Autor Tema: Re:Placa de potencia adaptada a CNC, para maquinas de C.C. Optimum/Quantum‏‏‏‏  (Leído 117613 veces)

Desconectado Valen

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Arquitectura del software de control.

Lo primero que necesitamos definir es la Máquina de Estados que representa a nuestro torno o fresadora.

Básicamente, hay cinco Estados posibles:
  • Máquina parada.
  • Arranque Suave.
  • Régimen Nominal.
  • Maquina Trabada.(en general, sobrecargada)
  • Máquina Desconectada.(motor desconectado, pero placa alimentada)

Es muy importante, en aras de la calidad del software que vamos a desarrollar, hacer un esfuerzo en reducir el número de estados posibles, al mínimo.
Con estos cinco estados tenemos que definir todos los posibles flujos que nos lleven de un estado a otro, y las condiciones que han de cumplirse para que se pase de un estado al siguiente.

Primer ejemplo:
La máquina está en Régimen Nominal. Desde ahí puede pasar al estado de Máquina Trabada. La condición que habrá de cumplirse para pasar a ese nuevo estado es que la corriente medida por el sensor Hall sea mayor que un determinado valor.
Por ello, mientras estamos funcionando en régimen nominal, estaremos continuamente monitorizando la corriente por la carga. En cuanto pase de un valor, consideraré la máquina como trabada (en general, sobrecargada).

Segundo ejemplo:
Un razonamiento paralelo sirve para definir lo que ocurre al conectar la máquina a la red: Al aplicarse tensión estamos en el estado de Máquina Parada. Entonces se intenta leer el potenciómetro de velocidad. Si se obtiene una lectura correcta, entonces se pasa al estado siguiente, de Arranque Suave. Si se consigue llegar a la velocidad indicada por el potenciómetro, entonces pasamos al estado de Régimen Nominal.

y así con todas las posibles opciones. Es un poco pesado, pero no es difícil de hacer. Eso sí, hay que ser muy cuidadoso para no dejarse ninguna posibilidad sin tener en cuenta. En ese caso la máquina podría quedar en un estado no definido, y "fuera de control".  Por ello, la propia arquitectura del software ha de ser robusta en si misma, y no permitir la permanencia en estados no definidos, si llegaran a darse.

Herramientas de Depuración.
Para depurar todo este código es necesario (o al menos muy conveniente) disponer de una pantalla de visualización de datos que me permita monitorizar las variables que me interesen, en cada parte del programa.
Es bueno dedicar un tiempo a desarrollar una rutina de monitorización basada en el uso de la pantalla, de forma que pueda visualizar cualquier variable que queramos, textos, o lo que preveamos que va a ser necesario, de forma completamente flexible.

Esta es la que estoy usando ahora.:

« última modificación: 17 Agosto 2011, 11:48 por Valen »
Torno Optimum 180x300 Vario CNC, Fresadora Quantum BF16 CNC

Desconectado Valen

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Por fin he tenido tiempo de dibujar una primera Maquina de Estados.

Detalle de Funcionamiento:
Como se ve, la máquina no arranca hasta que el condensador del filtro está cargado. En ese momento se cierra un relé que cortocircuita la R por la que se carga el Condensador electrolítico, y ya se puede comenzar a funcionar.
(Esto es lo mismo que ocurre en los amplificadores de los equipos de música de cierta potencia: al dar al pulsador de conexión, al cabo de uno o dos segundos se oye un 'click' que indica que se ha activado un relé. Los condensadores del filtro de la fuente de alimentación se han cargado, y ya se puede empezar a funcionar).

A continuación se lee la velocidad deseada, ya sea por el potenciómetro de mando manual, o por la entrada prevista para el control CNC. Hay un interruptor que selecciona un modo u otro.

Leída la velocidad que hay que alcanzar, se realiza un bucle de incremento progresivo de la velocidad de giro, hasta lograr la velocidad de consigna (velocidad deseada).

Ahí se pasa a régimen permanente, vigilando constantemente el estado de la máquina.
Si en un momento dado, la máquina se traba, o se produce una gran sobrecarga, se espera X segundos a que el operario des-trabe la máquina. En caso de que transcurrido este tiempo, no se haya solucionado el problema, se pasa a velocidad cero y se intenta un arranque suave. (otra opción sería pasar a exigir un reinicio de la máquina... ya veremos cual dejo).


Todo esto está muy bien, pero es una Máquina de Estados básica. Falta incluir el control PI para regular la velocidad cuando la máquina comienza a mecanizar, así como incluir el uso del sensor de corriente para monitorizar con mayor profundidad la máquina.

