viernes, 31 de diciembre de 2010

Cargadora frontal CASE 721B, diseño electrónico mando para la transmisión


La cargadora frontal  llegó con serios desperfectos mecánicos y en el circuito electrónico original, éste último había sufrido reemplazos mal hechos de componentes y el cableado original de entradas y salidas estaba improvisado.



Se debe tener en cuenta que cuando la parte electrónica falla, ésta manda señales erróneas a la transmisión, haciendo que las presiones de aceite no sean las adecuadas o se contrapongan las marchas, provocando daños en la parte mecánica.  Eso fue lo que sucedió, visto que a la llegada al taller la máquina sólo podía andar en primera hacia adelante con poca fuerza y las demás marchas, incluso hacia atrás, no funcionaban.

Una vez reemplazados los repuestos y puesta a punto la parte mecánica (suena simple, pero los mecánicos tuvieron mucho trabajo reparando los desperferctos), se procedió a diseñar la nueva tarjeta electrónica usando como parte principal el µC 8051.

Para encontrar las marchas correctas se hizo un pequeño tablero de pruebas y se midieron algunas variables en distintas partes de la máquina.

Encontradas las marchas correctas, se diseñó la tarjeta electrónica para recibir las señales del mando y enviar los cambios a la transmisión.




Pasado un tiempo de trabajo el mando fue fallando y terminó por romperse, por lo cual se tuvo que diseñar otra tarjeta que funcionase con pulsadores y la palanca hacia adelante y atrás; los cambios de marcha ya no serían perceptibles a la vista, entonces se implementó un display en el mando conectado a la tarjeta que muestre la marcha en la cual se encuentra la transmisión.




viernes, 10 de diciembre de 2010

Diseño regulador de voltaje, Generador eléctrico Atlas Copco QAS 138 125 KVA

Se diseñó un regulador de voltaje para el generador, esto debido a que el propio no funcionaba y en otro taller le pusieron directamente el voltaje de la batería a la excitatriz y alteraron la calibración del voltímetro para simular una salida correcta de voltaje.



Sin carga la excitatriz requiere 30 Vcc y alrededor de 1 A, el regulador original puede soportar hasta 8A.

Una característica de este generador es que el voltaje de salida puede ser cambiado de 230V a 400V mediante un selector ubicado en la parte interna del equipo, para esto se debe tener en cuenta que a 400V la corriente de la excitatriz debe disminuir en raíz de tres, de lo contrario…




El motor del generador posee un gobernador electrónico que mantiene el motor a 1500 o 1600 rpm, dicho gobernador es activado o desactivado por un controlador de motor, que permanentemente va verificando temperatura, baja presión de aceite, sobre velocidad, bajo voltaje y parada de emergencia.

Gobernador electrónico


Excitatriz y cableado


Tablero


El equipo regula los voltajes de 230 y 400 mediante el interruptor interno que también tiene efecto directo sobre la tarjeta electrónica.

domingo, 7 de noviembre de 2010

Moto soldador y generador eléctrico Lincoln Vantage 500

El equipo no generaba ningún voltaje debido a que la tarjeta principal estaba visiblemente quemada.



El motor podía ponerse en funcionamiento, pero funcionaba a revoluciones demasiado altas.
Probando el gobernador electrónico dándole la señal a su pin respectivo, el que va de la tarjeta principal a este, no existía respuesta alguna.
Para empezar fue necesario diseñar un gobernador electrónico que responda cuando se conecte carga al generador y al empezar un trabajo de soldadura.
No conocía ni de la existencia de este tipo de gobernadores electrónicos , así que fue un reto el diseñarlos. Tomando datos en laboratorio, para luego extrapolarlos y modificar el programa del gobernador para finalmente conectarlo, se pudo estabilizar el voltaje deseado, no después de muchísimos ajustes, sobre todo al programa y una que otra modificación al circuito. La parte principal del gobernador es el microcontrolador 8051, que toma una señal de voltaje mediante el ADC0804 y este último de dos divisores de tensión conectados a la red de generación. Cuando el voltaje del generador disminuye ante la conexión de una carga o en el trabajo de soldadura, el µC reacciona inmediatamente estabilizando las revoluciones del motor.




