Prepravite DC motor u DC servo motor

-URADI SAM-

PREPRAVITE DC MOTOR U DC SERVO MOTOR

Samogradnja lakih CNC mašina kod nas postaje sve popularnija. Kod nas na tržištu je dosta teško naći DC servo motore. Na ovoj stranici je opisano kako klasičan DC motor sa permanentnim magnetom prepraviti u DC servo motor. To je moguće izvršiti dodavanjem inkrementalnog enkodera na postojeći DC motor. Inkrementalni enkoder možete sami da napravite.

Kliknite na fotografiju za veći prikaz	DC motor na kome je rađena rekonstrukcija je prečnika 80mm, dužine oko 155mm (mereno bez izlaznog vratila) i nazivnog napona 24VDC. Maksimalni broj obrtaja neopterećenog DC motora je oko 2200 o/min. Izled rasklopljenog motora prikazan je na fotografiji.
Kliknite na fotografiju za veći prikaz	Da bi se na DC motor postavio enkoder, potrebno je prudužiti vratilo rotora motora sa strane na kojoj se nalazi komutator (desna strana fotografije). Pre toga je bilo potrebno zabušiti rupu na vratilu rotora DC motora sa te strane. Na univerzalnom strugu je zabušena rupa prečnika 5mm i dubine oko 15mm. Pri tome treba voditi računa o centriranju rotora kako osa zabušene rupe ne bi odstupala od ose rotora. Zatim je u izbušenu rupu nabijena osovinica prečnika 5mm i dužine oko 60mm (vidi se na desnoj strani fotografije). Naravno voditi računa o tolerancijama. Prečnik osovinice treba da bude oko 0,01mm veći od prečnika zabušene rupe.
Kliknite na fotografiju za veći prikaz	Na poklopcu motora sa strane komutatora je potrebno izbušiti rupu kako bi osovinica mogla da prođe kroz nju. Na fotografiji je prikazan poklopac sa izbušenom rupom prečnika 6mm. Nakon toga sklopiti DC motor.
Kliknite na sliku za veći prikaz	Sada je potrebno na dodatu osovinicu postaviti inkrementalni enkoder. Ovde će biti opisan postupak kako napraviti inkrementalni enkoder. Enkoder se sastoji iz enkoderskog točka i elektronike za uobličavanje signala. Na slici desno prikazan je jedan mogući oblik enkoderskog točka inkrementalnog enkodera. Preuzmite pripremu za enkoderski točak prečnika 71mm sa 150PPR (impulsa po obrtaju) u pdf formatu (41 kb).
Kliknite na fotografiju za veći prikaz	Enkoderski točak je napravljen od filma koji se koristi za pripremu za štampu. Na fotografiji su prikazana dva isečena enkoderska točka.
Kliknite na fotografiju za veći prikaz	Enkoderski točak se postavlja na nosač kao što je to prikazano na fotografiji.
Kliknite na fotografiju za veći prikaz	Osnovu elektronike za uobličavanje signala čine dva optokaplera sa vazdušnim procepom. Za tu shvrhu iskorišćni su optokapleri TCST2103 sa vazdušnim procepom od 3mm proizvođača Vishay-Telefunken. Preuzmite uputstvo za TCST2103 u pdf formatu (88 kb).
Kliknite na shemu za veći prikaz	Preuzmite električni šemu elektronike za enkoder u pdf formatu (64 kb).
Kliknite na sliku za veći prikaz	Preuzmite pripremu za PCB i raspored delova za elektroniku za enkoder u pdf formatu (34 kb).
Kliknite na fotografiju za veći prikaz	Zalemljena štampana pločica sa elektronikom za enkoder spremna za ugradnju.
Kliknite na fotografiju za veći prikaz	Elektronika za enkoder se postavlja na ugaoni nosač. Potrebno je još samo postaviti enkoderski točak na osovinicu.
Kliknite na fotografiju za veći prikaz	Skopljen enkoder spreman za testiranje.
Kliknite na fotografiju za veći prikaz	Enkoder je testiran sa DC servo drajverom DCS-140 i proradio je "iz prve". Vršene su probe sa enkoderskim točkovima sa većim brojem impulsa po obrtaju (PPR), ali je enkoder radio jedino sa enkoderskim točkom od 150PPR. Na DC servo drajveru DCS-140 je izabrana multiplikacija rezolucije enkodera 4x, čime je dobijena rezolucija od 600PPR. Da bi se dobila veća rezolucija enkodera potrebno je povećati enkoderski točak, ili izabrati optokapler sa većom rezolucijom.
Kliknite na fotografiju za veći prikaz	Izgled signala sa enkodera je snimljen osciloskopom. Sa fotografije se vidi da odnos signal/pauza nije 50-50%. Taj odnos se može podesiti promenom odnosa providnog i neprovidnog polja na pripremi za enkoderski točak. Fazni pomak između dva kanala inkrementalnog enkodera je moguće promeniti međusobnim razmicanjem optokaplera. Potrebno je da fazni pomak između dve faze inkrementalnog enkodera bude blizak 90stepeni što takođe može da se proveri pomoću osciloskopa.
Nadam se da će Vam predloženi postupak prepravke DC motora u DC servo motor i samogradnja i ensperimentisanje sa inrementalnim enkoderom doneti puno zadovoljstva koje samo samogradnja može da pruži.

	Kragujevac, April 2008. Autor: dr Petar Todorović, dipl. ing.