem skupaj sestavil vsaj petkrat, od tega mi je vedno skurilo čip ter izhodna tranzistorja.
Neko nedeljo zjutraj sem še enkrat poskusil sestaviti vezje in sem opazil, da imam minus
kondenzatorja C7 vezan na minus vezja ne tam, kjer bi moral biti. Verjetno je to bila posledica, ker sem takšne kondenzatorje večinoma uporabljal kot gladilne ne pa za izničevanje
motenj.. Vezje mi je od takrat naprej delovalo..
Drugi problem je bil, ker sem naročil transformator s srednjim odcepom za 15V in končno
napetostjo 48V. Najprej sem dobil star toroidni transformator s srednjimi odcepi po 27V ter
Avdio
Problemi pri izdelavi
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Plazma zvočnik - 14
Avtor:Nejc Končan dex@thedexboy.com
15V, ki pa je bil že zelo star in ni več deloval. Zatem sem dobil nov transformator, izdelan
posebej za moje namene. Problem je spet nastal, ker je imel novi transformator ločeni navitji
za 48 ter 15V. Mislil sem, da ne bo nič narobe, če konec 48V navitja in začetek 15V navitje
povežem skupaj, sem imel na napajalnem vezju samo tri priključne vezice. To je bila usodna
napaka, saj mi je odneslo dva stabilizatorja napetosti LM7815 ter gladilni kondenzator C12
in graetzov spoj B2. Ko sem vhode ločil med seboj, je naprava resnično delovala…
Viri
Za konec še nekaj slik plazme
14
Avdio
- http://www.volny.cz/jmartis/flybacks.htm (električna shema)
- http://www.donberg.ie/descript/h/hr_6321.htm (slika notranje vezave VN transformatorja)
- DatasheetCatalog.com (tehnični podatki o čipu, tranzistorju in diodi)
Laboratorijski napajalnik
15
Napajalniki
Načrt vsebuje le komponente, ki se nahajajo na tiskanem vezju. Razen teh je tu še usmerniški mostiček in transformator. Transformator,
ki je na načrtu služi le za napajanje elektronike napajalnika.
5
Revija o elektroniki in računalništvu
www.elektronik.si
Laboratorijski napajalnik II - 1
Avtor:Volk Darko darko.volk@gmail.com
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
Laboratorijski napajalnik II - 2
Avtor:Volk Darko darko.volk@gmail.com
5
Kot sem že v tretji številki obljubil, bo tokratno nadaljevanje vsebovalo predvsem praktične
napotke, kako narediti laboratorijski napajalnik. Ogledali si bomo načrt, izdelali bomo tiskano
vezje in ga montirali v primerno ohišje. Oživljanje naprave in program za mikrokrmilnik pa
bom pustil za naslednjič.
Načrt
Načrt vsebuje le komponente, ki se nahajajo na tiskanem vezju. Poleg teh potrebujemo še
usmerniški mostiček in glavni transformator. Pomožni transformator, ki je na načrtu, služi le
za napajanje elektronike napajalnika.
T2
CON6
4
5
2
CON5
MOSTIČEK
3
GR1
1
2
3
6
2x18V
2
1
KC
1
2
CO3
1
2
3
Vot
Vot
TISKANOVEENAAANIKA
1
CON2
5
4
3
2
1
Roto
Stop
UART
1
2
3
4
3
2
1
CO3A
ON/OFF
CO4
3
2
1
GND
EURO
230V
Do sedaj pravzaprav nismo nikjer napisali, kaj bo tak laboratorijski napajalnik zmogel. To je
precej odvisno od izbire uporabljenih elementov. Največ je odvisno od transformatorja. Sam
sem v te namene imel pripravljen transformator s C jedrom, katerega napetosti sekundarja
so 2x 19V, tokovne zaloge pa so 2,5 A na vsakem navitju.
S takšnim transformatorjem naj bi napajalnik dal v območju od 0 do 17 V do 5 A toka, v
območju od 17 V do 34 V pa 2,5 A toka. Napetostna meja tega napajalnika je pri 40 V, vendar
so v območju od 34 V do 40 V tokovne zaloge le do 500 mA.
16
Povezava tiskanega vezja z usmerniškim mostičem, transformatorjem, mrežno napetostjo
na eni strani, ter rotacijskim enkoderjem, stop tipko in sponkami za priključitev napajalnika
na drugi strani.
Napajalniki
Povezava tiskanega vezja z usmerniškim mostičem, transformatorjem, mrežno napetostjo na eni strani, ter rotacijskim enkoderjem, stop tipko in sponkami za priključitev napajalnika na drugi strani.
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Laboratorijski napajalnik II - 3
Avtor:Volk Darko darko.volk@gmail.com
Opis delovanja
Napajanje posameznih delov napajalnika
Hiter pregled načrta nam pove, da imamo tu kar nekaj delov, ki smo jih spoznali že v prvem
delu članka. Pa pojdimo po vrsti. Transformator T1 služi le zagotavljanju stabilnega napajanja +5 V za mikrokontroler in operacijski ojačevalnik. Za usmerjanje je uporabljena vezava
s srednjim odcepom na transformatorju. Mostiček B2 je tu uporabljen le kot dve diodi. Preostali dve diodi sta uporabljeni za drugo vejo napajalnika, ki zagotavlja negativno napetost.
