Sähkö

22.11.2012

Langan virtalähteeksi suunnittelin ensin rakentavani hyvin yksinkertaisen RC-tyyppisen virtalähteen. Siinä tasasuunnattua jännitettä syötetään vastuksen läpi kondensaattorille, joka on kipinävälin kanssa rinnankytkettynä. Vastuksen tehtävänä on rajoittaa maksimi oikosulkuvirtaa. Kondensaattori varaa kipinöintiin tarvittavan energian ja kipinöinnin nopeutta ja pinnanlaatua voikin helposti muutella kondensaattoria kokoa vaihtamalla. Isompi kondensaattori nopeuttaa työstöä, mutta pinnanlaatu huononee.

Tilasin eBaysta pienen hakkurivirtalähteen testiäni varten, hintaa oli noin 10 EUR. Virtalähteen sisäänmenojännite on 230 VAC ja ulostulo nimellisen 48 VDC ja 1.5 A. Ulostulojännitettä voi säätää pienestä trimmeristä piirikortilta, ulostulojännite on välillä 44-60 VDC.

Switch mode power supply and a power resistorTestiä varten kaivoin miljoonalaatikostani 100 ohm / 25 W tehovastuksen sekä 470 uF elektrolyyttikondensaattorin. Molemmat oli luullakseni peräisin jostakin vanhasta ATX-virtalähteestä. Tuolla vastuksella sain oikosulkuvirraksi noin 0.5 A, eli kolmanneksen hakkurivirtalähteen kapasiteetista.

Testikappaleeksi valitsin halkaisijaltaan 16 mm:n pintakarkaistun lieriösokan, jonka ulosvetokierteeseen sain helposti kiinnitettyä virtalähteestäni miinuspuolen johdon. Elektrodiksi sai kelvata ihan pelkkä kuparinen kytkentäjohto.

Jännitemittarin mukaan kipinävälin jännite säilyi täydessä virtalähteen ulostulojännitteessä siihen asti, että vein langan riittävän lähelle testikappaletta jolloi kipinä iski. Jännite notkahti ja kun sain kipinöinnin stabiloitua muutamaksi sekunniksi, kipinävälin jännitteeksi muodostui noin 15-25 V. Käsin on hankala ohjata, mutta konsepti toimi ja tehoa oli aika railakkaasti elektrodin kokoon nähden.

EDM power supply test assemblyKuvasin tästä testauksesta videonkin, löytyy tuolta videosivulta. Kipinöinnin aikana näki selvästi, kuinka musta pilvi leijaili kipinävälistä ympäri astiaa. Kyseessä siis kipinätyöstön ‘lastut’ – hyvin pieniä metallihiukkasia, jotka tulee poistaa kipinävälistä huuhtomalla puhdistetulla vedellä. Testissä tosin ei minkäänlaista huuhtelua ollut monimutkaistamassa yksinkertaista testiä.

Half a minute of EDMNoin puolen minuutin kipinöinnin jälkeen oli kappaleen kyljessä melko iso monttu, pinnanlaatu kuin asfaltissa tuon ison kondensaattorin takia. Veikkaan että tuo 470 uF kondensaattori on liian iso 0.25 mm messinkilangalle, mutta se jää nähtäväksi sitten aikanaan valmista konetta testatessa.

Tuli tuossa samalla testattua myös vesijohtoveden huonous. Akkuvedellä ei huomannut mitään sivuilmiöitä, mutta vesijohtovedellä alkoi elektrolyysi pulputtamaan heti kun elektrodi ja työkappale oli vähääkään toisiaan lähellä. Tämän näkee toiselta testivideolta oikein selvästi.

 

05.12.2012

Quick testing of the stepping motor for X axisPikaisesti heittelin kasaan piuhoja testatakseni askelmoottoreiden toiminnan, kun hieman mietitytti niiden väännön riittävyys. Kuvassa on 5 VDC virtalähde logiikkasignaaleille (suunta & pulssi) ja 48 VDC virtalähde askelmoottoria varten. Askelmoottorin ohjainkorttina on Keling Inc:n KL-5056, jonka säädin ottamaan 25 mikroaskelta, näin saaden resoluutioksi 0.001 mm. Moottori itsessään on samasta paikasta ostettu 1 Nm pitomomentilla.

Testi onnistui sikäli hyvin, että savu ei noussut kun virrat kytki ja parissa sekunnissa kuului moottorista jurahdus, kun se otti virrat ja haki asemansa. Pulssilähteenä toimi ihan karulla tavalla pätkä kytkentäjohtoa suoraan 5 VDC virtalähteeltä ja kun johto koski sisääntuloon, alkoi moottori iloisesti surisemaan askelia ja X akseli liikkui samaan tahtiin. Ilmeisesti siis 1 Nm moottori on enemmän kuin riittävä, en meinaan pystynyt enää käsin vääntämään suoraan ruuvista kun moottorissa oli virrat päällä ja vieläpä vain 1.4 A per vaihe, vaikkakin moottori kärsisi tuplasti tuonkin.

Y akselia en testannut ihan siitä syystä, että sen mekaaninen rakenne on pituutta lukuunottamatta täysin sama. Luulen, etten varmastikaan nosta tuota vaihevirtaa tuosta ellei koneen ‘pikaliike’ toista vaadi, niin pysyy ainakin moottorin lämpeäminen kurissa.

Tuosta kuvasta näkyy myös pikainen langanohjaimien testaus, mutta siitä lisää myöhemmin mekaniikka osion puolelle.

 

03.08.2013

Almost finished wire EDM power supply unit. Contains stepper drivers, relays, power electronics etc. photo 01_wire_EDM_power_source_zpsd296fb8b.jpgHyvin suuri työ on tullut miltei päätökseen, eli virtalähdeyksikön rakentelu. Alumiininen kotelo on itse kantattu ja suunniteltu sen kokoiseksi, että se sopii sahan takaosaan jäävään tyhjään tilaan. Sisällä on kipinävirtalähde, 12 VDC virtalähde pumpuille, 5 VDC virtalähde ohjauslogiikalle, 45 VDC virtalähde askelmoottoreille sekä kaksi askelmoottoriohjainta. Lisäksi löytyy neljän releen relekortti, joka ohjaa pumppuja päälle ja pois.

All the connections to the wire EDM power supply are at one end. D9-connectors supply power to the stepper motors and signals to the controller unit, RCA connectors supply 12 VDC to the pumps etc. photo 02_wire_EDM_power_source_zpsbdf02f3f.jpgAskelmoottorit kytketään kumpikin omalla D9-liittimellä. Lisäksi on kaksi D9-liitintä logiikan jännitteille, mm. relekortin ohjaukset ja mittaussignaalit. Pumppujen sähköliitäntöinä toimii laadukkaat RCA-liittimet ja värikoodaus on kiva lisä. Tuossa samassa päädyssä kuin liittimet on myös neljä vipukytkintä, joilla saa jokaisella neljänneksen virtaa lisää, sekä kolme vipukytkintä joilla saa lisättyä kapasitanssia.