Autor Tema: Re:Placa de potencia adaptada a CNC, para maquinas de C.C. Optimum/Quantum‏‏‏‏  (Leído 117590 veces)

Desconectado Valen

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Bueno, ya tengo el diseño dispuesta para fresar. Hice alguna prueba, pero la placa que tenía estaba algo combada, y esa zona quedó regular, pero por lo demás, bien. Me sirvió para validar el método de fresado para este circuito.


Esta es la versión que fresaré:

(En la esquina inferior derecha se ven algunos conectores, etc. destinados al debug del circuito, y que no estarán en la placa final...)







He introducido mejoras en la zona de potencia (mitad superior de la placa), que era lo que más lo necesitaba:

He conseguido eliminar alguna de las vías del bus de continua, que alimenta el motor, ya que su existencia aumenta la inductancia de las pistas, y las he trasladado al diodo de libre circulación, cuyo funcionamiento no es crítico. También he aumentado el ancho de dichas pistas, para reducir la densidad de corriente.

He creado una librería de componentes con las R y C empleadas, duplicadas, pero con PADs de mayor tamaño, mejor adaptadas al proceso de fresado. También he aumentado algo el ancho de pistas del circuito de mando, con el mismo fin.

Ah...! y he añadido el sempiterno diodo LED que indica que la placa está alimentada, jajaja puede parecer irrelevante, pero te alerta de que en esa placa hay tensión....


No pondré mucha separación de aislamiento en las pistas de alimentación en la placa de pruebas, porque cada 0.2mm adicionales, la fresadora ha de dar una pasada más a todas ellas, y cada cara ya tardará más de una hora en mecanizarla. Sin embargo, ya tengo asignadas las pistas de alimentación a una clase específica, dentro de Eagle, para que solo necesite cambiar un parámetro y actualizar el dibujo, para modificar el aislamiento de todas ellas, de golpe.

Como driver para el IGBT empleo un optoacoplador con salida en Trigger Schmit, de probada eficacia con los IGBT que voy a emplear (tengo previstos dos modelos).
La tensión empleada para el disparo del IGBT será de 5v, como recomiendan ambos fabricantes.
Por otro lado, en general, al ser la corriente de disparo de un IGBT del orden de micro-amperios (casi nula), cualquier dispositivo es capaz de alimentar la puerta de ese componente.

Ufffff...... Gil, ya me está llevando muchísimo tiempo.... al no estar reutilizando módulos ya fabricados, y meterme en el lío de hacer una placa completamente nueva, con las mismas dimensiones y taladros que la de Optimum/Quantum, el tema se complica: Solo la selección de componentes me ha llevado muuuuuchas horas, porque la placa ha de ser tan pequeña, que podía haberme ocurrido que no me cupiera todo.... Y lo mismo con el diseño de las pistas, puffff.... pasé un montón de horas recolocando lo que hace el router de Eagle......

En fin, y eso sin contar las modificaciones que me toque hacer, en función de como vayan las pruebas......

« última modificación: 15 Agosto 2011, 00:39 por Valen »
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Desconectado Luisk

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Uffff  .ereselmejor
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fausto

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Como siempre... Bestial!!!  .palmas  .palmas  .palmas.

Saludos.
Fausto

Desconectado tio_gil

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Valen, sólo por curiosidad: por que en vez de medir vueltas mediante tacometro o mediante emf mides la corriente? (ya se que todo está relacionado en los motores de contínua, al menos los de este tipo)
Torno Optimun D240x500 modificado, Fresa BF20L Vario modificada, mucha otra herramienta... y pocas ganas de trabajar !!

Desconectado Valen

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Hola Gil, en realidad están previstas las dos formas. El conector para el sensor hall está en la parte inferior izquierda de la placa. Lo que pasa es que instalar el sensor del tacómetro es un rollo, y para muchas cosas, no hace falta. Yo creo que salvo para roscar, y quizás para el CNC, te lo puedes evitar.....