Los choppers del soldador regulan el voltaje mediante  condensadores,  IGBT’s y la bobina de choque; para la regulación se tiene un voltaje en continua suministrado por un rectificador de onda completa, los choppers se encargan de regular este voltaje mediante pulsos, es decir, que abren y cierran el paso de voltaje y corriente a una frecuencia y ancho de pulso determinados por el fabricante. En este modelo de soldador la regulación es hecha en el lado negativo, mientras que el Commander 500 lo hace en el positivo.



Se hizo un circuito para dar las señales respectivas al chopper, lamentablemente éste no respondió. Adaptando Los choppers del Commander al Vantage se obtuvo una respuesta, pero antes, éstos ya visiblemente estaban en mal estado y terminaron echando humo.
Se ofreció al cliente la opción de hacer la regulación de voltaje mediante un puente rectificador trifásico semi-controlado, ya que los choppers son caros y la casa distribuidora del equipo llevaba meses sin dar respuesta a una solución.
Dado el visto bueno, se procedió a diseñar los circuitos y a hacer lo siguiente:

-          Reconfiguración del puente rectificador del equipo.
-          Extracción de los choppers para utilizar sólo los disipadores.
-          Montaje de los tiristores a los disipadores.
-          Cableado del circuito eléctrico de rectificación.
-            Diseño y montaje de los circuitos:
-  Detector de cruce por cero.
- Circuito variador de ángulo de disparo.
- Circuito de disparo mediante transformadores de pulso.





Hecho todo esto, se probó primeramente con unos tiristores usados y que suministrarían menor amperaje, fueron sometidos hasta 120 A y se obtuvo lo deseado. La regulación del amperaje de soldadura se la hizo también con el µC 8051 y el ADC0804 para el ajuste mediante un potenciómetro, los pulsos de disparo para los tiristores salen del ULN2803 a transformadores de pulso.

Conectando los tiristores finales, también trabajaron bien a 120 A pero con un electrodo de más “calibre” y a mayor amperaje la soldadura se “cortaba”, exigía demasiado amperaje forzando a la máquina, por tal motivo un diodo de rueda libre se quemó.

Haciendo un análisis se comprobó que la bobina de choque del sistema chopper no es la adecuada para este tipo de rectificación, por lo que se adicionó una bobina de choque de 1.1 mH y el amperaje necesario… éxito!!!

Con los ajustes necesarios en el gobernador, el motor del generador responde rápidamente al momento de hacer una soldadura a alto amperaje, y en el modo de generador se puede obtener una variación de voltaje desde 200V  a 250V mediante la implementación de un potenciómetro conectado al gobernador electrónico; anteriormente sólo se tenía un voltaje fijo de 240V sin opción a regularlo.

Dos multímetros digitales fueron conectados al panel para la medición del voltaje y amperaje del soldador haciendo pequeñas modificaciones en ellos, para la medición de voltaje simplemente se conectan las terminales de un multímetro en la función de medición de Vcc en las salidas de  + y – del soldador. En cambio, para medir amperaje, se debe hacerlo en el shunt del lado positivo del soldador y poner el multímetro de este en la función de medición de Vcc de mV y hacer ajustes, tomando en cuenta que 50mV en el shunt equivalen a 400A.

Hice varias pruebas de soldadura, debo aclarar que no soy soldador profesional, soy electrónico, lo notarán en las fotos.Vino el soldador de la empresa e hizo sus pruebas y quedó satisfecho, no vi una soldadura hecha con la tecnología chopper pero según lo leído ésta es mucho más fina que la hecha con  SCR’s y el soldador me lo confirmó.

