Variac O Matic

Een slimme thermostaat voor de Variac.

In dit uit twee delen bestaande blog beschrijf ik de ombouw van een Variac naar een Stappenmotor aangedreven Variac.

Deel 1 omvat de ombouw van de Variac en de koppeling met de motor

Deel 2 omvat de aansturing van de Variac.

Deel 1 : Het ombouwen van de Variac

Om de snelheid van Out- en/of Inlet ventilatoren voor onze hobby te kunnen regelen zijn er verschillende oplossingen beschikbaar, maar als je gebruik maakt van een Variac zijn er nauwelijks andere manieren dan ze handmatig middels een grote draaiknop in te stellen.

Een Variac, ook wel Variabele autotransformator genoemd, bestaat in de regel uit een primaire spoel met een sleepcontact waarmee je de uitgaande spanning kunt regelen tussen de 0 en 1,1% van de ingangsspanning.

Voor onze toepassing ligt dat tussen de 0 en 253V (230v * 1,1).

VariacWCD

Door de ronde knop te verdraaien wijzigt de uitgangsspanning en zal de ventilator sneller of langzamer gaat draaien.

Nu zijn Variacs vrij robuuste apparaten en wegen in vergelijking met andere dimmers een stuk zwaarder.

Waarom zou je dan kiezen voor een Variac als dimmer?

De meeste gangbare dimmers die we voor onze hobby gebruiken veroorzaken bij bepaalde, meestal lage, snelheden van de ventilator een vervelende brom, veroorzaakt door het slippen van de motor. Dat is ook met een Variac het geval, echter treed een brom veel minder vaak op en pas bij een snelheid waarbij andere dimmers al lang een brom veroorzaken.

Ik heb verschillende dimmers geprobeerd en in werking gezien, maar alleen de frequentie gestuurde dimmer kwam in de buurt van de Variac. Helaas is de frequentie gestuurde dimmer ook een van de duurste.

Het voordeel echter van veel andere dimmers is dat ze kunnen reageren op temperatuur (Temp) en/of luchtvochtigheid (RLv) en automatisch het klimaat in de kweekruimte kunnen sturen door de ventilatoren in snelheid te laten variëren.

Bij een Variac is dat niet het geval, daar zul je zelf moeten bijregelen afhankelijk van het klimaat in de ruimte. Velen, waaronder ikzelf, stellen de Variac op een vaste waarde in of wijzigen die maar zelden.

Omdat ik met een kleine kweektent werk en het grootste deel van de binnenkomende onverwarmde lucht van buiten komt, koelt de ruimte erg snel af zodra de nacht voor de planten aanbreekt en er geen verwarming meer door de lichtbron is. Natuurlijk kun je dit opvangen door extra verwarming toe te voegen voor de nachtelijke uren, maar zelfs dan wordt die warmte relatief snel afgevoerd door de afzuiging en blijf je stoken.

Liever zou ik, nadat de plant in nachtstand wordt geplaatst, de snelheid van de Ventilator minimaliseren zodat de overgang van dag naar nacht wat gelijkmatiger verloopt en niet alle warme lucht snel weer verdwijnt richting Outlet. De Variac moet dus op de RLv en Temperatuur kunnen sturen.

Omdat de Variac middels een draaiknop bediend moet worden leek het me wel handig als ik die draaiknop zou vervangen door een stappen motor.

Daar gaat deze blog over.

Een advies vooraf. Zowel de ingangs- als uitgangsspanning van een Variac kunnen dodelijk zijn.

Weet je niet waar je mee bezig ben, begin er dan absoluut niet zelf aan.

Het spreekt voor zich dat je nooit aan een aangesloten Variac werkt! Denk aan je veiligheid!

De wijzigingen die zijn aangebracht aan de Variacs die ik gebruik voor de In- en Outlet bestaan uit het vervangen van het metalen asje door een kunststof exemplaar, het toevoegen van een lager, een flenslager en het vervangen de draaiknop door een flexibele motor koppeling.

lager

 

Kogellager voor de onderzijde van de draaias

 

flenslager

 

 

Flenslager met as diameter van 8mm

 

limitswitches Aan de buitenzijde worden kleine limit switches gemonteerd.