En un motor de continua de imanes permanentes, es muy fácil caracterizar la máquina como E = U -RxI, que es bastante aproximado. Y a partir de ahí, la velocidad es proporcional a la fuerza electromotriz E.

También es que esta placa -alimentada a 34v- quisiera que valiera para el cabezal de fresado Proxxon, que no lleva tacómetro, ni es necesario montarlo, porque a velocidades tan altas, te da un poco igual 200 rpm más o menos.....


Hoy he estado fresando la primera placa..... Está sin cortar, mañana la dejaré al tamaño final.


La única forma de conseguir que una placa tan grande permanezca perfectamente plana, es pegarla a algo plano....
Ufff......... dos horas fresando la cara superior, y otra hora y media para la inferior. Más taladrar a todas las medidas. Espero no tener que preparar muchas versiones de placa de pruebas....!





La placa de pruebas (todavía sin cortar), esmaltada en verde, y con algunos componentes colocados.





« última modificación: 28 Julio 2011, 11:09 por Valen »
Torno Optimum 180x300 Vario CNC, Fresadora Quantum BF16 CNC

diegolopez

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Lo dicho Valen, eres un fenómeno.

Te sigo, te sigo, te sigo, te sigo, te sigo, te sigo......... .bien

Como creo que esta incorpora el filtro para el ruido de motor (no?) estaré muy atento.



Desconectado Valen

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Hola Diego,
esta placa -en principio- no necesitaría filtro LC, porque la tecnología de la fuente es mucho más moderna, y da una tensión de salida de más calidad. El Condensador grande que se ve en las fotos es para otro filtro propio de la placa.

Esta es la placa ya cortada, y con más componentes en su lugar. Los dos micro.controladores están sin colocar en sus zócalos, que se ven en la foto.

Los componentes están solo colocados en su posición, por eso alguno está torcido. Mañana, a estañarlos....!







« última modificación: 28 Julio 2011, 22:34 por Valen »
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Desconectado Valen

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Emulando los convertidores industriales.

Una pregunta que podemos hacernos al ver este hilo, es: Y esta placa ¿en qué principios de funcionamiento se fundamenta?

La respuesta es que el circuito pretende ser una versión de los equipos profesionales, adaptado al tamaño de nuestro motor.

En la foto inferior, vemos un equipo industrial, en el que se emplean los mismos componentes (aunque más grandes, claro):

Condensadores electrolíticos para el filtro de continua.
Circulares y de color negro, en la parte superior de la imagen. En este caso, agrupados en bloques en serie, y éstos en paralelo.
En serie para poder emplear C más baratos (de menor tensión máxima), y en paralelo, para sumar las capacidades.

Condensadores de polipropileno.
De color azul, colocados justo debajo de los electrolíticos. Protegen a los condensadores electrolíticos y a los IGBT de picos de tensión, debidos al efecto conjunto de las inductancias parásitas y la brusca conmutación de los igbt.

Resistencias vitrificadas.
A la derecha inferior de la imagen, grandes y de color verde. Se emplean para la carga de los condensadores, en el momento de la conexión. Se trata de limitar la I por el circuito, durante unos instantes, ya que los C al estar descargados y ser tanta la capacidad del conjunto, se comportan como un cortocircuito, al absorber una enorme cantidad de energía.
En nuestro caso, está en la parte de arriba de la placa, es de color negro y parece un transistor de potencia, porque lleva un encapsulado TO-220. Es un poco rara de aspecto, pero es capaz de disipar 50 w...!

Relés que desconectan las R vitrificadas.
En la imagen, son blancos y cuadrados, encima de las Resistencias vitrificadas. Una vez cargados los Condensadores electrolíticos, se cortocircuitan las resistencias vitrificadas mediante un relé gobernado por el micro-controlador (en este caso, un DSP, en nuestro caso, el micro de Mando).