Sin la bobina de choque adicional


Con la bobina de choque adicional de 1.1 mH




Prueba de corte



En acción



Lo siguiente es hacer funcionar el equipo Commander 500, anteriormente se hicieron reparaciones y ya funciona el motor, lleva varias tarjetas electrónicas y falta la de los  choppers, pero como estos están un poco quemados, directamente se hará un puente rectificador trifásico controlado. 




miércoles, 3 de noviembre de 2010

Conversión soldador Lincoln Vantage 500 chopper a tiristores



Se dieron las señales especificadas por el fabricante a los choppers, pero estos no regulaban voltaje por lo que se optó hacer la regulación de voltaje mediante tiristores haciendo un puente rectificador trifásico controlado.
Se tiene un circuito detector de cruce por cero y las tres líneas mandan señales cuadradas a tres pines del microcontrolador, éste último se encarga de dar los pulsos de disparo a tres pequeños transformadores de pulso que accionan los tiristores variando el ángulo de disparo.
Se implementó también una bobina de choque de 1.1 mH ya que no fue suficiente con la propia del equipo y sin esta no se lograba soldar a alto amperaje.


miércoles, 1 de septiembre de 2010

Diseño gobernador electrónico Lincoln Vantage 500

 Gobernador electrónico para el soldador y generador Vantage 500 probado y calibrado.

La tarjeta electrónica gestiona  el voltaje, sensor de presión y aceite, pulso de excitación, luz, y el actuador:

El diagrama de funcionamiento es el siguiente:



Los datos para los ajustes y calibrado son:

DATO
--RPM--
Voltaje
Generador
Voltaje
Chopper
Voltaje
Divisor
Salida
ADC
Frecuencia
F/V
Voltaje
F/V
Voltaje
regualdor
Observaciones
1



6.49
0.24
12.24



Datos para la extrapolación
2



11.14
0.44
22.44



Datos para la extrapolación
3



14.61
0.59
30.09



Datos para la extrapolación
4



16.24
0.66
33.66



Datos para la extrapolación
5



23
0.95
48.45



Datos para la extrapolación
6
1490

200
61.9
2.62365
133.88
114.9
0.87
3.15
Voltaje divisor
extrapolado
7
1560

210
65.1
2.7613
140.82
120.8
0.91
3.34
Voltaje divisor
extrapolado
8
1600

220
68
2.886
147.186
123.4
0.93
3.64
Voltaje divisor
extrapolado
9
1660

230
71.2
3.02369
154.2
124.7
0.94
3.68
Voltaje divisor
extrapolado
10
1740

240
74.3
3.157
161.0
136.4
1.02
4.00
Voltaje divisor
extrapolado
11
1800

250
77.4
3.29
167.79
141.4
1.08
4.13
Voltaje divisor
extrapolado
12
1900

260
80
3.4
173.4
158
1.18
4.54
Voltaje divisor
extrapolado
13










14












Como se puede observar en la tabla el voltaje del generador varía con las revoluciones del motor.

Los datos adquiridos en laboratorio sirvieron para ser extrapolados y conectar la tarjeta en el equipo, brindaron buenos resultados debido a que la variación resulta lineal.




El ajuste de los voltajes máximo y mínimo (IDLE High/Auto) puede ser realizado mediante un potenciómetro colocado en el conversor de frecuencia a voltaje, como también modificando el programa del microcontrolador.

En las pruebas, debido a la sensibilidad del gobernador electrónico, existía un aceleramiento y desaceleramiento continuo del motor cuando este estaba en frío, pero una vez caliente su funcionamiento era constante.

Esto fue solucionado mediante la modificación del programa, dándole márgenes de regulación más estrechos en baja frecuencia del F/V.


    if inADC < 50 then
     begin
      S_EXC:= True;
      hDelayTime(120,2,5);
      S_EXC:= False;
     end else
  
      IF IDLER THEN
        BEGIN
         if (inADC < 145) then if (aByte > 120) then
          aByte:= aByte - 1;
         if (inADC > 146) then if (aByte < 160) then
          aByte:= aByte + 1;
         hDelayTime(aByte,2,5);
        END;
      
       IF NOT IDLER THEN
        BEGIN
         if (inADC < 160) then if (aByte > 100) then
          aByte:= aByte - 1;
         if (inADC > 161) then if (aByte < 130) then
          aByte:= aByte + 1;
         hDelayTime(aByte,2,4);
        END;

Queda regulado para 240 en modo AUTO y 260 en modo HIGH pudiendo ser modificado por un potenciómetro.