MAGNABEND - CIRCUIT OPERATION
Ang Magnabend sheetmetal folder gidisenyo isip DC clamping electromagnet.
Ang pinakasimple nga sirkito nga gikinahanglan sa pagmaneho sa electro-magnetic coil naglangkob sa switch ug bridge rectifier lamang:
Figure 1: Minimal nga Circuit:
Angay nga matikdan nga ang ON/OFF switch konektado sa AC nga bahin sa sirkito.Gitugotan niini ang inductive coil current nga mag-circulate sa mga diode sa tulay nga rectifier pagkahuman sa turn-off hangtod nga ang kasamtangan nga pagkadunot exponentially sa zero.
(Ang mga diode sa tulay naglihok isip "fly-back" nga mga diode).
Alang sa mas luwas ug mas kombenyente nga operasyon kini tilinguhaon nga adunay usa ka sirkito nga naghatag og 2-kamot nga interlock ug usab 2-stage clamping.Ang 2-kamot nga interlock makatabang sa pagsiguro nga ang mga tudlo dili madakpan sa ilawom sa clampbar ug ang staged clamping naghatag sa usa ka hinay nga pagsugod ug gitugotan usab ang usa ka kamot sa paghawid sa mga butang hangtod nga ang pre-clamping ma-aktibo.
Figure 2: Circuit nga adunay Interlock ug 2-Stage Clamping:
Sa diha nga ang START button gipugos usa ka gamay nga boltahe ang gihatag sa magnet coil pinaagi sa AC capacitor sa ingon nagpatunghag usa ka light clamping effect.Kini nga reaktibo nga pamaagi sa paglimit sa kasamtangan ngadto sa coil naglakip sa walay mahinungdanon nga pagkawala sa gahum sa limiting device (ang kapasitor).
Makuha ang bug-os nga pag-clamping kung ang switch nga gipadagan sa Bending Beam ug ang buton sa START dungan nga gipaandar.
Kasagaran ang START button iduso una (sa wala nga kamot) ug dayon ang kuptanan sa bending beam ibira sa pikas kamot.Ang bug-os nga pag-clamping dili mahitabo gawas kung adunay pipila nga nagsapaw sa operasyon sa 2 nga switch.Bisan pa, kung matukod na ang hingpit nga pag-clamping dili na kinahanglan nga ipadayon ang pagkupot sa buton sa START.
Nabilin nga Magnetismo
Ang usa ka gamay apan mahinungdanon nga problema sa Magnabend machine, sama sa kadaghanan sa mga electro-magnet, mao ang problema sa nahabilin nga magnetism.Kini mao ang gamay nga kantidad sa magnetism nga nagpabilin human ang magnet gipalong.Kini ang hinungdan nga ang mga clamp-bar magpabilin nga huyang nga nag-clamp sa magnet nga lawas sa ingon nagpalisud sa pagtangtang sa workpiece.
Ang paggamit sa magnetically soft iron usa sa daghang posible nga mga pamaagi sa pagbuntog sa nahabilin nga magnetism.
Bisan pa, kini nga materyal lisud makuha sa mga gidak-on sa stock ug kini usab humok sa pisikal nga nagpasabut nga dali kini madaot sa usa ka makina nga bending.
Ang paglakip sa usa ka non-magnetic gap sa magnetic circuit mao tingali ang pinakasimple nga paagi sa pagpakunhod sa nahabilin nga magnetism.Kini nga pamaagi epektibo ug sayon nga makab-ot sa usa ka hinimo nga magnet nga lawas - ilakip lamang ang usa ka piraso sa karton o aluminum nga mga 0.2mm ang gibag-on tali sa atubangan nga poste ug ang core nga piraso sa dili pa i-bolting ang mga parte sa magnet.Ang nag-unang disbentaha niini nga pamaagi mao nga ang non-magnetic gap makapakunhod sa flux nga magamit alang sa bug-os nga clamping.Usab kini dili diretso sa unahan aron ilakip ang gintang sa usa ka piraso nga magnet nga lawas sama sa gigamit alang sa E-type nga magnet nga disenyo.
Ang usa ka reverse bias field, nga gihimo sa usa ka auxiliary coil, usa usab ka epektibo nga pamaagi.Apan naglambigit kini sa dili kinahanglan nga dugang nga pagkakomplikado sa paghimo sa coil ug usab sa control circuitry, bisan kung kini gigamit sa kadali sa usa ka sayo nga disenyo sa Magnabend.