Semiconductor IGBT.
Trocea la continua. Tiene como fin proporcionar un valor de tensión ajustable, a la salida del circuito. En la foto no se aprecia, pero este convertidor también emplea varios IGBT como nosotros (y no tiristores, triacs o MosFET).





Más cosas curiosas:


En la foto inferior vemos otro convertidor industrial, en el que los condensadores, enormes, montan entre terminales una Resistencia de descarga (para que cuando apaguemos el equipo, el C tenga un camino a través del cual descargarse, y que no nos pegue un trallazo si abrimos el equipo, y tocamos sus bornes). En nuestra placa, es la resistencia de color verde, que se ve en las fotos al lado del condensador electrolítico.

Los cuadrados de color gris que se ven al fondo de la imagen, son condensadores de polipropileno, para proteger a los C electrolíticos de picos de sobretensión.

También es curioso ver cómo no llegan cables de conexión a los condensadores, sino que se emplean ¡¡placas de aluminio...!! Esto se hace para reducir la R del conductor, y sobre todo, para reducir al mínimo la inductancia parásita del bus de continua.
De ahí el interés que tengo en aumentar la sección de las pistas que van al motor de nuestra máquina.....


« última modificación: 04 Agosto 2011, 08:04 por Valen »
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Desconectado stylusptk

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Todo eso esta muy bien Valen, pero dime una cosa ¿esa es la mia? ;D

Menudo curro .ereselmejor .baba

Salu2 y gracias por compartirlo
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Desconectado Valen

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Hola stylusptk,

primero tengo que terminar el proyecto, jajaja ya veremos si no me canso antes......   .brinda
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Desconectado stylusptk

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 .brinda .brinda

Salu2  .bien
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diegolopez

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Valen, sigo aquiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii ... controlándote.

Como vean esto los alemanes te forras, empieza a pensar en industrializar el tema al igual que el de Shumatec con los DRO.

Sigue así.

Desconectado Valen

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Re:
« Respuesta #27 en: 01 Agosto 2011, 13:46 »
Diegolopez, la placa es difícil de montar, para personas no iniciadas, así que es difícil sacar un kit...... De momento, tengo que ponerla a funcionar, y me falta bastante.....
« última modificación: 01 Agosto 2011, 13:49 por Valen »
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Re:
« Respuesta #28 en: 03 Agosto 2011, 19:55 »
Bueno, corregidos un par de errores de bulto en la primera placa, seguimos con la segunda placa de pruebas:

Como he utilizado una fresa mayor (de 0,3mm en lugar de 0,2mm), ya he aplicado la sugerencia de Gil de dar mayor aislamiento a las pistas de potencia, y he reordenado algunas cosas. Sin embargo, todavía hay un par de tramos de pista que se fresan demasiado finos, y que tendré que retocar para la versión siguiente.




En las fotos que se muestran a continuación vemos que he pintado de verde la zona de potencia, mientras que he lacado en transparente la zona de mando: Hay que entretenerse en algo, en medio de tanto lío..........

La verdad es que la placa fresada es muy delicada de montar. Lo lógico sería encargarlas a China, por unos 10-15 eur cada una, en paquetes de 5 (con vías metalizadas, pre-estañada, serigrafiada, etc.), una vez que esté seguro de que no hay más conexiones erróneas (y después de eliminar el hardware "extra" que he introducido, para hacer el debug de la placa).




Para probar que el primer micro-controlador que he estañado, le he cargado el software del tacómetro cuyo desarrollo ya explicamos en otro hilo de este foro. Bien, ¡parece que funciona...!

Ahora lo que más me preocupa es la configuración de uno de los micro-controladores, de cara a la comunicación mediante un bus SPI.... ya veremos.




« última modificación: 06 Agosto 2011, 13:05 por Valen »
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Desconectado stylusptk

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Entiendo que la placa ya incluiria el tacometro?

Menudas manos que tienes .ereselmejor

Salu2
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