El sensor de corriente es el que más me preocupa en este momento. Todavía no he tenido tiempo de verificar si la corriente por la carga permanece suficientemente constante durante el régimen nominal, como para que la lectura del sensor sea fiable. Esto es así porque la U en la carga no es una tensión continua pura, sino que es el resultado de aplicar una tensión conmutada entre cero y 50v, a alta frecuencia (8KHz), y ciclo de trabajo ajustable por nosotros, que es lo que hace que varíe su valor medio.

Cuando la carga es resistiva, la corriente es un tren de pulsos igual al de la tensión, pero si es muy inductiva (como un motor), entonces -en teoría- la propia inductancia del motor ha de mantener la corriente bastante estable. Y este efecto funciona mejor cuando conmutamos a alta frecuencia, como nosotros, ya que el bobinado del motor, en cada conmutación, no llega a descargar toda su energía almacenada en forma de campo magnético.



« última modificación: 17 Agosto 2011, 20:48 por Valen »
Torno Optimum 180x300 Vario CNC, Fresadora Quantum BF16 CNC

fausto

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Sigues siendo el rey  .ereselmejor

Saludos.
Fausto

Desconectado Valen

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Prueba de concepto.

Llevamos a cabo las primeras pruebas de concepto. Para ello empleamos un motor de corriente continua de imanes permanentes, del fabricante Proxxon. El motivo es que funciona con 50 Voltios en vez de los 300 voltios que emplean los motores de Optimum. Se trata de evitar riesgos, cuando todavía el proyecto está muy poco avanzado.

Con esta placa ye he validado el esquema electrónico. Tristemente para la electrónica, ésta se ha convertido en un medio para ejecutar algoritmos software: La tecnología le ha puesto otra capa encima a la electrónica (el software), y ya hace tiempo que dejó de ser la reina de los sistemas de control.

Faltan muchas cosas por hacer: la conexión CNC, validar el uso del sensor de corriente, ajustar los límites de control, modificar algunos valores de resistencia, etc. y sobre todo, dejar un programa limpio y bien armado, que sea robusto ante imprevistos... en fin mucho por trabajar.




Pero mejor verlo (y escuchar el sonido del motor) en un pequeño vídeo:

Prueba de Concepto Fuente Conmutada.wmv


En este otro vídeo se muestra un detalle de cómo la fuente conmutada regula la velocidad del motor de corriente continua:

MotorGiroRegulado_0001.wmv



« última modificación: 21 Agosto 2011, 23:23 por Valen »
Torno Optimum 180x300 Vario CNC, Fresadora Quantum BF16 CNC

Desconectado floren29

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Hola Valen, quiero darte las gracias por compartir todo esto con nosotros, (amen de las demás cosas que nos has mostrado), y enseñarnos tantas cosas interesantes.
Por desgracia para mi, se de electrónica, lo mismo que del Congo, (lugar que no se ni ubicar el mapa). Así que por mas que nos cuentas como funciona la placa, las funciones de cada componente, etc...  Soy incapaz de entender nada de todo esto. Bueno por suerte para mi,  mi torno no tiene motor de corriente continua, ni regulador de velocidad, ni nada de nada. No es ninguna ventaja precisamente, pero por lo menos, me puedo arreglar bien cambiando correas y poleas para las distintas velocidades. Evidentemente mi capacidad de regulación de velocidad es nula. Solo puedo elegir un valor de los que me trae según la correa y polea montada. Que por cierto, para roscar, 150 RPM, como velocidad mínima, es un poco elevada, con mi limitada experiencia. Por otro lado mi fresadora es una Holfman ZX45 y tiene instalado un variador de frecuencia, por lo que tampoco me serviría.
Si que es verdad, que con todo el esfuerzo que hay que reconocerte, y con todos los beneficios que podría obtener con tu tarjeta, me dan ganas de cambiarle el motor al torno y montar uno de CC. También es cierto que seguramente una vez cambiado el motor, lo mas probable, es que no sea capaz de conectar tu tarjeta. En fin me da rabia ser tan obtuso. Gracias por compartir tu trabajo. Hasta pronto.
Torno Optimum 280 X 700G, Holfman ZX 7045, Sierra de cinta Quamtum S121G.

