Hallo zusammen Ich baue gerade einen 2-Achsen CNC Heißdrahtschneider auf. Der Schneidedraht wird über ein Labornetzteil betrieben und durch ein Relais geschalten. Die Schrittmotoren werden über eine USB-Treiberplatine von Letmathe angesteuert. Ich würde nun gerne automatisch erkennen, falls der Schneidedraht bricht, und die Maschine stoppen. Dazu brauche ich ein 0 oder 5V Signal an einem der Eingänge, optional mit internem Pullup. Gibt es eine einfache Schaltung um zu prüfen ob Der Draht heile ist? Erschwerend käme hinzu, dass ich den Draht ja auch per Relais abschalten kann, und die Achsen trotzdem Fahren sollen auch wenn dann kein Strom fließt. Alternative Lösung: den Draht per Federzug spannen. An die Feder einen Endtaster der schaltet wenn die Feder durchhängt. Die elektronische Lösung erschiene mir aber sauberer falls machbar.
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Widerstand über den Relaiskontakt. Bei ein paar mA schneidet der nicht mehr aber man kann den Bruch über den Strom erkennen.
Naja, damit der Draht heiß wird muss wohl ein Strom fließen. Wenn der Draht bricht, fließt normalerweise gar kein Strom mehr. Eine Strommessung wäre also wahrscheinlich nicht ein falscher Ansatz. Genauso weißt du wann ein Strom fließen müsste und wann nicht. Nämlich genau dann wenn das Relais angesteuert ist. Also wäre der Draht kaputt, wenn das Relais angesteuert wird, aber kein Strom fließt.
Phillip H. schrieb: > Die elektronische Lösung erschiene mir aber sauberer Strom messen ist schwierig, ein Widerstand für 1A wird heiss wenn Spannung für einen uC abfallen soll, aber Spannung geht einfach (Spannungsteiler). Also Labornetzteil auf eine viel zu hohe Spannung einstellen für den Draht und durch die Stromeinstellung den Strom auf einen Wert begrenzen, bei dem der Draht warm genug wird und das Labornetzteil deutlich in der Spannung runter geht. Dann die Labornetzteilspannung reduziert über einen Spannungsteiler analog messen, oder per TL431 aus der Spannung ein Schaltsignal machen.
Ein paar Windungen von der Anschlusslitze um einen Reed Kontakt wickeln. Strom bedeutet Magnetfeld. Das schaltet dann
Hab mal KY-025 Reedmodule bestellt. Mal versuchen ob die auslösen. Und dann mal was überlegen wie ich den Kontakt nur dann lese wenn das Relais aus ist. Evtl über den Öffner-Kontakt des Relais parallel auf VCC ziehen? Ich kann eben leider nicht in die Software eingreifen. Notfalls einen Nano der beides liesst und den Kontakt selbst schaltet. Wäre vielleicht etwas Overkill aber das Zeug kostet ja nichts mehr...
Hi, Phillip H. schrieb: > Die elektronische Lösung erschiene mir aber sauberer falls machbar. Machbar ist das sehr Problemlos. Die Frage ist nur ob das auch von dir machbar ist ;-) Es ist aber wirklich nicht schwer, das ist absolutes Basiswissen was man dazu von der Elektronik können muss. Taugt gut als Einstiegsprojekt. Die Brucherkennung (KANN Strom Fließen == Draht heil) und die Zustandserkennung (SOLL Strom fließen == Relaiskontakt geschlossen) sollte man dabei der Einfachheit halber zuerst getrennt aufbereiten und dann erst für die Auswertung verknüpfen. Der elektrisch stabilste Weg einen Drahtbruch (oder anderen Fehler im Stromkreis) zu erkennen ist die Auswertung des Stromflusses. Üblicherweise in dem ein Shunt (relativ niederohmiger Widerstand) in den Stromkreis eingebracht wird und die darüber abfallende Spannung ausgewertet wird. Den Shunt wählt man so, das die bei Sollstrom abfallende Spannung groß genug ist um von der Schaltung vernünftig aufbereitet werden zu können (deutlich über den Rauschpegel) aber klein genug um in der Gesamtbilanz nicht ins Gewicht zu fallen (Es fällt kaum Leistung am Widerstand ab) Bei so einer Schaltung würde ich jetzt aus dem Bauch heraus mit vielleicht 100mV planen. Das ganze dann auf einen Komparator (ggf. mit Vorverstärkung) und man hat sein Digitales Schaltsignal. Der Aufbau (Welcher Anschluss am Komparator ist für den Shunt, welcher für die Referenzspannung) bestimmt ob bei STROMFLUSS dort ein HI oder LO herauskommt. (Bei Drahtbruch oder abgeschalteten Strom natürlich dann das gegenteil.) Sinnvollerweise setzt man den Shunt zwischen Schneidedraht und GND. Macht den Aufbau einfacher... (-> Suchbegriff OP Grundschaltungen und Komparator) Der Vorschlag mit dem Reed-Relais und der Nutzung des Magnetfeldes hätte dagegen natürlich den Vorteil das es sehr einfach ist. Funktionssicherheit ist nicht ganz so hoch, für die Anwendung könnte es aber reichen. Ob es aber funktioniert hängt von den konkreten Randbedingungen ab die hier leider nicht genannt sind... Die Frage ob in welche Richtung das Signal geschaltet wird (HI/LO) kann man ja durch die Beschaltung selber bestimmten... Als von der Komplexität (und Funktionssicherheit) zwischen den Varianten mit der direkten Strommessung liegende Variante könnte man auch noch eine optische Erkennung realisieren. Im einfachsten Fall ein Leuchtkörper (z.b. KFZ Birne) in den Stromkreis einbringen dessen Betriebsstrom im Bereich des Nennstroms für den Schneidedraht liegt (oder etwas darunter), erfordert natürlich eine etwas höhere Spannung als ohne Leuchtkörper). Ist der Strom eingeschaltet und der Schneidedraht in Ordnung, dann muss diese Birne leuchten. Auswertung mit Fototransistor, Solarzelle o.