Tischkreissäge Proxxon FET mit Drehzahlregelung, Licht und LCD

Heute ist Stammtischzeit:
Jeden Donnerstag 20:30 Uhr hier im Chat.
Wer Lust hat, kann sich gerne beteiligen. ;)
  • Wichtiger Hinweis vorab:
    Die an der Säge vorgenommenen Änderungen beinhalten unter anderem (kleine) Änderungen an den 230 Volt Kabeln. Wer nicht genau weiß, was er da tut, sollte die Finger davon lassen oder jemanden um Hilfe bitten, der sich damit auskennt.

    Da ich weiß, dass auch etliche Modellbauer hier im Forum sowohl aktiv sind als auch passiv mitlesen, stelle ich das Projekt hier ein, auch wenn es eigentlich besser in das Unterforum "Microcontroller" passen würde. Dort würde es aber unter vielen anderen Beiträgen "untergehen".

    Neben allen Vorteilen, die die Tischkreissäge FET http://www.proxxon.com/de/micromot/27070.php?list gegenüber der vorherigen Version hat, gibt es auch einen Nachteil, der mich in der Nutzung einschränkt(e). Die Drehzahl der Säge läßt sich bei diesem Modell nicht mehr regulieren. Also galt es, hierfür eine Lösung zu finden.

    Ich habe keinen Ansatz gefunden, die Gleichspannung, die zum Motor führt, zu regeln. Aus diesem Grund habe ich es an der Wechselspannungseite probiert. Hier habe ich es zuerst mit einem fertigen Produkt (Kemo M150 und M012) probiert. Da das nicht geklappt hat, habe ich auf einen Bausatz zurück gegriffen. Aber auch das hat nicht funktioniert. Daher habe ich es dann sehr konventionell über einen Trafo probiert. Das ging sehr gut. Es handelt sich um einen Stelltrafo, den ich über ebay (121275955164) beim Verkäufer "susanne-flek" erstanden habe.

    Nun war es möglich, die Drehzahl des Motors stufenlos zu regeln. Das nächste Problem war, die Drehzahl zu kennen. Es musste also eine Anzeige gebaut werden. Hierzu bietet sich ein Arduino ProMini an. Den Arduino habe ich mit einem 1602 LCD Display in ein kleines Gehäuse (Pollin, LCD-Einbaurahmen) gebaut. Das Display musste an den Ecken angepaßt werden, damit es in das Gehäuse passt. Fixiert wurde es mit Heißkleber. Das Gehäuse selber habe ich seitlich an der Säge angeschraubt. Die Kabel zum Arduino wurden durch einen eingeklebten Kabelkanal geführt.

    Um den Arduino auch künftig programmieren zu können, wurden die dazu notwendigen Anschlüsse über eine Buchsenleiste nach außen geführt.

    Um die Drehzahl zu erfassen, habe ich die Abdeckung (die, die verhindert, dass der Zahnriemen vom Zahnrad läuft) des Rades, über das der Zahnriemen läuft, abgeschraubt und in Größe der Magneten innen zwei Vertiefungen ausgefräst. In die Vertiefungen wurden gegenüberliegend zwei kleine Permanentmagnete (2x2x1mm) mit 2K Kleber eingeklebt, wobei der eine mit dem Minuspol zum Sensor (TLE4945L) zeigt und der andere Magnet mit dem Pluspol.

    Der Sensor ist wie folgt beschaltet:
    http://www.mikrocontroller.net/attachment/97103/Neue_Bitmap.jpg
    Wobei RL 10KOhm und CL 100 nF betragen. Vs beträgt 5V.

    Der Sensor gibt ein Signal an den Arduino, sobald der erste Magnet vorbei kommt und bleibt in diesem Zustand. Damit aber erneut ein Signal erkannt werden kann, muss der Sensor an einem Magneten mit entgegengesetztem Pol vorbei, um "zurück gestellt" zu werden. Diese Art der Erkennung hat einige Vorteile. Zum einen können zwei Magenten gegenüberliegend montiert werden und führen damit nicht zu einer Unwucht. Zum anderen ist sicher gestellt, dass der angezeigte Wert korrekt ist. Sollte einer der Magneten aus seiner Position fliegen, wird kein Wert mehr angezeigt. Montiert man hingegen einen Sensor, der bei einem bestimmten Pol einen Impuls gibt, ohne "zurück gesetzt" werden zu müssen, könnte es sein, dass einer der beiden Magneten wegfliegt, aber man immer noch eine Anzeige (halbe reale Drehzahl) erhält, was zu Problemen führen kann. Als drittes kommt hinzu, dass das zum Arduino übermittelte Signal über die Dauer einer halben Umdrehung anliegt. Bei einem Sensor, der das Signal nur in dem Moment abgibt, in dem der Magenten vorbei kommt, wird das Signal mit zunehmender Drehzahl kürzer, was zum einen die maximal sicher zu erfassende Drehzahl reduziert und zum anderen eventuell zu Fehlübertragungen führen kann, weil die Laufzeit des Signals durch das Kabel und dessen Widerstand noch hinzu kommt.