Vezava torej ni kaj posebnega, je le kombinacija dveh že poznanih vezav s srednjim odcepom, le da je ena narejena v pozitivni, druga pa v negativni veji.
V pozitivni veji nam stabilno napetost zagotovi dobro poznani regulator 78M05, v negativni
pa njegov nekaj manj znani dvojček 79M05. Oba elementa sta že več kot 20 let klasika za
stabilizacijo napetosti v primeru, ko gre za relativno majhne tokove. Oba elementa za stabilno delovanje zahtevata na vhodu in na izhodu primerne kondenzatorje (C2, C3, C7 in C8,
C9, C10).
Pozorni bralci bodo kaj hitro opazili, da je C8 precej večji od C2 in C3. Spomnimo se prejšnjega
članka, ki med ostalim govori o velikosti tega kondenzatorja glede na porabo. Poraba v pozitivni veji je torej večja. Večja pa je predvsem na račun osvetlitve LCD prikazovalnika. Če
bomo uporabili prikazovalnik brez osvetlitve, je lahko vrednost C8 le 470 µF. V nasprotnem
pa je tu potrebno uporabiti kondenzator vrednosti vsaj 2200 µF. Tisti, z največjo količino
raziskovalnega duha, lahko poskusijo tudi s 470 µF. Z osciloskopom naj potem pogledajo
kakšna je napetost v +5 V napajalni veji.
17
Krmilno vezje je v našem primeru diferencialni ojačevalnik, narejen s tranzistorji tipa
MMBT6517. Oznaka se sliši precej vesoljska, a takšne sem pač imel pri roki. Tu lahko uporabite kakršne koli SMD NPN tranzistorje v SOT-23 ohišju. Bistveno je le, da je njihov VCE0
višji od 60V. Pri tem vezju bi opozoril na napajanje. Diferencialni ojačevalnik se namreč ne
napaja iz iste napajalne napetosti kot glavna veja, katere tok teče preko FET-ov. Razlog je v
valovitosti. Valovitost glavne veje se s porabo na izhodu napajalnika spreminja. Za to vezje
smo naredili še tretji usmernik z diodama D2 in D3 ter svojim elektrolitskim kondenzatorjem
C18. Dodatno filtriranje te napetosti dosežemo z R45 in kondenzatorjem C15.
Diferencialni ojačevalnik se v emiterskem delu preko upora R4 napaja s stabilno negativno
napetostjo -5V. To nam omogoča, da laboratorijski napajalnik deluje tudi pri zelo nizkih napetostih - vse do nekaj 100mV.
Na bazo tranzistorja Q3 pripeljemo referenčno napetost, ki jo diferencialni ojačevalnik primerja z vzorcem izhodne napetosti, pripeljane na Q4 preko delilnika napetosti. Delilnik je
sestavljen iz treh uporov (R6, R7 in P2). Na kolektorju tranzistorja Q4 dobimo rezultat primerjave. Ta signal potem bolj ali manj odpira MOSFET tranzistorje. Vezje torej skrbi, da je
na izhodu napajalnika vedno napetost, ki je za faktor delitve delilnika (R6, R7 in P2) višja,
kot je referenčna napetost na bazi tranzistorja Q3. Kondenzator C14 poskrbi, da je diferencialni ojačevalnik stabilen in brez oscilacij v primerih, ko se izhodna ali referenčna napetost
skokoma spremeni. RC člen (R9 in C4) poskrbi, da se napaka na izhodu čim hitreje prenese
Napajalniki
Krmilno vezje – diferencialni ojačevalnik
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Laboratorijski napajalnik II - 4
Avtor:Volk Darko darko.volk@gmail.com
na bazo Q4 in na ta način diferencialni ojačevalnik dovolj hitro reagira in popravi izhodno
napetost.
Tokovna omejitev
Oglejmo si upor R5 z vrednostjo 0,22 ohma. Na njem nastane padec napetosti, ki nam služi
za merjenje toka. R39, P1 in tranzistor Q1 služijo za omejitev maksimalnega toka. Padec
napetosti na uporu R5 se preko delilnika napetosti R39 in P1 ter preko upora R36 prenese na
bazo tranzistorja Q1, ki se odpre in s tem ustrezno zmanjša referenčno napetost Ureg. To pa
seveda povzroči zmanjšanje toka na bremenu.
Mikrokontroler – srce napajalnika
Zaradi potrebe po dovolj velikem številu I/O pinov sem se odločil za ATMega16. Mikrokontroler ima kar precej nalog. Pa si jih oglejmo:
●
meritve napetosti v nekaj točkah vezja
●
meritve toka
●
prikaz rezultatov na LCD prikazovalniku
●
preko optosklopnika OI1 preklaplja topologijo usmernika
●
s pomočjo D/A pretvornika generira ustrezno referenčno napetost
●
zaznava signale z rotacijskega enkoderja
●
zaznava pritisk na STOP tipko
Toliko za začetek. Predvidel sem še nekaj funkcij, ki jih bom vgradil naknadno. Ena takih je
na primer merjenje temperature znotraj napajalnika. Druga pa povezava preko USB-ja s PC
računalnikom.
