Controlador de velocidade da fresadora: um dia frustrante na oficina

Feb 21, 2024

Comprei uma fresadora pequena, velha e bastante desgastada.

É um Sieg X1, pintado de amarelo e vendido como Clarke CMD10 neste caso.

Essas são máquinas básicas construídas com um preço e tendem a ter acabamento bastante grosseiro nos lugares que não aparecem (e em alguns que aparecem).

Por mais que aparentemente tenha sido amado por seu proprietário anterior, o Dia 1 foi gasto em desencravar e lubrificar peças - especialmente a base, e fazer com que os parafusos de avanço se movessem razoavelmente (seria necessário muito cuidado para fazê-lo se mover realmente bem - algumas pessoas têm conhecimento, habilidade e tempo, e conseguiram).

Falta a tampa da barra de tração –portanto, cavacos dentro da caixa de engrenagens

O dia 2 foi a grande ativação e funcionou imediatamente, assim que o conectei - Problema 1: nenhuma 'liberação sem tensão' adequada - perigoso.

O problema 2 era que o controlador de velocidade não controlava a velocidade – ele apenas funcionava a uma velocidade constante.

Respire fundo – os controladores das máquinas Sieg são notoriamente frágeis e caros (£ 185…).

Tampa da barra de tração de reposição projetada e impressa em 3D, limalhas aspiradas

A pesquisa na Web revelou alguns diagramas de circuitos que pessoas do tipo fizeram engenharia reversa e postaram - não da minha placa, mas de placas relacionadas em outras máquinas Sieg.

Com exceção das primeiras versões de tiristores, todos eles são choppers mosfet – o motor CC é fornecido com rede retificada (sem capacitor de link) cortado por um mosfet.

Quando eles quebram, é quase sempre o mosfet – a maioria das pessoas culpa o excesso de corrente através do mosfet, mas é um IRFP450 na minha máquina de 150W que pode suportar 14A frio e 8A quente, além de pulsos de até 56A – e o circuito tem um viagem de sobrecarga atual incorporada.

É muito mais provável, se acharmos, que sua classificação de 500 V não seja suficiente para lidar com transientes no topo do pico da rede elétrica de 380 V – pelo menos uma outra pessoa na web pensa o mesmo (na verdade, o mosfet neste moinho estava funcionando).

Atualização: Leia o comentário detalhado de Luke Hear abaixo – ele identifica o mau design da viagem atual e o superaquecimento como o provável culpado

Respirando fundo, comecei (o que pensei ser) a localização de falhas - o que ficou mais complicado porque todo o circuito de controle está no potencial ativo da rede elétrica - então: osciloscópio alimentado por bateria, configuração, recuar, ligar e visualizar - então desligue e repita.

Para não precisar sondar a placa energizada, soldei fios isolados nos pontos de teste. E essa foi a minha ruína, pois, ao trocar a ponta de prova do osciloscópio de um ponto de teste para outro, um fio voltou e tocou o chassi de metal - 'pop' soou um dos acopladores ópticos quando seu pacote se desintegrou (e apagou quando as luzes quando o RCD disparou).

A descoberta de falhas se transformou em adição de falhas... Só Deus sabe o que mais foi arruinado quando o surto acionado por 240 V passou por todos aqueles LM324s na placa controladora.

Desconectei tudo desanimado e saí da oficina para me deitar.

Ah bem…..

Algumas coisas:

Este último usa um par de opto-isoladores para trazer a forma de onda PWM para a porta mosfet (direita).

Circuito muito simplificado para mostrar o gate driver . Para o circuito completo (graças ao comentário de Steve Kurt abaixo por apontar essa omissão), duas pessoas têm versões de engenharia reversa: John Swift (e aqui) e John Gerling (desculpe, não consigo encontrar a fonte original).

Os leds são conectados costas com costas, de modo que um ou outro fique aceso quando forem acionados por uma forma de onda bipolar.

Os transistores de saída são conectados como um totem para o portão (a partir de uma fonte local de 18 V), proporcionando ao inversor liga e desliga razoavelmente rápido - nada da longa cauda de desligamento que um único opto-isolador daria.

Esta é a versão da placa driver FC150BJ, destinada a motores 150W 220V dc. As versões de 250W e 350W duplicam o mosfet e os dois resistores de porta.

O circuito de controle é conectado ao trilho retificado não filtrado de 230V para que a corrente e a tensão do motor possam ser detectadas usando resistores – Deus sabe por que ele está conectado via +12V e não 0V, nem por que uma alimentação bipolar é necessária.