再次折腾，小雕实现变频开停、调速软件控制

xeastsun

小雕做好了，基本的机械、电气弄好了， 可以开雕小东西了，但主轴还是要手动启停、调速。兴奋了没几天，又发现一直盯着机器干活，并要经常看看其有没有干完，真是太麻烦了。于是又了新的折腾项目。要实现：
1、主轴启动，水泵同时启动，主轴停，水泵停。这个已经实现了，在这里就不作重点介绍了，到时放张图说明一下就OK了。
2、可用Mach3控制变频，可调速，干完活，可停止。这个功能可分为二部分，是本贴主要内容，需要大家帮助。
2.1：Mach3控制变频器启停；
2.2：调速部分。
下面就开始展开。
被充说明一下，本贴参考了X机器同学的贴子：http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=683634，致敬！感谢！

w998

好帖子，顶了！

东方飘雨

这里高手不多。记得一个电工网站，专门做这个电路的----忘了。那里全是高手。包括实验步骤一清二白。包括故障现象。处理方法全有。你找找。

juziwbj11

mach3不能在软件里控制主轴转速？

zxz0666

学习了，等LZ搞好也学着搞一套

雷影

这帖子怎麽能沉我顶

wangtianya

好高深，帮顶学习一下！

xeastsun

来问题了。
接上后，经过调节电阻，主轴转速为24000转，即PWM占空比为100%时，输出电压为10V。
然后，分别用100%，75%、50%、25%、0%速度测试输出电压，如下图：



从中可以看出，
1、100%转速输出为10V，符合预期；
2、75%转速输出为7.76V，而不是预想的7.5V
3、50%转速输出为5.33V，而不是预想的5V
4、25%转速输出为2.77V，而不是预想的2.5V
5、0转速输出为0V，符合预期。
这也就说明转换不是线性的（后来也用数字表测试过，PWM信号输出直接测量基本为线性（这个可能也有问题），分别为4.71、3.55、2.36、1.18、0V，当然也用了）。
而且随着脉宽调制基数的增加，中间的偏离更大。以上测试条件为脉宽调制基数为50。
整理一下：

虽然调速也不一定要非常精确，但这样必竟不是很完美，如能更准确些，就更好了。
各位帮助看下，这究竟是什么原因呢？我的电子水平实在太业余了，弄不明白了，请各位大师指导！究竟是MACH3输出的问题？还是电路的问题？如何解决？

xeastsun

2.2：主轴调速，这个就有点麻烦了，而且有些地方我也不明白。明确的说，我是第一次进行电路设计，难度不是一般的大，以后还要做PCB，呵呵……，太有挑战了。
根据X机器同学的建议，我考虑利用MACH3软件输出的PWM信号进行变频器频率控制。当然，要首先将PWM占空比信号转为电压模拟信号（0－10V）才能控制变频器。
电路如下：


基本原理（对我来说可以费了不少劲才基本搞明白，但还有些问题，需要专家帮助 ）：J2接12V电源；J1接P1输出的PWM信号，通过光耦隔离，利用R3、C4积分电路，生成模拟电压；再输入LM358的A部放大到0－10V；最后再利用B部降低输出内阻，形成0－10V的模拟电压，作为变频器调速的电压信号。
经过仿真，电路没有问题了。
再用面包板装了个电路，上机测试：

xeastsun

2.2：主轴调速，这个就有点麻烦了，而且有些地方我也不明白。明确的说，我是第一次进行电路设计，难度不是一般的大，以后还要做PCB，呵呵……，太有挑战了。
根据X机器同学的建议，我考虑利用MACH3软件输出的PWM信号进行变频器频率控制。当然，要首先将PWM占空比信号转为电压模拟信号（0－10V）才能控制变频器。
电路如下：


基本原理（对我来说可以费了不少劲才基本搞明白，但还有些问题，需要专家帮助 ）：J2接12V电源；J1接P1输出的PWM信号，通过光耦隔离，利用R3、C4积分电路，生成模拟电压；再输入LM358的A部放大到0－10V；最后再利用B部降低输出内阻，形成0－10V的模拟电压，作为变频器调速的电压信号。
经过仿真，电路没有问题了。
再用面包板装了个电路，上机测试：

xeastsun

2.1：Mach3控制变频器启停。
简单的说，就是利用MACH3控制板上的主轴继电器就可以。如果你的控制板上有这个继电器的，这部分就可以略了。我的没有，因此只能自已设计一个小电路了。
MACH3软件通过并口电平信号输出控制CNC动作，因此，不管CNC控制板是否支持，只要引出并口的端口，就可以达到控制的目的。我的板子上是调速信号（PWM）与继电器共用一个并口位：P1，所以要达到控制主轴开停并调速的目的，必须另找方法。

考虑良久，在最小破坏的情况下，利用控制5轴方向的端口P17控制继电器最为合理。
1、MACH3软件设置，如图，所设就行了。需要注意的是，设置的是输出信号，而不是输入，别弄错了。



这样设好了，就可以测试了，设一个主轴转速，点击启动主轴了，应该P17就会输出高电平了。
2、电路：


J1接P17和地；J2接12V电源，J3是开关量，只要接变频器的控制端口，就可以控制变频开停了。当然变频器需要根据说明设置端子控制，要正确接线才行。
说明一下，光耦用的是PC817，三极管用是9012，为了测试，只好对付一下了。

xeastsun

电气控制箱的总体图：

关于水泵的启停，初见图中的说明。
因变频器有一个输出继电器，是一个开关量。可以设置成主轴启动时，闭合；主轴停止时，关闭。所以可以利用这个自动启停水泵。因为变频上的继电器功率较小，而我以后准备还同步启停风机，所以就另设计一个模块，通过继电器的开停控制220V电源输出。
这个电路比较简单，想想就明白了。