Ang pagkadunot nga oscillation ("pag-ring") kay usa ka maayo kaayo nga pamaagi sa demagnetising.
Kini nga mga litrato sa oscilloscope naghulagway sa boltahe (ibabaw nga pagsubay) ug kasamtangan (ubos nga pagsubay) sa usa ka Magnabend coil nga adunay usa ka angay nga kapasitor nga konektado tabok niini aron mahimo kini nga kaugalingon nga oscillate.(Ang suplay sa AC gipalong halos sa tunga-tunga sa hulagway).
Ang unang hulagway kay para sa open magnetic circuit, nga walay clampbar sa magnet.Ang ikaduha nga hulagway kay para sa closed magnetic circuit, nga naay full length clampbar sa magnet.
Sa una nga hulagway ang boltahe nagpakita sa pagkadunot nga oscillation (ring) ug mao usab ang kasamtangan (ubos nga pagsubay), apan sa ikaduha nga hulagway ang boltahe wala mag-oscillate ug ang kasamtangan dili gani makahimo sa pagbalik sa tanan.Kini nagpasabot nga walay oscillation sa magnetic flux ug busa walay pagkansela sa nahabilin nga magnetism.
Ang problema mao nga ang magnet hilabihan ka bug-at nga damped, nag-una tungod sa eddy kasamtangan nga mga pagkawala sa asero, ug sa ingon sa kasubo kini nga pamaagi wala magtrabaho alang sa Magnabend.
Ang pinugos nga oscillation usa pa ka ideya.Kung ang magnet kay damped kaayo sa self-oscillate unya kini mapugos sa pag-oscillate pinaagi sa mga aktibong sirkito nga nagsuplay og enerhiya kung gikinahanglan.Gisusi usab kini pag-ayo alang sa Magnabend.Ang nag-unang disbentaha niini mao nga kini naglakip sa sobra ka komplikado nga circuitry.
Ang reverse-pulse demagnetising mao ang pamaagi nga napamatud-an nga labing epektibo sa gasto alang sa Magnabend.Ang mga detalye niini nga disenyo nagrepresentar sa orihinal nga buhat nga gihimo sa Magnetic Engineering Pty Ltd. Ang usa ka detalyado nga diskusyon mosunod:
REVERSE-PULSE DEMAGNETISING
Ang diwa sa kini nga ideya mao ang pagtipig sa enerhiya sa usa ka kapasitor ug dayon buhian kini sa coil pagkahuman nga mapalong ang magnet.Ang polarity kinahanglan nga ingon nga ang kapasitor mag-aghat sa usa ka reverse current sa coil.Ang gidaghanon sa enerhiya nga gitipigan sa kapasitor mahimong ipahaum nga igo lang aron kanselahon ang nahabilin nga magnetism.(Ang sobra nga kusog mahimong ma-overdo kini ug ma-magnetize pag-usab ang magnet sa atbang nga direksyon).
Ang usa ka dugang nga bentaha sa reverse-pulse nga pamaagi mao nga kini nagpatunghag kusog kaayo nga demagnetising ug hapit dayon nga pagpagawas sa clampbar gikan sa magnet.Kini tungod kay dili kinahanglan nga maghulat alang sa coil nga pagkadunot sa zero sa dili pa ikonektar ang reverse pulse.Sa paggamit sa pulso ang coil nga kasamtangan napugos sa zero (ug dayon ngadto sa balik) nga mas paspas pa kay sa normal nga exponential decay unta.
Hulagway 3: Basic Reverse-Pulse Circuit
Karon, kasagaran, ang pagbutang sa usa ka switch contact tali sa rectifier ug sa magnet coil "nagdula sa kalayo".
Kini tungod kay ang inductive current dili mahimong kalit nga mabalda.Kung mao na ang mga kontak sa switch mag-arko ug ang switch madaot o bisan sa hingpit nga pagkaguba.(Ang mekanikal nga katumbas mosulay sa kalit nga pagpahunong sa usa ka flywheel).
Busa, bisan unsa nga sirkito nga gihimo kini kinahanglan nga maghatag usa ka epektibo nga agianan alang sa coil karon sa tanan nga mga panahon, lakip ang pipila ka mga millisecond samtang ang usa ka switch contact mausab.