ä. Es gibt also mehrere, nicht zu komplexe, Wege um ein Signal zu bekommen das Anzeigt ob Strom durch den Draht fliesst oder nicht. An die Information zu kommen ob Strom durch den Draht fließen SOLL ist noch einfacher. In der allereinfachsten Konstellation WEIß man das weil man das Relais selber mit einem µC ansteuert. Macht man das nicht selbst (bzw. nicht durch eigene SW/SChaltung), dann kann man einfach am GESCHALTETEN Spulenanschluss des Relais die Spannung messen.ISt das Relais HIGH-Side geschaltet, dann wechselt der Pegel beim Einschalten von 0V zu Betriebsspannung. Ist das Relais LOW-Side geschaltet wechselt der Pegel beim Einschalten von Betriebsspannung zu 0V. Aber Aufpassen, ggf. muss man die Spannung noch durch einen Spannungsteiler anpassen wenn das Relai z.b. mit 12V betrieben wird, die eigene Elektronik aber nur 5V verträgt. Je nachdem welche Betriebsdaten das Relais hat (insbesondere welchen Nennstrom dessen Spule) und wie weit die Schaltspannung über der Mindestspannung für das Relais liegt kann man auch einfach einen Optokoppler in Serie zur Spule legen. Gibt ja durchaus viele Relais die einerseits nur wenige mA Spulenstrom haben, andererseits aber auch mit 2-3V weniger immer noch sicher Schalten (Optokoppler bedeutet , wenn nicht noch was anderes verändert wird, etwa 1V weniger für das Relais) Es gibt also auch mehrere, nicht zu komplexe, Wege um ein Signal zu bekommen das Anzeigt ob Strom durch den Draht fliessen soll oder nicht. Hat man nun diese beiden Signale, so muss man diese nur noch logisch verknüpfen um zum gewünschen Schaltsignal zu kommen. Wenn man dazu eine Wahrheitstabelle aufstellt wird man feststellen das man im Ergebnis eine Exklusiv-ODER Verknüpfung realisieren muss. Alles ist OK (==Fehlersignal NULL) wenn entweder: [kein Strom fließt UND kein Strom fließen soll] - ODER - [wenn Strom fließt UND strom fließen soll] Also wenn beide Eingangssignale gleich sind. Unterscheiden sich die Signale (Ist und soll), dann liegt ein Fehler vor und das Fehlersignal soll anliegen. Diese Auswertung kann man entweder mit einer diskreten Transistorschaltung machen, einen dafür vorgesehenen Logikbaustein nehmen (z.B. SN74LS86 und dessen mordernere Gescchwister), selbst aus einem in vielen Bastelkisten liegendenen universelleren Logik-IC wie dem CD4011 ein XOR basteln oder einfach einen µC nehmen und die Verknüpfung dort als Programm hinterlegen. Wählt man die µC Lösung und nimmt dabei einen der µC mit etwas umfangreicher Peripherie und den passenden Spezialfunktionen, dann kann man z.B. die OP/Komparatoren für die Stromflusserkennung einsparen. Es gibt ja eine Menge µC die bereits OPs, Komparatoren und einstellbare Referenzspannungsquellen implementiert haben. WEnn man dann noch einen µC hat der über eine kleine konfigurierbare Logikzelle verfügt (haben ja auch einige Anbieter im Programm), dann braucht man nicht mal ein "richtiges" Programm schreiben, sondern muss das Ding nur einmal Initialisieren. Ich würde da jetzt als erstes an den PIC16F1705 denken (Gibt von den PICs und auch von anderen HErstellern noch andere Typen, der fällt mir dazu aber gerade ein weil ich den öfter verwende und der all das hat) Aber das mit dem µC nicht falsch verstehen: Für ein Einzelstück nimmt man bei so einer einfachen Aufgabe mit so geringem Bauteilaufwand natürlich immer die Plattform/den µC den man am besten kennt, mit dem man Erfahrung hat bzw. alles dafür da hat. Um da Bauteile für 1,50Euro und 2cm^2 Platinenfläche einzusparen lohnt es sicher nicht mit einem neuen µC anzufangen. Soviel dazu als Denkanstoss von mir. Konkreter kann man mit den vorliegenden Informationen leider nicht werden. Aber ich denke das sollte ausreichen um zumindest mal einen Einstieg zu finden... Gruß Carsten
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Den Strom messen. Bei einer so einfachen Anwendung sollten die paar Millivolt, die an einem einfachen Shunt abfallen, kein Problem sein. Das Teil braucht ja auch nicht besonders Präzise zu sein - es sei denn er wird zur Temperaturreglung verwendet. Dann ist es aber auch egal, da der Spannungsabfall ja sowieso im System steckt.
