@oxytt

Есть ЧПУ используемый в основном для сверления плат. На нем стоит шпиндель 300вт с жидкостным охлаждением
Самый простой способ использования - на время сверления ставить рядом ведро с холодной водой и погружным насосом
но с переносом станка на новое место для ведра просто нет места
вернулся к своей старой идее сделать компактный охладитель с закрытым контуром
основной компонент системы - блок из оргстекла в который по току воды встроен ребристый радиатор, плоская сторона радиатора соединена с воздушным радиатором через сандвич из двух модулей пельтье:
модуль охлаждения

логика такая - при получении команды M3 (включить шпиндель) от контроллера станка включаем помпу на средний режим работы и начинаем мониторинг температуры
при росте температуры начинаем наращивать мощность на модулях пельтье, а с ростом температуры воздушного радиатора - наращиваем обороты вентилятора

получается три входа - оптоизолированный M3 и два канала для датчиков температуры (DS18B20)
три канала управления ШИМ - вентилятор 12в, помпа 12В, два последовательно включенных модуля пельтье суммарно на 24В
питание всего от DC 24В

предусмотрены три канала преобразователей на MP2359, один чисто для питания МК и два для помпы и вентилятора управляемые ШИМом с режимов вкл/выкл и выходным напряжением 6-12в в режиме вкл
канал управления модулями пельтье ШИМом на полевике IRLZ44N (с логическим уровнем)

покритикуйте схему/концепцию
схема часть 1

схема часть 2

0

@bomzoyy

поставь Пельтье без датчика. Воду они всё равно не заморозят, а шпинделю всё равно будет вода 10 или 20 градусов

0

@oxytt

датчик нужен для оптимизации энергозатрат и для контроля критической температуры

0

@mShit

А какой вообще смысл ставить пельтье в систему охлаждения шпинделя? Я бы взял парочку компьютерных радиаторов, фрезанул в них пазы, станок же есть, в эти пазы уложил медную трубку смазав термопастой и стянул винтами чтоб трубка зажалась между ними. А пельтье мало того что стоят довольно дорого, так ещё и электричества очень много потребляют, ну и надёжность системы снижают. А ещё можно пройтись по авторынкам и поискать небольшой радиатор от обогрева салона.

0

@oxytt

цена и доступность не имеют значения так как конструкция уже собрана.
она откатывалась год назад и показала нормальный результат
в свое время от нее отказался потому как ведро проще и эффективней
теперь вернулся назад в связи с вынужденным отказом от ведра

старый контроллер не хочу использовать, это была одна из моих первых конструкций с платой низкого качества, она не стабильна и излишне усложнена
по сути делаю версию 2.0 упрощенную и с лучшим качеством (с учетом накопленного опыта)

как альтернативу жду из Китая радиатор от компьютерной системы охлаждения, возможно с ним откажусь от пельтье
еще как вариант - просто увеличить насколько возможно объем жидкости

то что сейчас делаю возможно будет еще одним промежуточным вариантом

0

@okotimiv

Пельтье в данном случае почти ничего не дает. Тот же результат можно получить просто немного подняв температуру, что для шпинделя не критично.

А вот идея с более эффективным радиатором вполне здравая. Может быть имеет смысл рассмотреть покупку готового блока от автомобильной печки, если брать бу, то скорее всего получится дешевле, чем сравнимый по производительности игровой блок.

0

@oxytt

компьютерный радиатор под два вентилятора 120мм стоит 30 долларов, замена на печку не даст экономии больше 500р, а с компактностью возникнут проблемы как и с уровнем шума
вентиляторы 120мм от компьютера можно найти недорого и почти бесшумно, чего не скажешь про печку

эффект от пелтье есть, я же все это тестировал. Правда эффект охлаждения на несколько градусов жидкости достигается за счет разогрева окружающего воздуха на 20-30 градусов :)
соберу электронику попробую объем жидкости увеличить, вполне вероятно пелтье не успеет включиться за время сверловки одной платы

0

@Sirkyo

Я вот ещё что скажу против Пельтье:
Делаю систему охлаждения воды для аквариума. У меня модуль Пельтье установлен между двумя радиаторами, один из которых обдувается довольно мощным вентилятором 24Вх0,45А, второй располагается в теплообменнике из оргстекла, через который помпой прогоняется вода. Радиаторы алюминиевые.
Так вот. После запуска, воздушный радиатор очень быстро разогревается, соответственно с ростом разницы температур падает КПД элемента Пельтье. В итоге он отводит тепла всего 10 Вт, при потреблении в 10 раз больше.
Собираюсь попробовать двухконтурную систему водяного охлаждения со сбросом тепла как раз в автомобильную печку. Кстати радиатор автомобильной печи и не так дорого стоит, особенно на авторазборках. Добавить к нему бесшумный компьютерный вентилятор и всё ок.