Mikrokontroler meri izhodno napetost preko uporovnega delilnika R26 in R27. Meri tudi napetost pred MOSFETI preko delilnika R37 in R38.
Prikaz meritev na LCD prikazovalniku
Povezava mikrokontrolerja z LCD prikazovalnikom je narejena v 4-bitnem načinu. Tako prihranimo 4 I/O nožice, ki jih bomo kasneje uporabili za kakšne druge funkcije. Hitrost prenosa podatkov na prikazovalnik je tako nekoliko manjša, a velike hitrosti tu tako in tako ne
potrebujemo. Z RV1 nastavljamo optimalni kontrast LCD prikazovalnika.
Preklop topologije napajalnika
Ko mikrokontroler z meritvijo zazna premajhno razliko med napetostjo pred MOSFETI in
18
Meritev toka je nekoliko bolj zapletena. R5 nam služi za pretvorbo toka v napetost. Padec
na njem pripeljemo preko uporov R34 in R35 na vhod operacijskega ojačevalnika TL062. P4
služi za nastavitev ničle. S P3 pa nastavljamo ojačanje ojačevalnika. Tako dobljeno napetost
peljemo na mikrokontroler.
Napajalniki
Meritev toka
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Laboratorijski napajalnik II - 5
Avtor:Volk Darko darko.volk@gmail.com
izhodno napetostjo, pošlje na nožici 7 Porta A signal – logično 1 , ki preko optosklopnika
preklopi topologijo usmernika in pred MOSFETI na ta način dobimo še enkrat višjo napetost.
D/A pretvornik
Digitalno analogni pretvornik je 10-bitni. Narejen je z R2R uporovno verigo. Za krmiljenje
tega pretvornika je uporabljen celoten Port C in zgornja dva bita Porta D. Upori v uporovni
verigi so 1,2 kΩ in 2,4 kΩ tolerance 1 %. Za omejitev napetostnih konic ob preklopih poskrbi
filter (C11, C12 in R44).
Vnos podatkov
Za nastavljanje napetosti in največjega dovoljenega toka sem uporabil rotacijski enkoder.
Mikrokontroler mora dekodirati pozicijo in smer vrtenja tega enkoderja. Enkoder ima še
dodatno tipko, ki se sklene, če os pritisnemo navznoter v enkoder. To tipko uporabljamo za
preklapljanje med posameznimi nastavitvami. Poleg te tipke imamo še tipko za trenutno
izključitev izhodne napetosti laboratorijskega napajalnika.
Dilema: Napetostni ali tokovni vir ?
Na samem izhodu napajalnika sta dva kondenzatorja (C5 in C6). Prvi je 100 nF in kratko
sklene večino šuma na izhodnih sponkah. Vrednost drugega pa je le 100 µF. To je pravzaprav zelo majhna vrednost, vendar si večjega kondenzatorja ne moremo privoščiti, če želimo
napajalnik uporabljati tudi kot tokovni vir. Energija, zbrana v velikem kondenzatorju, bi
omogočila veliko tokovno špico, ki lahko poškoduje napravo, priključeno na napajalnik. Za
primer vzemimo LED diodo, ki jo vedno krmilimo tokovno. Nastavimo želen tok, in na napajalnik priključimo LED. Napajalnik res da tok, ki smo ga nastavili, a tokovna špica iz prevelikega kondenzatorja nam LED diodo uniči. Po drugi strani pa je stabilnost napajalnika v
dobri meri odvisna prav od tega kondenzatorja. Če napajalnik uporabljamo kot napetostni
vir, lahko tu dodamo tudi precej večji kondenzator (4700 µF), ki pa ga moramo odklopiti v
primeru, da napajalnik uporabimo kot tokovni vir.
Izdelava napajalnika
19
Tiskano vezje je dvostransko. Njegova velikost je 130 x 97 mm. Vezje je mogoče narediti tudi
v domači delavnici, le vse "vije" je potrebno narediti s koščkom žice. Namenoma sem pazil,
da vij ne dajem pod elemente. Nekaj pozornosti več je potrebno, predvsem zato, ker moramo nekatere TH elemente spajkati na obeh straneh. Večina elementov je na spodnji strani.
Pravzaprav so spodaj skoraj vsi SMD elementi, na zgornji strani pa so klasični elementi, ki
zavzamejo več prostora. Največ prostora zavzame mrežni transformator 230 V / 2x 6 V. Kupil sem ga pri podjetju PETEZE d.o.o. v Ljubljani, kjer ga imajo pod kodno številko 321520.
Pa nikar preveč strahu – to je popolnoma standarden transformator za lotanje direktno na
tiskano vezje. Proizvajajo jih tudi drugi proizvajalci. Precej prostora vzame tudi elektrolitski
kondenzator 10.000 µF / 63 V. Ob robu ploščice se nahajajo štirje MOSFET tranzistorji.