Phillip H. schrieb: > Ich baue gerade einen 2-Achsen CNC Heißdrahtschneider auf. Der > Schneidedraht wird über ein Labornetzteil betrieben Mein Schneidedraht für Fassaden- Isolation benötigt ~6A Wieviel benötigt dein Schneidedraht?
Zwar kein Lösungsansatz, aber ich frage mich gerade: Ist das Risiko Drahtbruch so hoch dass du das überwachen musst? Denn mechanisch soll der Draht beim Styroporschneiden nicht belastet werden, da der Draht sonst "schleppt" (Konturen nicht mehr stimmen). Temperaturen / Hitze bei welchen der Draht brechen würde, denke ich sollten auch nicht auftreten, da der Schnitt dann bereits "zu heiss" ist. Was keine schöne Oberflächen am Stryropor mehr gibt. Der Trick ist ja die optimale Abstimmung der Temperatur und Geschwindigkeit. Gruss David
Ja, das Risiko besteht schon, wir schneiden ziemlich lange Teile (1x1x2-3m). Und wenn der gebrochene Draht im Block kleben bleibt und das Ding weiterfährt dann sind Schäden durchaus denkbar, selbst wenn die Wahrscheinlichkeit sehr klein ist. Shunt wäre jetzt Option2, denn da muss dann definitiv ein nC dazwischen. Das KY-025 kann ich Stand-Alone anhängen. Mal schauen ob ich mit dem Spindel-Command noch einen Ausgang schalten kann, der das Modul nur einschaltet, wenn die "Spindel" (Draht) auch an ist. Ich versuche es mal mit so wenig zusätzlicher Elektronik wie möglich. Danke für die vielen Tipps!
Da es ja um richtige Ampere geht und ein paar Millivolt Spannungsabfall wohl kein Beinbruch wären, sollte eine Überwachung kein Problem sein. Auch von Seiten einer eventuellen Elektronik. Grundsätzlich: Eine, wie auch immer geartete, Drahtbruchüberwachung, hilft nicht bei einem Drahtbruch. Sie zeigt diesen nur an! Bist Du also mitten in einem dicken Brocken, bleibt der Kollateralschaden (gerissener Draht im Material) nicht aus. Nur die Info kommt praktisch sofort. Ob eine Überwachung des Spannungsabfalls am Draht was bringt kann ich nicht sagen. Die Logik dahinter ist die: Durch Verschleiß wird der Draht dünner und irgendwann bricht er. Dabei steigt der Spannungsabfall am Draht vorher an. Lag der Grund für den Bruch aber im Bereich: Vorschub vs. Materialstärke hilft das auch nichts. Eine Überwachung des Spannungsabfalls ist natürlich nur dann machbar, wenn immer der gleiche Drahttyp und die gleiche -läge verwendet werden.
Das bestellte Reed-Modul hat einen digitalen Ausgang, und ist in der Empfindlichkeit regelbar. Idee ist, es so empfindlich einzustellen, dass es in jedem Fall schaltet, wenn der Draht durchströmt wird, aber nicht wenn das Relais aus ist. Den Ausgang hänge ich dann an einen der Eingänge auf der Steuerung die für Endschalter/Notstoppschalter vorgesehen sind. Kann ich für active high/low einstellen. Dann bleibt im Falle des Drahtbruchs die Maschine stehen, und das ist wichtig, damit das "Portal" nicht weiter fährt und sich bei hängendem Draht evtl. verbiegt. Damit es kein Notstopp Signal triggert wenn der Draht aus ist, und ich zB zum Nullpunkt fahren möchte, schalte ich ein weiteres Ausgangssignal (Zb für Spindeldrehzahl 50%=5V) und befeuere damit das Modul. Dann ist dieses nur an wenn der Draht auch an sein soll. Ich kann Quarantänebedingt erst Mittwoch wieder in die Werkstatt, aber dann probiere ich das ganze mal aus.
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