0

@okotimiv

Довольно странно париться шумом вентилятора автомобильной печки при сверловке высокооборотистым шпинделем, но тут уж вам виднее...
Элененты пельтье в системах охлаждения как правило неэффективны. Какой-то эффект от них конечно есть, но его вполне можно достичь и более правильными способами, обычно при меньших затратах и меньшем энергопотреблении. Именно поэтому пельтье редко встречается за пределами самоделок.

0

@oxytt

ну так выж не разобрались))
у меня очень тихий станок
сейчас вентилятор охлаждения инвертора шумит сильнее чем станок работающий на оборотах до 30000
с более высокими оборотами текстолит петь начинает громко
шум вентиляторов еще как актуален
и габариты не в меньшей степени

про пельтье согласен. протестирую радиатор когда придет, вполне вероятно откажусь от пелтье

0

@oxytt

мой теплообменник по конструкции практически один в один как у вас
кстати вот еще подумалось. если радиатор смачивать обычной водой то по идее при ее испарении отдача тепла в воздух должна возрасти в разы
нужно только обеспечить подачу вода и ее пополнение

п.с. Радиатор для компьютера тоже стоит не так дорого, поэтому не хочу старый громоздкий радиатор печки ни по габаритам ни по эстетике.
п.с. сделаете охлаждения аквариума - поделитесь. мне тоже актуально

0

@oxytt

вот пример работы станка
https://www.youtube.som/watch?v=trFVYYGq-I4
можно слышать нудный фон вентилятора инвертора который слышно даже во время погружения сверла
и в середине по ходу сверления слышно включение вентилятора в блоке питания, который не особо шумный

0

@okotimiv

Если просто начать испарять воду - радиатор быстро зарастет накипью, и результат будет противоположным. Можно конечно использовать дистиллят или деионизированную воду, но гораздо проще поставить радиатор и вентилятор побольше.

Не изобретайте велосипед - в системах охлаждения уже все испробовано и изобретено. Ничего лучше обычного жидкостно-воздушного теплообменника с принудительной циркуляцией для вашей задачи нет. Радикально повысить тепловую производительность можно только системой с фазовым переходом, но оно вам надо?

0

@Sirkyo

Делал испаритель воды на основе вентилятора. Понижал давление в сосуде с водой. Протокол эксперимента где-то есть. Но там смешные цифры. Чтобы получить что-то значимое, нужно доводить до температуры кипения.

0

@oxytt

так я и двигаюсь к чему-то классическому)
сейчас в моменте блок с пельтье это все что у меня есть на замену ведра

контроллер я предполагаю использовать без изменения даже если откажусь от пельтье и буду использовать обычный радиатор
но это не отменит необходимости рулить помпой, вентиляторами и контролировать критические значения

по схеме есть замечания?

0

@okotimiv

Для вас наверное будет лучше выбрать только один параметр для регулировки, в данном случае скорость вращения вентилятора. Эффективное регулирование по двум каналам гораздо сложнее, чем вам кажется, и требует довольно точного моделирования (для которого у вас просто нет данных).

Измерять что-либо кроме температуры на выходе из шпинделя не нужно. На основании ошибки этой температуры использовать PID регулирование скорости вентилятора, имея в виду существенную тепловую инерцию системы. Остальные датчики можно использовать для получения справочной информации и для работы логики отказов.

Есть альтернативный метод, более сложный, основанный на анализе выделяемой тепловой мощности, и подстройке тепловой мощности теплообменника. Для вас это скорее всего ни к чему.

Вместо PID можно использовать нечеткую логику, в системах с большой инерционностью она работает лучше. И в нее проще ввести показания дополнительных датчиков.