Ang ibabaw nga sirkito, nga naglangkob lamang sa 2 capacitors ug 2 diodes (dugang sa usa ka relay contact), nakab-ot ang mga gimbuhaton sa pag-charge sa Storage capacitor ngadto sa usa ka negatibo nga boltahe (relative sa reference nga bahin sa coil) ug usab naghatag og alternatibong agianan alang sa coil kasamtangan samtang ang kontak sa relay anaa sa langaw.
Giunsa kini pagtrabaho:
Ang D1 ug C2 kay naglihok isip charge pump para sa C1 samtang ang D2 kay clamp diode nga nagpugong sa point B gikan sa pagpositibo.
Samtang ang magnet ON ang relay contact makonektar sa "normally open" (NO) nga terminal ug ang magnet magbuhat sa normal nga trabaho niini sa pag-clamping sa sheetmetal.Ang charge pump mag-charge sa C1 paingon sa peak negative voltage nga parehas sa magnitude sa peak coil voltage.Ang boltahe sa C1 motaas sa exponentially apan kini bug-os nga ma-charge sulod sa mga 1/2 sa usa ka segundo.
Dayon kini magpabilin sa ingon nga kahimtang hangtud nga ang makina ma-OFF.
Diha-diha dayon human sa switch-off ang relay nagkupot sulod sa mubo nga panahon.Niini nga panahon ang taas nga inductive coil nga kasamtangan magpadayon sa pag-recirculate pinaagi sa mga diode sa tulay nga rectifier.Karon, pagkahuman sa paglangan sa mga 30 milliseconds ang kontak sa relay magsugod sa pagbulag.Ang coil current dili na makaagi sa rectifier diodes apan mangita na hinuon og agianan pinaagi sa C1, D1, ug C2.Ang direksyon niini nga sulog mao ang ingon nga kini dugang nga pagdugang sa negatibo nga bayad sa C1 ug kini magsugod usab sa pag-charge sa C2.
Ang kantidad sa C2 kinahanglan nga igo nga igo aron makontrol ang rate sa pagtaas sa boltahe sa pagbukas sa kontak sa relay aron masiguro nga dili maporma ang usa ka arko.Ang kantidad nga mga 5 micro-farads kada amp sa coil current igo na alang sa usa ka tipikal nga relay.
Ang Figure 4 sa ubos nagpakita sa mga detalye sa mga waveform nga mahitabo sa unang tunga sa segundo pagkahuman sa OFF.Ang boltahe nga ramp nga gikontrol sa C2 klaro nga makita sa pula nga pagsubay sa tunga sa numero, kini gimarkahan nga "Relay contact sa langaw".(Ang aktuwal nga fly-over nga oras mahimong makuha gikan niini nga pagsubay; kini mga 1.5 ms).
Sa diha nga ang relay armature motugpa sa iyang NC terminal ang negatibo nga gikarga nga storage capacitor konektado sa magnet coil.Kini dili diha-diha dayon balihon ang coil kasamtangan apan ang kasamtangan karon nagdagan "pataas" ug sa ingon kini dali nga napugos pinaagi sa zero ug ngadto sa usa ka negatibo nga peak nga mahitabo mahitungod sa 80 ms human sa koneksyon sa storage capacitor.(Tan-awa ang Figure 5).Ang negatibo nga kasamtangan mag-aghat sa usa ka negatibo nga flux sa magnet nga kanselahon ang nahabilin nga magnetism ug ang clampbar ug workpiece dali nga buhian.
Figure 4: Gipalapad nga mga Waveform
Figure 5: Boltahe ug Current Waveforms sa Magnet Coil
Ang Figure 5 sa ibabaw naghulagway sa boltahe ug kasamtangan nga mga waveform sa magnet coil atol sa pre-clamping phase, ang full clamping phase, ug ang demagnetising phase.
Gituohan nga ang kayano ug pagka-epektibo sa kini nga demagnetising circuit kinahanglan magpasabut nga kini makit-an nga magamit sa ubang mga electromagnet nga nanginahanglan demagnetising.Bisan kung ang nahabilin nga magnetism dili usa ka problema kini nga sirkito mahimo pa nga mapuslanon kaayo aron mabag-o ang sulud sa coil ngadto sa zero nga dali ug busa makahatag paspas nga pagpagawas.
Praktikal nga Magnabend Circuit:
Ang mga konsepto sa sirkito nga gihisgutan sa ibabaw mahimong ikombinar sa usa ka bug-os nga sirkito nga adunay duha ka kamot nga interlock ug reverse pulse demagnetising sama sa gipakita sa ubos (Figure 6):
Figure 6: Gihiusa nga Circuit
Kini nga sirkito molihok apan sa kasubo kini medyo dili kasaligan.
