Що входить в електроніку лазерного верстата
Електроніка лазерного верстата CO2 поєднує трубку, оптику і механіку в одну систему. Блок живлення перетворює мережеві 220 В на високу напругу для трубки, контролер виконує завдання і переміщує голову, датчики стежать за охолодженням і положенням осей, а захисні кола не дають увімкнути промінь, якщо умови роботи порушені. Помилка в будь-якій із цих ланок проявляється однаково: промінь слабшає, гасне або трубка виходить з ладу раніше строку.
| Вузол | Що робить | Що перевірити під час вибору |
|---|
| Високовольтний блок живлення | запалює розряд і тримає струм трубки | потужність трубки, максимальний струм, входи керування |
| Контролер | читає завдання, рухає осі, вмикає лазер | кількість осей, канали лазера, зв’язок із комп’ютером |
| Датчик протоку води | дозволяє лазер лише за наявності протоку | витрата в контурі, підключення до входу захисту |
| Міліамперметр | показує струм трубки | шкала вища за максимальний струм трубки |
| Фільтр завад | гасить завади мережі | номінальний струм, заземлення корпусу |
Високовольтний блок живлення трубки
Трубці CO2 потрібна напруга в десятки кіловольт: високовольтний вихід блока в посібниках виробників розрахований до 40 кВ. Після запалювання розряду блок працює як джерело струму, і потужність променя визначається струмом трубки. Тому головний параметр блока не лише потужність, а й максимальний вихідний струм: у блоків на 100 Вт він становить 28-30 мА. Блок підбирають під потужність трубки, а робочий струм виставляють не вище максимального струму з паспорта трубки.
Високовольтний вихід підключають до анода трубки, зворотний провід до катода через міліамперметр. Корпус блока з’єднують із захисним заземленням окремим проводом: на виході блока небезпечна для життя напруга, і після вимкнення мережі торкатися виводів одразу не можна.
Сигнали між контролером і блоком живлення
Контролер не живить трубку сам, він лише керує блоком живлення. Для цього на блоці є клемна колодка керування. Назви клем у різних блоків відрізняються, але набір функцій той самий.
| Клема блока | Призначення | Звідки сигнал |
|---|
| H або TH | вмикання лазера високим рівнем | вихід лазера контролера або кнопка тесту |
| L або TL | вмикання лазера низьким рівнем | вихід лазера контролера |
| P або WP | вхід захисту по воді | датчик протоку води |
| IN | рівень потужності: 0-5 В або ШІМ | вихід PWM контролера або потенціометр |
| G | спільний провід сигналів | GND контролера |
| 5V | вихід 5 В для потенціометра або панелі | до потенціометра або цифрової панелі |
Лазер вмикається лише за одночасного виконання умов: є сигнал вмикання на H або L, вхід P замкнений датчиком протоку і на IN подано рівень потужності. Якщо хоча б одна умова не виконана, променя немає. Під час регулювання ШІМ-сигналом посібники задають його частоту, наприклад не менше 20 кГц. Джерела 5 В, 24 В і блок живлення лазера мають мати спільний провід GND, інакше сигнали вмикання і потужності сприймаються неправильно.
Як вибрати контролер
Контролери лазерних верстатів поділяються на два класи. Автономні контролери з панеллю і дисплеєм зберігають файл у пам’яті, читають його з флеш-накопичувача або через мережу і працюють без комп’ютера. Прості плати з підключенням через USB виконують завдання лише при підключеному комп’ютері і мають вбудовані драйвери крокових двигунів.
| Параметр | Автономний контролер із панеллю | Плата з USB |
|---|
| Робота без комп’ютера | так, файл у пам’яті або на флеш-накопичувачі | ні |
| Осі | X, Y, Z, U: стіл по висоті і поворотна вісь | X і Y |
| Канали лазера | два, потужність кожного задається окремо | один вихід вмикання |
| Зв’язок | USB, мережа, флеш-накопичувач | USB |
| Драйвери двигунів | зовнішні, сигнали PUL і DIR | вбудовані, струм 0.25-0.33 А на фазу |
| Входи і виходи | педаль, датчик кришки, обдув, витяжка | кінцевики X і Y |
Вбудований драйвер зі струмом 0.25-0.33 А на фазу обмежує вибір двигунів: двигун із більшим номінальним струмом на такій платі не розвиває момент. Якщо на верстаті є підйомний стіл або поворотна вісь, потрібен контролер з осями Z і U. Окремий вихід керування обдувом дає змогу вмикати компресор лише під час різання, а вхід захисту кришки зупиняє лазер під час відкривання.
Датчики і захист
- Датчик протоку води стоїть у контурі охолодження трубки і замикає вхід захисту P блока живлення або WP контролера. Мінімальна витрата, за якої спрацьовує датчик, зазначена в його параметрах, наприклад 0.75 л/хв; помпа має давати більше.
- Міліамперметр вмикають у коло між катодом трубки і виводом блока живлення. Шкалу 30 або 50 мА вибирають так, щоб максимальний струм трубки з паспорта вміщувався на шкалі.
- Датчик кришки підключають до входу захисту контролера: при відкритій кришці лазер не вмикається.
- Кінцевики осей задають нульову точку і не дають голові впертися в раму.
- Датчик висоти на голові допомагає виставити відстань від лінзи до матеріалу.
Захист перевіряють після монтажу і після кожного обслуговування контуру: зупиніть помпу і спробуйте увімкнути лазер кнопкою тесту. Якщо промінь з’явився, датчик підключено неправильно або вхід захисту перемкнуто.
Мережа, заземлення і завади
Високовольтний блок і драйвери двигунів створюють імпульсні завади, які збивають сигнали контролера і йдуть у мережу. Фільтр завад ставлять на вводі живлення: бік LINE підключають до мережі, бік LOAD до навантаження, корпус фільтра з’єднують із захисним заземленням. Номінальний струм фільтра має бути вищим за сумарний струм верстата, витяжки і компресора, якщо вони живляться через нього.
- Високовольтний провід беруть на 40 кВ і прокладають якомога коротше, окремо від сигнальних кабелів і металу рами.
- Сигнальні проводи між контролером і блоком живлення ведуть окремо від силових і високовольтних.
- Корпус верстата, блок живлення і фільтр заземлюють захисним проводом, а не через спільний провід сигналів.
- Місця з’єднання високовольтного проводу з трубкою ізолюють силіконовим герметиком і термоусадкою.
Як зібрати комплект електроніки
- Визначте потужність і максимальний струм трубки за паспортом і підберіть блок живлення тієї самої потужності.
- Виберіть контролер за кількістю осей, каналів лазера і способом передавання файлів.
- Порахуйте блок 24 В: контролер на 24 В і 3 А споживає 72 Вт, до нього додайте драйвери і двигуни із запасом.
- Додайте датчик протоку, міліамперметр і датчик кришки.
- Поставте фільтр завад на ввід живлення і підготуйте окремий провід заземлення.
Часті помилки
- Блок живлення вибирають за потужністю, не звіривши максимальний струм із паспортом трубки.
- Вхід захисту по воді перемикають, щоб верстат увімкнувся, і трубка перегрівається під час зупинки помпи.
- Спільний провід блока живлення лазера не з’єднаний із GND контролера, і потужність стрибає.
- Високовольтний провід іде в одному джгуті із сигнальними кабелями.
- Заземлення немає або воно виконане через спільний провід сигналів.
- Міліамперметр зі шкалою, меншою за робочий струм трубки.
