Charge Pump és biztonság
Mi a Charge Pump?
Ezen áramkör szolgáltatja azt a biztonságot, ami által nem történhet véletlen mozgás vagy marómotor indulás a CNC gépen.
Azaz nyugalomban marad a gép, amíg nem utasítjuk tényleges munkára.
A charge pump a CNC vezérlő elektronika szerves része kell hogy legyen.
Mire használjuk?
Minden charge pump-pal szerelt áramkörünk a rajta keresztülhaladó összes jelet tiltja a kimenetén.
Azaz ha nem fut a vezérlőszoftver, akkor nem mozoghat a CNC gép.
Ez fontos feladat! Hiszen ha nem fut a szoftver, akkor ne hajtson végre semmilyen mozgást.
Negatív tapasztalat:
CNC gép beüzemelés közben találkoztam már olyan illesztőkártyával, mely charge pump funkcióval volt szerelve, de az csak a marómotor kimenetét tiltotta. Azaz mozogni tudott a gép, de nem tudta megforgatni a marót.
Ilyen gépet terveznie szakembernek tilos! Miért is?
18 karikás elrettentő példa: ugorj a következő bekezdéshez, ha felzaklatnak a véres részletek
Tegyük fel, hogy megbolondul a windows alapú PC. (Láttunk már ilyent...) Ekkor bármilyen kombinációjú kimeneti jelet tud produkálni LPT porton. Elegendő kipróbálni ezt úgy, hogy a PC bekapcsolása után bootoláskor milyen jelsorozatok jelennek meg a LPT kimenetein.
De lehet egy programhiba, vagy egy áramszünet által keltett zavarjel.
Ekkor a charge pump még tiltja a főorsót, tehát nem indulhat el a marómotor. De mozogni tud, azaz egy éles szerszámmal a "kezében" rohangál a gép. Ha nem számolunk a szerszámmal, akkor is képes beszorítani, becsípni, eltörni, leszúrni, átszúrni, széttrancsírozni bármidet, akár szépen lassan is. Bocs, de komolyan!
Elég, ha csak fejbevág egy kellemes kis 5000mm/perces sebességgel.
Hogyan működik?
A vezérlőszoftverek többsége beállítható, hogy amikor fut, akkor állandó frissítéssel kiad egy működést jelző impulzussorozatot az egyik kimenetén.
Ez egy meghatározott frekvenciájú négyszögjel, mely a biztonsági áramkört működésre tudja bírni és a kimenetét át tudja billenteni.
Ezt felhasználva az elektronikai áramkör engedélyezett állapotba kerül, azaz kiadja a megfelelő jeleket.
Ha a szoftver lefagy, a kábel szétcsúszik, az operációs rendszer átveszi az uralmat a kommunikációs port felett, akkor ez a jelsorozat megszűnik, így a charge pump leállítja a bemeneti jelek továbbítását. Ezek a jelek lehetnek gerjedésből, kontakt hibából származó jelek vagy jelsorozatok, de akár egy nyomtatási feladat kommunikációs jelei is.
Ez megjelenhet LPT és USB csatlakozás esetén is.
De megjelenhet Ethernetes kapcsolat használatakor is, hiszen mozgásvezérlő használatakor is lehetnek táphibák, vagy induláskori zavarjelek a mozgásvezérlőben.
Mit kell tudnia a Charge Pumpnak, mik a buktatók?
A charge pump feladata teljes mértékben tiltani a kimeneti jeleket, bárminemű nem tervezett bemeneti jel ellenére is.
Ez azt jelenti, hogy ha a charge pump bemenetére kerül egy-egy impulzus, az még nem indíthatja el az elektronikát. Azaz nem billegtetheti a kimenetét.
Ennek a munkapontnak a beállítása függ a bemeneti jel feszültségétől, kitöltésétől, terhelhetőségétől. Illetve függ a kimeneti egység vagy kapcsoló elektronikai paraméterétől is, úgymint terhelés, érzékenység, billenési szint, hiszterézis, kapcsolási sebesség, stbstb.
A charge pump nem helyettesíthető enable jellel!
Ugyanis ilyenkor elegendő ha két vezeték azonos fázisban kap egy zavarjelet.
Az előfordulhat hogy a zavarjel pont olyan frekvencián gerjed az elektronika bemeneti oldalán, hogy a charge pump megfelelő engedélyező frekvenciának értelmezi, ám ekkor a főorsó jelnek stabilnak kell lennie, hogy az el tudjon indulni.
Belátható, erre igen csekély az esély. Illetve ekkor már olyan zavarjeleknek kell létrejönnie, aminél már egy PC is tönkre fog menni.
Figyelem!
Nagyon sok számunkra téves információ kering erről a neten. Ha rákeresel erre a szóra, akkor a kapcsolások 99%-a teljesen mást tartalmaz, mint amire Neked szükséged van egy CNC vezérlésben.
Maga a charge pump kifejezés angolról fordítva töltő szivattyút jelent. Ezt az elektronika nyelvére fordítva töltő áramkört/töltő elektronikát jelent. De nem akksitöltő...
Működési elve: impulzusok segítségével töltést pumpálunk (kondenzátorból kondenzátorba).
Az általános felhasználása ezen töltéspumpálásnak két féle szokott lenni:
- feszültség sokszorozás
- feszültség polaritás fordítás.
Ezek számunkra nem érdekes alkalmazások, de a CNC világán kívül erre használják.
Mi a teendő, ha nem tud a vezérlőszoftver Charge Pump jelet kiadni?
Sajnos ilyenkor nincs mit tenni, mint hogy zavarmentes környezetet kell létrehozni, biztosítani kell a kábelek szétcsúszását és rendszeres időközönként ellenőrizni kell ezek megfelelőségét.
Mi a teendő, ha nem tud a vezérlő elektronika Charge Pump jelet fogadni?
Ilyenkor be kell tenni a rendszerbe egy biztonsági áramkört. Érdemes, főleg ha újszerű számítógép vezérel régebbi vezérlővel szerelt gépet. Vagy például egy frekvenciaváltó tud olyan zavart kelteni, amire nem számítottak még a gép tervezői anno.
Erre terveztük a Pico Pump áramkört, ami egy charge pump bemenettel kapcsolt relé.