Sam sem uporabil IRFP064N. Ti tranzistorji so seveda močno predimenzionirani za delo, ki
Napajalniki
Tiskano vezje
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Laboratorijski napajalnik II - 6
Avtor:Volk Darko darko.volk@gmail.com
Spodnja stran tiskanega vezja
v merilu 1:1 - zrcaljena.
ga opravljajo, a vedeti je potrebno, da so morali zdržati vse poizkuse in moje nerodnosti
tekom razvoja napajalnika. Pri izbiri MOSFETov moramo paziti predvsem na parameter disipacije toplote in ne toliko na njihov maksimalni tok, saj slednjega z lahkoto doseže že vsak
povprečen MOSFET. Najbolj bistveno pri vsem tem je, da toploto, ki se na teh tranzistorjih
20
Napajalniki
Spodnja stran tiskanega
vezja v merilu 1:1.
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Laboratorijski napajalnik II - 7
Avtor:Volk Darko darko.volk@gmail.com
Zgornja stran tiskanega vezja
v merilu 1:1 - zrcaljena.
razvija, dobro odvajamo v okolico. Upori R46 do R49, prav tako pa tudi R5, morajo biti na
tiskano vezje pritrjeni tako, da se ne naslanjajo na laminat. Upori se namreč segrevajo in
potrebujejo dovolj prostora, da zrak kroži okrog njih. Na načrtu označeni tiristor SCR je
MCR69-1, a element sploh ni kritičen. Tudi triak bi deloval. V vsakem primeru pa moramo na
21
Napajalniki
Zgornja stran tiskanega vezja
v merilu 1:1.
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Laboratorijski napajalnik II - 8
Avtor:Volk Darko darko.volk@gmail.com
22
ta element dodati manjši aluminijast hladilnik. Skoraj vsi današnji elementi tega tipa zdržijo
višje prebojne napetosti, kot se pojavljajo tu. Bistven parameter je le maksimalni tok v
prevodni smeri, ki mora biti za vsaj 5x večji, kot je maksimalni tok našega laboratorijskega
napajalnika pri visokih napetostih. Tudi dioda D15A ni kritičen element. Grajena naj bo za
dovolj velike tokove, zaželeno pa je, da je tipa Schottky. Tudi to diodo je potrebno vgraditi
tako, da je odmaknjena od laminata. Pri polnem toku je disipacija na njej kar občutna.
Graditelje bo mogoče zmotil še upor R38, katerega vrednost je 340 Ω. To sta pravzaprav
dva upora vrednosti 680 Ω vezana vzporedno. Na tiskano vezje ju spajkamo tako, da sta en
nad drugim. Takšno vrednost sem izbral iz čisto praktičnih razlogov, saj kasneje pri merjenju
uporabim kar rutino za merjenje izhodne napetosti in rezultat pomnožim z 2. Pri tem sicer
zagrešim manjšo napako, a mi natančnost ni ravno bistvena, saj rezultat uporabljam le za
preklapljanje med topologijama napajalnika.
Vsi SMD elementi so velikosti 1206. Tako bo strah pred sestavljanjem SMD vezja malo
manjši. Še več, upam, da boste ravno pri tem projektu ugotovili, da delo s SMD elementi ni
noben "bau bau".
Napajalniki
Razpored elementov na spodnji strani tiskanega vezja
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Laboratorijski napajalnik II - 9
Avtor:Volk Darko darko.volk@gmail.com
Razpored elementov na zgornji strani tiskanega vezja
Izbral
sem
masivno
hladilno telo z zunanjimi
rebri dimenzij 75 x 200 x
40 mm.
23
Za napajalnik sem naredil aluminijasto ohišje. Še enkrat bom povedal, da je MOSFET tranzistorje potrebno dobro hladiti. Izbral sem masivno hladilno telo z zunanjimi rebri dimenzij 75
x 200 x 40 mm. Hladilnik je istočasno sestavni del ohišja, v katerega je napajalnik vgrajen.
Napajalniki
Ohišje
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Laboratorijski napajalnik II - 10
Avtor:Volk Darko darko.volk@gmail.com
3D skica ohišja.
Namesto zadnje stranice ohišja je uporabljeno kar hladilno telo, ki je podaljšano z delom U
profila, v katerem je luknja za evro napajalni priključek. Takoj nad njim je stikalo za vklop
naprave. Stranica je v tem delu podaljšana do dolžine hladilnega rebra. Na ta način sta evro
priključek in stiklo zaščitena pred udarci. Spodnja plošča je povsem enaka zgornji, prav tako
leva in desna stranica. Sprednja čelna plošča ima na levi strani odprtino za LCD prikazovalnik. Na sredini spodaj so tri sponke, za ozemljitev (ohišje), negativni in pozitivni pol napajalnika. Nad njimi je gumb rotacijskega enkoderja, skrajno levo pa je tipka za hitro zaustavitev
delovanja. Ob tipki je rdeča LED, ki opozarja na to, da na izhodu ni napetosti.