Aron makuha ang kasaligan nga operasyon ug mas taas nga kinabuhi sa switch kinahanglan nga idugang ang pipila ka mga dugang nga sangkap sa sukaranan nga circuit sama sa gipakita sa ubos (Figure 7):
Figure 7: Gihiusa nga Circuit nga adunay mga Pagpino
SW1:
Kini usa ka 2-pole isolating switch.Gidugang kini alang sa kasayon ug sa pagsunod sa mga sumbanan sa elektrisidad.Gitinguha usab nga kini nga switch mag-apil sa usa ka neon indicator light aron ipakita ang ON/OFF status sa circuit.
D3 ug C4:
Kung wala ang D3 ang latching sa relay dili kasaligan ug medyo nagdepende sa pag-phasing sa mains waveform sa panahon sa operasyon sa bending beam switch.Ang D3 nagpaila sa usa ka paglangan (kasagaran 30 milli segundos) sa drop out sa relay.Nabuntog niini ang problema sa latching ug mapuslanon usab nga adunay usa ka paglangan sa pagkahulog sa wala pa ang pagsugod sa demagnetising pulse (sa ulahi sa siklo).Ang C4 naghatag og AC coupling sa relay circuit nga mahimo nga usa ka half-wave short circuit kung ang START button gipugos.
THERM.SWITCH:
Kini nga switch adunay pabalay sa kontak sa magnet nga lawas ug kini mahimong bukas nga sirkito kung ang magnet init kaayo (> 70 C).Ang pagbutang niini sa serye sa relay coil nagpasabut nga kinahanglan ra nga ibalhin ang gamay nga sulud pinaagi sa relay coil kaysa sa tibuuk nga magnet karon.
R2:
Sa diha nga ang START button gipugos ang relay mobira ug unya adunay in-rush nga kasamtangan nga nag-charge sa C3 pinaagi sa bridge rectifier, C2 ug diode D2.Kung wala ang R2 wala’y resistensya sa kini nga sirkito ug ang sangputanan nga taas nga sulud mahimong makadaot sa mga kontak sa switch sa START.
Usab, adunay lain nga sirkito nga kondisyon diin ang R2 naghatag og proteksyon: Kung ang bending beam switch (SW2) mobalhin gikan sa NO terminal (diin kini magdala sa bug-os nga magnet nga kasamtangan) ngadto sa NC terminal, unya kasagaran usa ka arko ang maporma ug kung ang Ang START switch gihuptan pa niining panahona unya ang C3 sa epekto mahimong mubu nga sirkito ug, depende kung unsa kadaghan ang boltahe sa C3, nan kini makadaot sa SW2.Apan pag-usab R2 limitahan kini nga short circuit nga kasamtangan sa usa ka luwas nga bili.Ang R2 nagkinahanglan lamang ug ubos nga resistensya (kasagaran 2 ohms) aron makahatag ug igong proteksyon.
Varistor:
Ang varistor, nga konektado tali sa mga terminal sa AC sa rectifier, kasagarang wala'y mahimo.Apan kung adunay usa ka surge boltahe sa mga mains (tungod sa pananglitan - usa ka duol nga lightening strike) unya ang varistor mosuhop sa kusog sa surge ug mapugngan ang boltahe nga spike nga makadaot sa rectifier sa tulay.
R1:
Kung ang buton sa START kinahanglan nga pug-on sa panahon sa usa ka demagnetising pulse nan kini lagmit nga hinungdan sa usa ka arko sa kontak sa relay nga sa baylo hapit mag-short-circuit C1 (ang storage capacitor).Ang enerhiya sa kapasitor ihulog sa sirkito nga naglangkob sa C1, ang tulay nga rectifier ug ang arko sa relay.Kung wala ang R1 gamay ra kaayo ang resistensya sa kini nga sirkito ug busa ang sulud mahimong taas kaayo ug igo na aron mawelding ang mga kontak sa relay.Ang R1 naghatag og proteksyon niining (medyo talagsaon) nga panghitabo.