Регулирование протока в таких системах как правило не нужно, и редко используется. Достаточно просто или стабилизации по напору или что лучше, стабилизации по протоку. Но так как помпа у вас скорее всего простая, а система стабильная, то достаточно будет стабилизации оборотов.

Итого - как минимум один датчик температуры на выходе из шпинделя (или на входе в теплообменник, если теплопотери в соединениях небольшие), датчик оборотов вентилятора и датчик оборотов помпы. В дополнение - датчик температуры другой половины контура, датчики температуры воздуха на входе и на выходе. Для стабилизации температуры первый датчик, тахометры для стабилизации оборотов и реакции на отказ, остальные для справки.

Не помешает также датчик давления (для контроля и реакции на протечки), если есть возможность - датчик протока для контроля или даже для стабилизации протока.

Как-то так.

0

@okotimiv

Тут наверное нужно немного теории, чтобы было более понятно, о чем я.

Во первых, и это очень важно, подобные тепловые системы прекрасно стабилизируются сами, и не нуждаются в этом смысле в управлении, вообще. Увеличение градиента температур ведет к увеличению тепловой производительности, так что при стабильных условиях система сама выйдет на стабильный режим. Вам только нужно озаботиться тем, чтобы он был в пределах допустимого диапазона.

Во вторых, и это прямо следует из первого, для достижения максимальной эффективности охлаждения лучший способ - просто поддерживать стабильные (максимальные) обороты и помпы и вентилятора. Регулирование вам тут ничем не поможет.

В третьих, шпиндель не нуждается в термостабилизации. Все, что ему нужно - чтобы его температура находилась в пределах разрешенного диапазона.

В четвертых - ваша система полностью стабильна по конфигурации, и следовательно - по гидродинамике.

Следовательно, когда вы делаете систему управления, вы решаете на самом деле не задачу максимально эффективного охлаждения, а всего лишь оптимизируете вашу систему охлаждения по каким-то вспомогательным критериям. В данном случае скорее всего - по шуму. Очевидно, что при этом не надо регулировать ничего, кроме оборотов вентилятора.

Если у вас есть энергопотребление в качестве критерия оптимизации - делаете также регулирование помпы. Но мне кажется что это не очень актуально в данном случае. Что касается шума, то гораздо проще и лучше взять бесшумную помпу, чем регулировать ее обороты.

Плюс к этому добавляется логика отказов, и возможно, вывод каких-то дополнительных контрольных параметров. Но это вполне может быть опцией.

Ну и не следует забывать о цене и сложности системы, как критерии оптимизации.

0

@oxytt

Из моих опытов с этой конструкцией помпа сама может стать заметным нагревателем жидкости в холостом режиме
Регулировка ее оборотов нужна по сути чтобы иметь три режима:
- выключено
- "50%" в этом режиме нагрев от помпы минимален, но ток воды достаточен, чтобы иметь охлаждение шпинделя и иметь перенос его терла до датчика температуры
Этот же режим можно использовать в режиме охлаждения, когда шпиндель остановлен (M3=0)
- "100%" когда уже ясно, что шпиндель выделяет много и нагрев от помпы не принципиален

Использование ШИМ на помпе позволит программно установить напряжение для режима "50%"

0

@okotimiv

Странно что пассивного сброса не хватает для отвода тепла от помпы. Я не припоминаю, чтобы сама помпа создавала какие-то проблемы такого рода. Впрочем, возможно что у вас просто очень маленький теплообменник.

В любом случае, вполне достаточно просто включать-выключать помпу.

Париться тем, остановлен шпиндель или нет, не надо. Просто задайте нижнее пороговое значение температуры, ниже которого система охлаждения выключается. Если у вас есть дополнительный датчик температуры воздуха, это значение можно задать относительно него. В этом случае шпиндель после остановки будет охлажден, после чего система выключится. Включение - одновременно с запуском шпинделя.

0

@okotimiv

И кстати, заметный нагрев помпы в холостом режиме может указывать на то, что у вас что-то не в порядке с протоком. Слишком узкие каналы, шланги или коннекторы, или в системе где-то воздушная пробка.

Может, стоит убедиться, что все в порядке?

0