24
Ker sem ohišje delal sam, sem njegove dimenzije prilagodil elementom, ki sem jih nameraval vgraditi vanj. Pri tem sem vzel nekaj rezerve, da bodo tudi drugi v to velikost strpali
svoje, mogoče manj standardne elemente.
Ohišje je narejeno tako, da je mogoče samostojno odviti katero koli stranico in ohišje odpreti.
Vse stranice so narejene iz aluminija debeline 3mm. Pritrjene so z vijaki z vgrezno glavo. V
ta namen moramo v nekatere dela aluminijastega ohišja vrezati M3 navoje. Ohišje je zelo
lepo; prvi pogled pravi, da je enostavno za izdelavo. No temu ni ravno tako, saj vrezovanje
navojev in vijaki z vgreznjeno glavo zahtevajo veliko natančnost pri izdelavi. Pri običajnem
vijaku in matici lahko naredimo nekoliko večjo luknjo in napako tako popravimo. Kaj podobnega tu ni mogoče, smo pa zato nagrajeni z obliko, kjer vijaki ne štrlijo iz ohišja.
Napajalniki
Toplota se na ta način odvaja iz ohišja v okolico. Če bi bil hladilnik zaprt v škatlo, nam problema hlajenja ne rešuje, ga le časovno nekoliko prestavi, zato takšna rešitev ne bi bila dobra.
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Laboratorijski napajalnik II - 11
Avtor:Volk Darko darko.volk@gmail.com
Vgradnja
Vse elemente lahko sedaj vgradimo v ohišje. Največ dela bo z LCD prikazovalnikom in rotacijskim enkoderjem. Če nočemo, da je na prednji plošči kakšen vijak, bo v notranjosti potrebno narediti še en nosilec. Naloga ni preveč zahtevna, saj nam oba stebrička omogočata enostavno pritrditev slednjega. LED pritrdimo na čelno ploščo kar z dvokomponentnim lepilom.
25
Pri pritrjevanju tiskanega vezja moramo biti pazljivi, saj naj bi bil minus pol napajalnika
ločen od ohišja, ki je ozemljeno. Pomagamo si z osmimi plastičnimi podložkami, ki sicer
služijo izolaciji tranzistorjev. Ko je ploščica pritrjena, se lotimo še MOSFET-ov. Od ohišja jih
izoliramo s sljudnimi podložkami. Predhodno seveda namažemo obe površini s silikonsko
toplotno prevodno pasto. Pozor! Tu pravilo "več je bolje"
ne velja! Nanos paste naj bo čim bolj tanek.
Z ožičenjem se velja potruditi. Ne samo, da je celotna
naprava tako bolj pregledna, temveč je tudi bolj varna.
Vse kontakte je potrebno zaščititi s toplotno skrčljivo
cevko. Pri ožičenju moramo paziti na presek žice pri
povezavah, kjer bo tekel večji tok. Prav tako moramo pri
primarnem delu transformatorja in stikalu paziti na izolacijske lastnosti. Nikakor ne smemo uporabiti stikala, ki
Ploščica tiskanega vezja je izolirana od
ni namenjeno za preklapljanje omrežne napetosti.
ohišja.
Sam sem sicer uporabil glavni transformator s C jedrom,
a bo tudi toroidni povsem ustrezal. V kolikor že imamo ustrezno močan transformator, ki pa
je navit za drugačne sekundarne napetosti, ga prav tako lahko uporabimo, le nekaj konstant
v programu bo v tem primeru potrebno spremeniti. Vsekakor pa sekundarna napetost transformatorja naj nebi presegala 2 x 21 VAC.
Napajalniki
Pogled na sestavljeno čelno ploščo. Detalji pritrditve LCD-ja in rotacijskega enkoderja.
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
CNC uporaba - 1
Avtor:Simon Skočir simon.skocir@amis.net
Napišimo program za CNC rezkalni stroj
Mnogo posameznikov je že izdelalo svoj rezkalni CNC strojček doma. To zna biti "enostavni" del zgodbe. Sedaj pride na vrsto uporaba. Najenostavneje je z interneta pobrati že
narejeno kodo in že imamo izdelek. Obstajajo tudi programi, ki iz slike generirajo kodo, ki jo
prepozna naš strojček. No, to je zabavni del. Zakaj pa ne bi našega strojčka uporabili za kaj
bolj uporabnega? Na primer izdelavo ohišja. Velike luknje znajo zagreniti dan. Da ne govorim
o pravokotnem izrezu za LCD zaslon ali kaj podobnega. Zakaj v ta namen ne bi uporabili
našega CNC strojčka? Sedaj pa zadeva ni več tako enostavna. Seveda obstajajo programi
tudi za to (AutoCAD,...) ampak niso več zastonj in kar je pomembno so zelo zahtevni za uporabo. Sedaj se pa konča pravljica o enostavni izdelavi ohišja... Mogoče pa tudi ne. Vedno se
najde še ena pot. In to je predpotopna varianta - pisanje programa na roko. Verjetno se bo
marsikdo smejal, ampak pisanje programa je zelo enostavno. Sploh pa, ker se bom omejil
na samo par osnovnih ukazov, s katerimi praktično napravimo vse.