Espesyal nga Nota re Pagpili sa R1:
Kung ang panghitabo nga gihulagway sa ibabaw mahitabo unya ang R1 mosuhop sa halos tanan nga enerhiya nga gitipigan sa C1 bisan pa sa aktuwal nga kantidad sa R1.Gusto namon nga ang R1 mahimong dako kung itandi sa ubang mga resistensya sa circuit apan gamay kung itandi sa resistensya sa Magnabend coil (kung dili ang R1 makapakunhod sa pagka-epektibo sa demagnetising pulse).Ang kantidad nga mga 5 hangtod 10 ohms ang angay apan unsa nga rating sa gahum ang kinahanglan nga R1?Ang kinahanglan gyud natong ipiho mao ang gahum sa pulso, o rating sa enerhiya sa resistor.Apan kini nga kinaiya dili kasagaran nga gipiho alang sa mga resistor sa kuryente.Ang ubos nga kantidad nga mga resistor sa kuryente kasagaran wire-wound ug among nahibal-an nga ang kritikal nga hinungdan nga pangitaon niini nga resistor mao ang kantidad sa aktwal nga wire nga gigamit sa pagtukod niini.Kinahanglan nimo nga ablihan ang usa ka sample resistor ug sukdon ang gauge ug ang gitas-on sa wire nga gigamit.Gikan niini kuwentaha ang kinatibuk-ang gidaghanon sa wire ug dayon pagpili og resistor nga adunay labing menos 20 mm3 nga wire.
(Pananglitan ang usa ka 6.8 ohm/11 watt resistor gikan sa RS Components nakit-an nga adunay wire volume nga 24mm3).
Maayo na lang nga kini nga mga dugang nga sangkap gamay ra sa gidak-on ug gasto ug busa makadugang lamang og pipila ka dolyar sa kinatibuk-ang gasto sa Magnabend electrics.
Adunay usa ka dugang nga gamay nga circuitry nga wala pa gihisgutan.Nabuntog niini ang medyo gamay nga problema:
Kung ang START button gipugos ug dili sundan sa pagbira sa kuptanan (nga kung dili makahatag sa hingpit nga pag-clamping) nan ang storage capacitor dili hingpit nga ma-charge ug ang demagnetising pulse nga moresulta sa pagpagawas sa START button dili hingpit nga ma-demagnetize ang makina. .Ang clampbar unya magpabilin nga giugbok sa makina ug kana mahimong usa ka kasamok.
Ang pagdugang sa D4 ug R3, nga gipakita sa asul sa Figure 8 sa ubos, pakan-a ang usa ka angay nga waveform sa charge pump circuit aron masiguro nga ang C1 ma-charge bisan kung ang full clamping wala magamit.(Ang bili sa R3 dili kritikal - 220 ohms/10 watts mohaum sa kadaghanan sa mga makina).
Figure 8: Circuit nga adunay Demagnetise pagkahuman sa "START" lamang:
Alang sa dugang nga kasayuran bahin sa mga sangkap sa sirkito palihug tan-awa ang seksyon nga Mga sangkap sa "Pagtukod sa Imong Kaugalingong Magnabend"
Alang sa mga katuyoan sa pakisayran ang tibuuk nga circuit diagram sa 240 Volt AC, E-Type Magnabend nga mga makina nga gigama sa Magnetic Engineering Pty Ltd gipakita sa ubos.
Timan-i nga alang sa operasyon sa 115 VAC daghang mga kantidad sa sangkap ang kinahanglan nga usbon.
Ang Magnetic Engineering mihunong sa paghimo sa mga makina nga Magnabend kaniadtong 2003 sa dihang gibaligya ang negosyo.
Matikdi: Ang diskusyon sa ibabaw gituyo aron ipatin-aw ang mga nag-unang prinsipyo sa operasyon sa sirkito ug dili tanan nga mga detalye ang nasakup.Ang bug-os nga sirkito nga gipakita sa ibabaw gilakip usab sa mga manwal sa Magnabend nga anaa sa ubang dapit niini nga site.
Kinahanglan usab nga matikdan nga nakahimo kami sa hingpit nga solidong estado nga mga bersyon sa kini nga sirkito nga gigamit ang mga IGBT imbis nga usa ka relay aron mabalhin ang kasamtangan.
Ang solid state circuit wala gayud gigamit sa bisan unsang Magnabend machine apan gigamit alang sa mga espesyal nga magnet nga among gigama alang sa mga linya sa produksiyon.Kini nga mga linya sa produksiyon kasagarang adunay 5,000 nga mga butang (sama sa pultahan sa refrigerator) kada adlaw.
Ang Magnetic Engineering mihunong sa paghimo sa mga makina nga Magnabend kaniadtong 2003 sa dihang gibaligya ang negosyo.
Palihog gamita ang Contact Alan link niini nga site para mangita ug dugang impormasyon.