De flensdrager voeg ik toe om het asje wat soepeler te laten draaien en de limit switches om te voorkomen dat het sleepcontact verder kan draaien dan de eindstops van de Variac.

veriac_sleepcontact_stops

Het metalen asje is geleidend en als daar door wat voor een reden dan ook spanning op zou komen te staan, dan zal deze spanning ook aanwezig zijn op geleidende onderdelen die in contact staan met het metalen asje zoals de stappenmotor.

Om dit risico uit te sluiten heb ik besloten het metalen asje te vervangen door een pvc rondstaf.

 

pvc rondstaf

 

PVC Rondstaf, meestal per meter geleverd en erg goedkoop. De PVC Rondstaf is gemakkelijk op maat in te korten met een Dremel of metalen_en_pvc_asijzerzaagje. De 8mm PCV Rondstaf was in mijn geval 8,2mm en moest dunner gemaakt worden.

Dat gaat vrij gemakkelijk door de rondstaf in een elektrische schroevendraaier te plaatsen en in een schuurpapiertje te laten draaien die je in je andere hand houdt. Controleer tussentijds of de rondas in de lager past.

Het deel dat in de schroevendraaier geklemd is niet geraakt door het schuurpapier en heeft nog de oorspronkelijke diameter. Draai het asje om en werk het dikke deel bij zodat het strak(!) in de onderste lager past. Voor de flenslager maakt het niet zo veel uit omdat je die middels schroefje vast kunt klemmen op de as.

passend_maken_lager

Het strak passend maken van de onderste lager.

De lager moet er weer vanaf kunnen omdat je eerst de flenslager vast moet zetten.

Je kunt ook een flenslager gebruiken voor de onderzijde.

Monteer eerst de flenslager

terugplaatsen_flenslager

Bij het terugplaatsen van het asje eerst_flenslager_monterenmet de flensdrager wordt de andere zijde van de rondas in de kogellager aan de onderzijde gedrukt.

Een kleine hamer komt hierbij goed van pas. Leg wel eerst een stukje hout o.i.d. op het asje en sla met de hamer op het stukje hout om het asje in de onderste lager te drijven.

Als we nu aan het asje draaien zal de gehele kogellager aan de onderzijde meedraaien. De lager moet worden vastgezet en dat doen we met behulp van licht gebogen opvul ringen.

opvulringen

De gebogen ringen houden de onderste lager op hun plaats.

Let er bij het vastschroeven op dat je niet de spoel raakt! Voorboren is geen overbodige luxe!vastzetten_lager

 

 

Nu zal de lager zijn werk wel goed doen en alleen de binnenste ring van de lager zal draaien.

Je hoeft natuurlijk geen lagers te gebruiken, de flexibele koppeling vangt veel op, maar ik vond dat het asje mét lagers net wat soepeler draaide.

 

Het plaatsen van de stappen motor

De stappenmotor, in dit geval een NEMA17 42BYGHW609, wordt middels een flexibele koppeling aangesloten op de plaats van de draaiknop

nema17askoppeling

Het asje van de Variac is 8mm en die van de motor 5mm. De flexibele koppelingflexibele koppeling heeft een aansluiting voor 8mm en 5mm asjes.

De flexibele koppeling voeg ik toe om het draaien van de as gemakkelijker te laten verlopen. Het asje staat niet helemaal in het lood en de flexibele koppeling vangt dat op.

Zorg er bij het terugzetten van het sleepcontact voor dat er voldoende ruimte vrij blijft zodat de draad die is aangesloten op het sleepcontact vrij kan blijven bewegen en niet kan beschadigen.

gemonteerde-flensdrager

De inkeping in het kunststofdeel van het sleepcontact zal worden gebruikt voor de montage van een lipje die de limit switches zal gaan bedienen.

Het sleepcontact is ook extra geïsoleerd.

 

Nadat de kap van de Variac weer teruggeplaatst is wordt een plastic lipje in de opening geplaatst.

IMG_0175

Het lipje dat afkomstig is uit het dekseltje van een schroevendoosje van de Gamma wordt in de gemaakte opening geplaatst.

Het wordt niet vastgelijmd omdat de kap dan niet meer verwijderd kan worden zonder het lipje te beschadigen.