99.9% programov za pogon CNC strojčkov uporablja ISO standard kodo, ji jo imenujemo "G koda". Ime izvira iz tega, ker se vsi ukazi začnejo s črko G. Ukazov je veliko in se
razlikujejo od tipa in tudi verzije programa. Nekateri so že postali "standardni" in jih večina
programov prepozna. Ampak prav standardni so samo štirje in te ukaze poznajo popolnoma
vsi. S temi 4 ukazi lahko izrezkamo kakršno koli obliko. Mi se bomo osredotočili samo na te
4 ukaze, ki so: G0, G1, G2 in G3.
G0 pomeni hiter premik iz določene točke na določeno točko
G1 pomeni delovni premik iz določene točke na določeno točko
G2 pomeni delovni premik iz določene točke na določeno točk po krožnici v desno (smer ure)
G3 pomeni delovni premik iz določene točke na določeno točk po krožnici v levo (nasprotna
smer uri)
G0 – s tem ukazom se na hitro (maksimalna
hitrost stroja) prestavljamo nad delovno površino.
Sintaksa: "G0 [Xxxxx] [Yyyyy] [Zzzzz]"
26
mensko izpustil zaradi preglednosti. Zanjo velja
enako kot za Y os – zgoraj (nad obdelovancem) je
pozitivna vrednost, spodaj (v obdelovancu) pa je
negativna vrednost.
Sedaj poznamo koordinatni sistem in lahko pobližje
spoznamo standardne štiri G ukaze. Parametri pri
ukazih so opcijski in ni potrebno, da so podani
vsi. Za izpuščene parametre bodo uporabljene
trenutne vrednosti.
Strojništvo
Komplicirano? Niti ne. Samo na nekaj stvari je potrebno biti pozoren. Vsi premiki so
absolutni - to pomeni, da vedno vpisujemo na katero točko v koordinatnem sistemu se
bo stroj premaknil. Vse mere izhajajo iz absolutne ničle oziroma izhodišča koordinatnega
sistema. Desna stran pomeni pozitivna vrednost osi X, leva stran ima negativni predznak.
Podobno je z osjo "Y". Zgoraj je pozitivna, spodaj je negativna. "Z" os sem na skici na-
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
CNC uporaba - 2
Avtor:Simon Skočir simon.skocir@amis.net
xxxx, yyyy in zzzz so absolutne vrednosti ciljne pozicije
Primer:
"G0 X0 Y10" - stroj se z hitrim pomikom pomakne na pozicijo X=0mm in Y=10mm v
koordinatnem sistemu. Z os se ne premakne.
"G0 Z-0.5" - stroj se pomakne samo po Z osi na pozicijo 0,5 mm pod ničlo v koordinatnem sistemu.
G1 – s tem ukazom se izvaja delovni pomik z nastavljivo hitrostjo. Sintaksa ukaza je enaka
ukazu G0, le na koncu je dodan parameter F za hitrost pomika.
Sintaksa: "G1 [Xxxxx] [Yyyyy] [Zzzzz] [Fffff]"
xxxx, yyyy in zzzz so absolutne vrednosti ciljne pozicije
ffff je hitrost pomika v milimetrih na minuto
Primer:
"G1 X100 Y20 F100" - stroj se bo premaknil na pozicijo X=100mm in Y=20mm s hitrostjo
100mm/min.
pozor!! To ne pomeni, da se bo premaknil za 100mm po X in 20mm po Y osi. To pomeni,
da se bo premaknil na točko X=100mm in Y=20mm v koordinatnem sistemu! Tu se dogaja
največ napak.
G2 – s tem ukazom delamo kroge oz. loke krožnice v smeri urinega kazalca (v desno).
G3 – ukaz je enak ukazu G2, le da rezkar potuje po krožnici v nasprotni smeri urinega kazalca (v levo).
Sedaj lahko poizkusimo malce zapeljati naš strojček.
V prvem primeru želimo izrezkati kvadrat velikosti 40 x 40 mm, ki ima izhodišče na naši absolutni 0. Program izgleda tako:
G0 X0 Y0
- hitri pomik na izhodišče kvadrata
G1 Z0.5 F100
- rezkar se počasi zareže 0.5 mm v material
G1 X40 Y0 F300 - hitrejši pomik po osi X
27
xxxx in yyyy sta koordinati končne pozicije poti rezkarja
iiii in jjjj sta X in Y koordinati centra oz. središča krožnice
Glede na to, da vpišemo le končne pozicije, moramo prej pripeljati rezkar na izhodišče začetno pozicijo loka krožnice. Na to moramo biti posebno previdni. Kajti če začetna pozicija
ne leži na krožnici, stroj javi napako! Če je začetna točka enaka končni točki, nastane krog.