Desconectado juanpefrutos

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Un magnifico trabajo el que estas realizando  .ereselmejor . Felicidades y muchas gracias por compartirlo con nosotros.
Torno chester 920 +fresadora BF 28 Vario+ taladro de mano Bosch + martillo + alicate + sierra de mano

Desconectado dedalo1111

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Hola Valen, acabo de aterrizar de vuelta y como siempre deslumbrándo con tus meticulosos trabajos  .bien

Me acabo de leer las cuatro páginas del tirón, y comentabas atrás de encargarlas a China por 10-15€... ten en cuenta el coste de preparación que te sube 50-60€ (cargo único) + portes.

Si necesitaras cualquier cosa con ese tema no dudes en comentarlo, que "ya he pasado yo por ese trigal"  ;)

Salu2 y ánimo con el proyecto.
Fresadora Wabeco F1200E CNC, Torno Warco WM-180, Sierra FEMI 780XL, cortadora porex FDC4

Desconectado Valen

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Gracias a vosotros, por leer el hilo.
@fausto: Gracias por tu apoyo.
@juanpefrutos: Gracias a ti.
@floren29: Es normal que cada uno sepa de algunas cosas, y de otras no. Seguro que de tu trabajo yo no tengo ni idea....!
@Dedalo1111: Gracias por tu ofrecimiento, seguro que te consultaré algo sobre el envío a fabricación. Más adelante, cuando todo esté más estable.

Hoy he ido a comprar un trozo de metacrilato cortado a medida, para fabricar una base a la placa. De esta forma, se mantendrá apartada de la superficie de la mesa, y le da peso para que no se mueva tanto. El comercio está en la calle Cardenal Cisneros de Madrid.

El resultado: Un trozo mal cortado, con trozos astillados, y con dos fisuras muy profundas, que no ha sido posible quitar por completo. Para colmo ya no cumple medidas, claro, ya que ha habido que fresar los cuatro lados.... Esto es lo que me pone enfermo de una parte del sector del comercio en España: No poner cuidado en nada, pero cobrar lo máximo posible...


« última modificación: 22 Agosto 2011, 21:20 por Valen »
Torno Optimum 180x300 Vario CNC, Fresadora Quantum BF16 CNC

norton1

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Un trabajo fino fino. que envidia

fausto

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Valen, no te preocupes en la foto se vé perfecto el metacrilato!!!

Desconectado Valen

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Al final he vuelto a la tienda, y les he llevado el trozo me metacrilato en mal estado que me vendieron el día anterior, y les reclamé uno bien cortado y sin faltas. Ya lo he fresado y taladrado. En la parte inferior he puesto un fieltro adhesivo de color verde.

Este es el resultado:







« última modificación: 23 Agosto 2011, 16:35 por Valen »
Torno Optimum 180x300 Vario CNC, Fresadora Quantum BF16 CNC

Momentaneo

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Santa María, qué Pinta tiene la Niña.

Enhorabuena aunque solo sea por el aspecto, que salta a la vista incluso aunque algunos no entendamos. Ahí es donde se nota el buen hacer.

Habrá que llamarte Don Limpio, se podrían comer sopas.  .bien

Desconectado Valen

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Como lo que más me preocupa en este momento es la estabilidad de la corriente por el motor, de forma que se pueda medir y obtener valores fiables, me he agenciado estos dos "chokes" de varios mili Henrios, que emplearé como inductancias conectándolas en serie con el motor, y ver si mejora la estabilidad en la medida.

Lo poco que he probado hasta ahora con el sensor hall de corriente, ha dado resultados que no me convencen. En fin, ya veremos.



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Desconectado tio_gil

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que sensor has puesto?
Torno Optimun D240x500 modificado, Fresa BF20L Vario modificada, mucha otra herramienta... y pocas ganas de trabajar !!

Desconectado Valen

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He puesto este:
The Allegro® ACS712 provides economical and precise solutions for AC or DC current sensing in industrial, commercial, and communications systems. The device package allows for easy implementation by the customer. Typical applications include motor control, load detection and management, switchmode power supplies, and overcurrent fault protection.

En realidad, me tengo que remangar, y ponerme una tarde o dos con él. Lo más sencillo es conectar un osciloscopio, y ver la forma de la corriente (si es un tren de pulsos o por el contrario es suficientemente continua, y el error es simplemente software), pero en vacaciones, es más difícil que me lo presten.

Por software, es más difícil de depurar, porque la pantalla está conectada al otro micro-controlador, y tengo que fiarme del dato que estoy transfiriendo, así que me da pereza ponerme.....
Torno Optimum 180x300 Vario CNC, Fresadora Quantum BF16 CNC