Napájecí zdroj pro CNC

V minulém článku jsem slíbil se vrátit k tomu, jak celou sestavu driveru napájet. Jelikož je na trhu široká nabídka a ne všechny zdroje jsou vhodne nebo finačně výhodné zkusím vysvětlit jak si takový zdroj případně sestavit sám.

V první řadě popíšu výrobu a sestavení jednoduchého zdroje, který plně vyhoví požadavkům na napájení sestavy Profistepů a je možné využít i komponenty, které buď máte doma nebo je lze z různých vyřazených zařízení.

Potřebovat budeme síťový transformator, usměrňovací můstek a vyhlazovací kondenzátory. Na následujícím obrazku je názorně rozkresleno celé zapojení zdroje:

Nákres je ilustrativní a skutečné rozložení vývodů na konkrétních součástkách může být jiné. V textu je dále popsáno jak se dobrat spravného zapojení.

Nyní jednotlivě popíšu postup sestaveni zdroje.

Nejprve musíme vybrat spravný transformátor (dale jen TR). Prvotním požadavkem je zvolit TR, který má primarní cívku určenou na napětí 230V. Zda se to logické, ale ne každý TR, který můžete mít doma musí být určen pro připojeni na 230V. Dále musíme vybrat takový, který davá na sukundarní cívce (nebo cívkách viz. dále) napětí okolo 24V (střídavé). Běžně se vyrábějí transformátory, které mají vinutí dvě a jsou označeny jako 2x12V. Tento typ můžeme také použít (pokud jsou obe vinutí stejné) a je to nakresleno na obrázku. Obě vinutí musíme spojit sériově (za sebou) - tím se napětí obou vinutí sečtou. Pokud máme neznáme trafo 2x12V a nevime jaké vyvody k soube patří uděláme to následovne. Zapojíme TR na 230V a multimetrem (přepnout na rozsah AC - střídavé) najdeme páry, které k sobě patří (naměříme na nich 12V). Nyní z každého páru vezmeme jeden vodič a spojíme je nejakou svorkou. Na zbývajících dvou vývodech z kazdého páru bychom měli naměřit 24V. Pokud naměříme 0V je nutné zaměnit vodiče v jednom paru. Tím je zajištěna správná orientace vinutí - na obrázku je to naznačeno tečkami u konce vinutí. V každém případě pokud orientaci vinutí zaměníte nic se nestane, jen nenaměříte žádné napětí na zelene části obrázku.

Duležitý parametr TR je jeho výkon a tím určený i maximální proud. Proud jaký potřebujeme určíme podle nastavení proudu na jednotlivých Profistepech. Pokud tedy mám nastaveny proudy na driverech 2A, 3A a 4A budu potřebovat TR, který je schopný dávat proud 9A. Jelikož nejsme čuníci tak zvolíme nějakou rezervu a vybereme TR s proudem 10-12A. Chci upozornit, že seriovým spojením vinutí se nenásobí proud. Pokud víme napětí a požadovaný proud jsme schopni určit jaký výkon TR musí přenést. V našem příkladě je to tedy 24V*10A což je 240VA - tento údaj vám pomůže se zorientovat v nabidce TR u jejich výrobců, kde bývá označeno napětí sekundarni civky a VA. TR s více VA lze použít, ale samozřejme bude většinou dražší.

Takže máme připojen TR, který dává střídavých 24V. Nyní toto střídavé napětí usměrníme tzv. můstkem - jsou v něm čtyři diody, které ze střídavého napětí vyrobí tzv. dvoucestně usměrněné pulzující napětí. Doporučuji koupit standardni 25A blok , který se snadno přisroubuje na chladící plochu. Označení tohoto můstku je KBPC 2506 a jeho cena je kolem 30Kč. Přímo na můstku je označeno, který vývod je, který a nemělo by být problém to dle nákresu zapojit. Připojíme vývody s "vlnkou" a změříme již usměrněné napětí na vývodech + a -. Toto napětí již měříme s přepnutým multimetrem na DC rozsah (stejnosměrné).

Teď již zbývá jen nevyhlazené napětí z můstku vyhladit. K tomu slouží tzv. kondenzátory. U kondenzátoru rozlišujeme dva parametry. Jeho kapacitu v uF (mikrofarad) a jeho maximalní provozní napětí. Kapacitu volíme podle požadovaného odběru ze zdroje a jednoduche pravidlo říka, že na každou ampéru odebíranou ze zdroje osadíme 4.000uF. V našem případe je tedy minimum 9*4.000 tedy 36.000uF. Kondenzátorů je lepší použít více jak je nakresleno na obrázku, přičemž se jejich kapacita sčítá. Můžeme tedy použít libovolnou kombinaci tak abychom v součtu dostali požadovanou nebo vyšší kapacitu. Kondenzátory použijte na napětí 50V nebo vyšší. Nižší řadu 35V nelze použít, neboť po vyhlazení napětí stoupne na cca 34V, což je již celkem blízko maximalnímu napětí. Důležité je dodržet polaritu připojení kondenzátoru. V případě, že to provedete opačně čekejte opravdu velkou ránu a kromě "smradu" riskujete i zranění. Kondenzator 22.000uF/50V stoji okolo 200Kč.

Po zapojení kondenzátorů už jen ověřte, že na výstupu ze zdroje je napětí okolo 33-35V a můžete jej připojit na svoje CNCčko.

Chtěl bych upozornit, že jsem v nákresu vynechal pojistky, ktere by měly být jak na primarní straně tak na sekundární. Hodnotu pojistky na primarní straně spočítame z vykonu transformatoru. Pokud má trafo v našem případě 240VA je proud ze sitě 240VA/230V tedy něco malo přes 1A. Použijeme tedy nejbližší vyšší pojistku v řadě tedy 1,5A nebo 2A (pri zapnuti trafo bere o něco vic než za provozu).

K napájení driveru lze samozřejme použít i tzv. AC/DC moduly. Jedná se o spínané zdroje, které jsou výrazně menší a lehčí než námi sestavený zdroj s transformatorem. Mají bohužel i některé nevýhody. Vyráběji se jen v určitých řadách napětí, většinou 24V (to je většinou málo pro dosažení maximalních parametrů driver-krokový motor) a pak až 48V (což je už zbytečně moc a drivery zbytečně hřejí). Další nevýhodou je menší spolehlivost - spínaný zdroj obsahuje namáhane součastky, ktere nemaji neomezenou zivotnost a časem může dojít k zhoršeni parametrů zdroje nebo jeho poruše.

Klasický zdroj, který jsme sestavili výše je prakticky navěky a případně jej lze kdykoliv snadno a levně opravit. Ceny obou zdroju jsou zhruba srovnatelne pokud budete kupovat vše nové včetně transformátoru.

Pozor na primární straně transformátoru pracujete se síťovým a tedy životu nebezpečným napětím.