Strojništvo
Sintaksa: "G2 [Xxxxx] [Yyyyy] [Iiiii] [Jjjjj]"
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
G1
G1
G1
G0
X40 Y40
X0 Y40
X0 Y0
Z10
5
CNC uporaba - 3
Avtor:Simon Skočir simon.skocir@amis.net
- parameter hitrosti ostane nespremenjen od prej
- dvig rezkarja na 10 mm nad obdelovanec
Sedaj na levi narišemo trikotnik ki je 10 mm oddaljen od kvadrata in je dolg 50 mm in visok
30 mm
G0 X-10 Y0
G1 Z0.5 F100
G1 X-60 F300
60mm!
G1 X-35 Y30
G1 X-10 Y0
G0 Z10
- hitri pomik na izhodišče, ki je 10mm stran od koordinatnega izhodišča
- rezkar se počasi zareže 0.5 mm v material
- po Y in Z osi ni premika, zato parametri niso podani. Pazi zakaj je tu
- premik v vrh trikotnika
- še zadnja stranica v izhodišče trikotnika
- dvig rezkarja
Na koncu narišemo še krog premera 20 mm, ki ima center v točki X=10mm Y=-30mm
-
premik v izhodišče
rezkar dol
krožnica (končna točka je enaka trenutni poziciji)
rezkar gor
Sedaj poznamo kodo in vemo, kako se
nastavi hitrost rezkanja. Kako pa se rezkar
požene, ustavi, vklopi hlajenje, zamenja orodje,… ?
Poleg G in F ukazov obstajajo še M ukazi. Te se običajno napiše na konec vrstice. Tudi
M ukazov je mnogo, ampak spoznali bomo le
par osnovnih – najbolj uporabnih.
M0 – stop. Program se na tem mestu ustavi in
čaka na potrditev za nadaljevanje.
M2 – konec programa. To je zadnji ukaz (ponavadi samostojna vrsta) v programu.
M3 – vklop motorja vretena z desnimi (smer
ure) vrtljaji
M4 – vklop motorja vretena z levimi vrtljaji
M5 – ustavi motor vretena
M6 – menjava orodja
M7, M8 – vklop hlajenja orodja
M9 – izklop hlajenja orodja
To so osnove za pisanje programa za vaš CNC strojček. Pa še nekaj nasvetov.
Najprej nariši skico na milimeterskem papirju v določenem merilu in kotiraj mere. Vse mere
naj bodo iz enega izhodišča, da ne bo potrebno preračunavati mer. Ko pišeš program, najprej
pozicioniraj po X in Y oseh, šele nato po Z osi, čeprav program lahko upravlja z vsemi osmi
hkrati. Hitrosti pomika določiš s poskušanjem. Prepočasni premiki in previsoki obrati stopijo
28
Strojništvo
X10 Y-20
Z0.5 F100
X10 Y-20 I10 J-30
Z10
G0
G1
G3
G0
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
CNC uporaba - 4
Avtor:Simon Skočir simon.skocir@amis.net
plastiko in zapackajo rezkar. Tudi prehitri pomiki niso dobri, ker v tem primeru trga material.
Splošno pravilo je - čim trši je material, manj obratov rabi in počasnejši so pomiki.
Za na konec še najvažnejša stvar. Namreč, med pisanjem programa je potrebno
upoštevati debelino rezkarja, saj se stroj premika le od točke do točke. Potrebno je odšteti
ali prišteti polovico debeline rezkarja (odvisno od tega, na kateri strani izrezanega kanala
želimo točno mero). Tako na primer zgleda prvi program, če želimo napraviti kvadratno izvrtino z rezkarjem premera 4mm.
G0
G1
G1
G1
G1
G1
G0
X2 Y2
Z0.5 F100
X38 Y2 F300
X38 Y38
X2 Y38
X2 Y2
Z10
-
hitri pomik na izhodišče kvadrata
rezkar se počasi zareže 0.5 mm v material
hitrejši pomik po osi X
parameter hitrosti ostane nespremenjen od prej
- dvig rezkarja na 10 mm nad obdelovanec
Seveda obstajajo tudi G ukazi, ki kompenzirajo premer orodja, obstajajo cikli za vrtanje, cikli za žepke, ki bistveno olajšajo programiranje. Ampak, kot sem na začetku omenil, se ponavadi od programa do programa razlikujejo. Če bi jih radi uporabljali, je tu nujno
potrebno prebrati navodila.
Ker vem, da sta najtežje razumljiva ukaza G2 in G3 sem pripravil kratek program, ki
najprej nariše premice za osi X in Y, nato nariše polkrog, sledi zaokroževanje in na koncu
izreže krog. Za demonstracijo sem uporabil flomaster, ki sem ga pritrdil na rezkalni stroj.