 

De askoppeling wordt tot aan het lipje geschoven en voorkomt daarmee dat het lipje losraakt. Het lipje zit aan de achterzijde en is niet te zien. Als je gebruik maakt van een PVC rondas kun je deze gemakkelijk op de juiste lengte brengen. Een metalen asje is natuurlijk ook in te korten.

metalen_dial

Als er geen ruimte is voor lipje omdat het sleepcontact te diept ligt kun je ook een stukje gebogen metalen draad gebruiken die aan het uiteinde 90 graden gebogen is.
Boor twee gaatjes waarin de uiteinden gestoken kunnen worden.

De limit switches zijn aan de bovenzijde gemonteerd met

schroefjes die nauwelijks door het omhulsel heen steken.

IMG_0177

schroefjes_in_kap

De schroefje steken nauwelijks door de kap.

Dat is belangrijk omdat je anders de kans loopt dat te lange schroeven de onderliggende spoel raken en daarmee het metalen omhulsel onder spanning kunnen zetten.

Als je overtuigd bent van lijmen kun je dat ook doen en is zelf raadzamer. De limit switches moeten wel goed op hun plaats blijven zitten omdat de stappen motor anders niet weet wanneer een eindstop bereikt is.

In zulke gevallen zal de stappenmotor waarschijnlijk proberen verder te draaien dan de eindstops van de Variac zelf. Het is afhankelijk van de kracht die de motor heeft en de kracht die nodig is om ook daadwerkelijk door de eindstop heen te kunnen draaien. Maar mocht het gebeuren dan kan de draad die is verbonden met het sleepcontact knappen en contact maken met het asje en alles wat daar aan vast zit.

Tijdens testen die ik uitvoerde bleek de stappen motor zelf te gaan slippen en leverde verder geen schade op.

Overtuig jezelf ervan de het omhulsel van de Variac ook daadwerkelijk geaard is en gebruik een aardlek schakeling op de groep waar je apparatuur op is aangesloten.

schone_aarding

 

Zorg ervoor dat de aarde draad goed contact kan maken met het omhulsel. Ook hier komt een Dremel weer goed van pas.

 

aarding

Extra ringetjes zorgen voor een goed contact.

 

 

Extra ringetjes zorgen voor een goed contact.

 

Controleer of de aarding werkt door gebruik te maken van een multimeter. Op de foto test ik de aarde van de limit switch schroefjes die in de kap zijn geschroefd.controleer_aarding

Controleer ook of de aarding contact maakt met de stappenmotor want dat zou niet mogen., maar beter nog, vervang de metalen as. Dat heeft ook als voordeel dat je de flexibele koppeling vaster kunt zetten op de PVC rondas die immers en stuk zachter is dan de metalen as.

Nu wordt het tijd om de stappen motor op de Variac te monteren. De motor wordt op een plaatje vastgeschroefd en het plaatje op zijn beurt wordt weer vastgemaakt aan de handvatten van de Variac.

isoleren_handvat Omdat de handvatten ook geaard zijn worden ze geïsoleerd om geen elektronisch contact te kunnen maken met het plaatje. Als je een kunststof plaatje gebruikt is dit minder relevant.

 

 

De stappenmotor gemonteerd op het plaatje. Het geheel zal aan de handvatten worden gemonteerd met behulp van tie rips.motor_aan_plaatje

Om de boorgaten voor de 3mm schroefjes over te brengen op het plaatje heb ik eerst de schroeven in de motor gedraaid, deze vervolgens aangestipt met gekleurde nagellak en toen voorzichtig het plaatje op de schroefkoppen gedrukt.

Niet perfect, maar wel snel.

eindproduct Het plaatje is rondom extra geïsoleerd en met tie rips vastgezet.

Schroef vervolgens de flexibele koppeling vast aan het asje van de motor. Je hebt hiervoor een kleine imbus nodig

Controleer als laatste of er geen contact is tussen de aarde en de motor of het plaatje.

In deel 2 zal de montage van de controller en installatie van de software voor de controller aan de orde komen. Je heb hiervoor geen Arduino software of soldeerbout nodig, maar moet wel in staat zijn om wat draadjes aan te sluiten.

De volgende zaken zullen worden behandeld

  • Onderdelenlijst
  • Montage CNC Shield
  • Montage Stappen Motor Drivers
  • Aansluiten Sensoren
  • Installatie Controller firmware
  • Instellingen

simons_cat_1

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Anti-spam: complete the taskWordPress CAPTCHA