    Somit war es nun möglich, die Drehzahl abzulesen. Nun stand aber der Stelltrafo in unmittelbarer Nähe zur Säge, wodurch nicht zu verhindern war, dass auch Dreck und Staub am und im Stelltrafo landet. Also musste der Stelltrafo unter den Tisch. Dadurch war es nun aber nicht mehr so einfach, die Drehzahl zu regulieren.

    Aus diesem Grund wurde eine Lösung erdacht, mit der es möglich ist, die Drehzahl über einen Drehimpulsgeber zu regeln. Wie dafür gemacht, befindet sich unter dem Stromschalter der Säge eine Blindabdeckung. In diese habe ich den Drehimpulsgeber eingebaut. Damit der Drehimpulsgeber nicht prellt, wurde er mit dem "DIG Entpreller" versehen. Drehimpulsgeber / Inkrementalgeber entprellen

    Um den Trafo zu drehen, habe ich auf dem Trafo einen Schrittmotor montiert. Hierzu habe ich ein Stück Alublech passend im Schraubstock gebogen. Zur Verbindung der Achsen habe ich über ebay eine "Flexible Wellenkupplung 3mm - 5mm" erstanden. Die 5mm Seite wurde auf 7,5mm aufgebohrt, damit die Achse des Trafos hinein passt.

    Leider schaffte es der kleine Schrittmotor (Nema 17) nicht, den Trafo komplett zu drehen. Daher habe ich den Abnehmer im Trafo etwas weniger stramm eingestellt. Nun schaffte es der kleine Schrittmotor, den Trafo komplett zu drehen. Damit der Motor nicht links oder rechts über den Anschlag hinaus dreht, ist es möglich, den Min und Max Anschlag einzustellen. Dies erfolgt mit dem Taster des Drehimpulsgebers. Der Wert wird im Eeprom gespeichert, so dass der Arduino auch nach einem Neustart noch die aktuelle Position des Motors kennt.

    Der Schrittmotor wird durch einen Motortreiber "Easydriver" angesteuert, den es für kleines Geld bei ebay gibt. Da die Spannung für den Motor bei 12 Volt und für den Arduino bei 5 Volt liegt, wollte ich im ersten Schritt ein Netzteil einbauen, dass beide Spannungen liefert. Dafür reichte der Platz im Gehäuse der Säge aber nicht aus. Daher habe ich mich dazu entschlossen, ein kleines 12V Netzteil (Meanwell RS 15 12) zu verwenden. Dahinter geschaltet ist ein Step-down Wandler mit einem KIS3R33S Modul. Dieses anschlußfertige Modul mit USB-Buchse findet sich ebenfalls günstig über ebay. Mit den KIS3R33S Modulen habe ich in anderen Anwendungen schon gute Erfahrungen gemacht. Die Ausgangsspannung ist sehr stabil.

    Somit ist es nun möglich, über einen Drehimpulsgeber mittels Trafo die Drehzahl stufenlos zu regeln und an einem Display abzulesen. Damit lassen sich alle Sägeblätter für alle Werkstoffe im jeweils optimalen Bereich nutzen.

    Licht an der passenden Stelle zu haben, ohne im eigenen Schatten zu stehen ist ein Problem, dass fast jedem Handwerker bekannt ist. Da es auch meine Arbeit an der Kreissäge betrifft, habe ich es gelöst, indem ich rechts und links am Gehäuse der Säge von innen je eine doppelte USB-Buchse montiert habe. Gesteuert wird das Licht selbstverständlich ebenfalls über den Arduino mittels des Tasters des Drehimpulsgebers. Mit einem kurzen Tastendruck lässt es sich ein und aus schalten. Die Hardware hierfür ist sehr überschaubar. Es werden MosFETS für die USB-Buchsen verwendet werden.

    An die USB-Ports habe ich LED Lampen von IKEA, Modell "Jansjö USB" angeschlossen. Diese sind hell genug, günstig und haben einen sehr stabilen Schwanenhals, so dass sie sich optimal positionieren lassen.

    Im wesentlichen erledigt der Arduino jetzt drei Dinge. Anzeige der Drehzahl, Auslesen des Drehimpulsgebers und damit Ansteuerung des Motors so wie das Schalten der LED Beleuchtung.

    Wem die Drehzahlregulierung per Schrittmotor zu aufwändig ist, kann natürlich auch "nur" den Drehzahlmesser mit oder ohne Beleuchtung installieren und den Trafo von Hand bedienen.

    Da ich Software nicht kann, schreibt ein guter Freund den Sketch für mich. Wir basteln inzwischen seit über einem Jahr immer mal wieder daran. Zur Zeit möchte er aber nicht, dass der Sketch veröffentlicht wird. Sollte sich dies ändern, werde ich den Sketch online stellen. Der hier angefügte Sketch (ja ich weiß, es geht schöner, aber er tut, was er soll), mit dem ich das Projekt begonnen habe, ermöglicht die Anzeige der Drehzahl auf dem Display, aber nicht die Nutzung des Drehimpulsgebers.


    Auf den beigefügten Fotos sollte gut zu erkennen sein, wie ich die Probleme mit der Säge gelöst habe. Wer Lust hat, das Projekt nachzubauen und Fragen dazu hat, kann sich gerne bei mir melden.

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