Strojništvo
X-50 Y0 M3
Z0 F900
X50
X50
Z10
X0 Y50
Z0
Y-50
Z10
X10 Y-10
Z0
X10 Y-20
X10 Y-40 I10 J-30
X10 Y-50
Z0
X50
X60 Y-40 I50 J-40
Y0
Z10
X10 Y20
Z0
29
G0
G1
G1
G1
G0
G0
G1
G1
G0
G0
G1
G1
G3
G1
G1
G1
G3
G1
G0
G0
G1
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
CNC uporaba - 5
Avtor:Simon Skočir simon.skocir@amis.net
G3 X10 Y20 I10 J30
G0 Z10 M5
M2
p.s. poizkusite zamenjati G3 z G2
30
Strojništvo
Ogled video posnetka, kako deluje ta program, je možen na spletnem naslovu: http://
www.youtube.com/watch?v=rcjjzeu2Q5k
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Vklop in izklop razsvetljave z dveh mest 1
Avtor:Friderik Back friderik.back@gmail.com
Vklop in izklop razsvetljave z dveh mest malo drugače
Situacija: Stopnišče stanovanjske hiše. Vklop razsvetljave v
tem stopnišču je izveden z dvema stikaloma, vendar vklop
in izklop z dveh mest ne deluje pravilno.
Hiter pregled pokaže zakaj je temu tako: Varčevanje pri
vodnikih, ko so gradili inštalacijo v tej stavbi, saj je vod
med obemi stikali samo dvožilen, za nameček sploh ne v
cevi, ampak vzidan v omet. Tako je ob pomanjkanju enega
vodnika pravilno delovanje vezave vklopa razsvetljave z
dveh mest nemogoče:
Najboljša rešitev bi bila položiti nov trižilni
vod med stikaloma. Pri tem delu je
neizbežno razkopati steno, slednje pa ni nujno v interesu lastnika stavbe. Kaj sedaj?
Ker gre za hodnik, kjer razsvetljava služi le
temu, da se ne tipa v temi, in je dopustna
trepetajoča svetloba, je rešitev te zagate
uporaba diod, kot prikazuje naslednja vezalna shema:
Pomembno !
31
Diode uporabljene v tej vezavi morajo prenesti vsaj 500V RMS in tok 1 ali 3A. Tem
zahtevam danes ustrezajo skoraj vse usmerniške diode za splošno rabo nižjega cenovnega
razreda (1N4007, 1N5407, BY399 in podobne). Moč žarnice je zaradi polvalnega napajanja le 45% nazivne in temu primerno je zmanjšana tudi svetilnost. Pojavi se tudi moteče
trepetanje svetlobe (za omilitev tega pojava je priporočljiva uporaba svetilke z indirektno
svetlobo), vendar sta našteti slabosti za hodnik, kjer se nihče ne zadržuje, še sprejemljivi.
Energetika
V tej vezavi lahko delujejo samo klasične
žarnice na žarilno nitko, ki se napajajo
neposredno iz električnega omrežja! CFL,
LED, flourescenčne s klasično ali elektronsko dušilko, ter halogenske žarnice s
transformatorjem ne bodo delovale pravilno in zlahka pride do okvare oziroma
uničenja teh svetil ali njihove pripadajoče
opreme.
www.elektronik.si
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Pri frizerju - 1
Avtor:Volk Darko darko.volk@gmail.com
Pri frizerju ali kako počešemo aluminij
Namesto, da se počešemo sami lahko to storimo
z aluminijasto ploščo, ki nam služi za čelno ploščo
naše naprave. Kako to naredimo nam najlepše pove
pričujoč fotostrip.
Na delovno mizo ali desko, ki jo na dvorišču pritrdimo na ustrezno višino, pritrdimo nek nosilec, ki bo
zadržal gibanje naše bodoče čelne plošče. Sam sem
v ta namen uporabil odsluženo pilo, en vijak in mizarsko spono.
Ob nosilec prislonimo naš obdelovanec.
32
Izdelek je presenetljivo lep, a žal njegova lepota ni
povsem trajna. Tako obdelano površino se splača
eloksirati.
Triki in nasveti
Tračna brusilka je pravo orodje za naš namen. Opozoriti velja, da potrebujemo precej grob brusni papir,
da bi dosegli primerno pričesko naše čelne plošče.
Brusilnik moramo stalno premikati v vse smeri, saj
v nasprotnem valjčka, ki sta na začetku in koncu
brusilnika, zabrusita rahlo vdolbinico v našo čelno
ploščo. Vsekakor je najprej potrebno poskusiti na
kakem drugem kosu aluminija, šele ko smo v svojo
rutino prepričani se lotimo prave čelne plošče.
Revija o elektroniki in računalništvu
5
Pri frizerju - 2
Avtor:Volk Darko darko.volk@gmail.com
Lahko pa si izberemo tudi kako manj strogo in klasično
pričesko. To storimo s pomočjo starega vijaka, plutovinastega zamaška in stebrnega vrtalnega stroja.
V plutovinast zamašek privijemo lesni vijak, ki mu odbrusimo glavo.
Tako narejeno orodje pritrdimo v stebrni
vrtalni stroj. Uporaba je nadvse enostavna, do prave veljave pa pride šele, ko
razvozljamo sporočila, vtisnjena na pluti
zamaška.
33
Triki in nasveti
Z dvokomponentnim lepilom na zamašek nalepimo grob
brusni papir.
www.elektronik.si
© Copyright 2025