V článku
řídící jednotka malého céóčka jsme slíbili přinést popis netradičního použití popisovaného regulátoru podávání drátu. Slib plníme a přinášíme popis
odporové řezačky pěnového polystyrenu, kde je tento regulátor využit k regulaci výkonu odporové pily.
Jak řezat polystyren?
Kdo se někdy pokusil řezat pěnový polystyren, například při obkládání stropu obýváku polystyrenovými kazetami, jistě ví, že to není tak jednoduché. Tedy řezat jde snadno, ale ten binec okolo... Při řezání klasickou pilkou, nebo nožem z polystyrenu odletují kuličky na všechny strany. Kuličky se navíc pěkně elektrizují a třeba na koberci pak drží jako přilepené a ne a ne je dostat pryč. Nehledě na to, že samotný řez vypadá příšerně. Je to okousané, nepravidelné, hrubé a jednoduše příšerné.
Jediným řešením, jak polystyren řezat za studena, je opravdu velmi velmi ostrý nůž (ideálně s výměnnou čepelí). I tak je nutné řezat opatrně a hlavně pomalu. A na řezání silnějších desek a bloků můžete stejně zapomenout. Mnohem lepší je řezání za tepla. K tomu obvykle slouží tzv. odporová pila. Místo pilového plátku je v pile upnutá struna z odporového nebo ocelového drátu, která je připojena na zdroj napětí a proudu. Průchodem elektrického proudu dojde k ohřátí struny a ta pak proniká polystyrenem jako nůž máslem. A co je hlavní: je to rychlé a bez jakéhokoliv bince kolem. Žádné piliny, žádné kuličky, prostě nic než čistý řez. S jednou takovou odporovou pilou vás nyní seznámíme.
Odporová pila.
Dále popisovaná pila vznikla právě pro potřeby řezání obkládacích kazet o rozměru 50 x 50 cm. Ovšem její využití je mnohem širší, například v modelářství, výtvarnictví či reklamě (vyřezávání velkých písmen). Základem pily je dřevěný rám zhotovený lišt 35 x 5 mm a 30 x 15 mm. Pila tak připomíná klasickou dřevěnou rámovou pilu používanou truhláři. Také princip napínání je stejný. Oproti truhlářské pile, která se napíná zkrucováním sisalového provazu, slouží zde k napínání gumička, kterou je nastaven provázek spojující obě ramena. Napínání provazem by na strunu o průměru několika desetin milimetru bylo přeci jen dost. Na druhou stranu je stálé napínání nutné, neboť se struna při zahřívání protahuje a naopak. Proto je jedno z ramen pevné a druhé se volně otáčí kolem středového čepu. Díky dřevěné konstrukci není nutné řešit odizolování struny. Zároveň je pila velmi lehká. Struna se upíná pod velkoplošné podložky pomocí křídlových matic a její výměna je tak velmi snadná. Vzdálenost mezi rameny je u této pily 60 cm s ohledem na rozměry stropních kazet. Napájení struny je přivedeno pomocí dostatečně dlouhé dvoulinky, která je ke struně připojena pomocí kabelových ok pod hlavami šroubů. Celá konstrukce pily (kterou vyrobíte za pár minut) je zřejmá z následujících obrázků:
Jednoduchá odporová pila na polystyren.
Detail uchycení struny a přívodního vodiče.
Klíčovou součástí pily je řezací struna. Zde existuje několik možností. Asi každého napadne použití odporového drátu. Například firma GES dodává široký sortiment drátů z konstantanu, kanthalu a dalších materiálů pro teploty až 1200°C (tolik stejně na řezání polystyrenu nevyužijeme) o průměrech od 0,18 až 1,2 mm. Použití těchto drátů je možné a ani jejich cena není nijak závratná. Pohybuje se okolo 20 - 40,- Kč za metr drátu (dráty se většinou prodávají po metru). Vhodný materiál a průměr drátu je nutné zvolit na základě parametrů napájecího zdroje, který máte k dispozici. V popisku každého drátu je uveden i jeho měrný elektrický odpor na jeden metr. Obvykle se používá průměr okolo 0,5 mm. Nevýhodou odporového drátu je kromě nepatrně vyšší ceny i to, že více mění délku s teplotou (více se protahuje), ale zase má velkou životnost.
Další možností je použití obyčejné ocelové struny, kterou koupíte například v modelářských prodejnách za cenu okolo 10,- Kč. K dostání jsou obvykle struny o průměru od 0,2 do 1,0 mm. Kromě snadné dostupnosti a láce má ocelová struna výhodu v tom, že se méně protahuje při ohřívání. Nevýhodou je její nižší životnost, ale kdo bude s takovou pilou pracovat každý den, že?
Poslední možností, kterou uvádíme spíše pro zajímavost, je použítí struny do kytary. Údajně (podle některých modelářů) je ideální struna H...
Zdroj pro pilu.
Odporovou pilu je nutné napájet z poměrně výkonného zdroje proudu. Je přitom jedno jestli použijete střídavý, nebo stejnosměrný proud. V závislosti na typu, délce a průměru struny se volí napájecí napětí v rozmezí 5 - 30V a proud od 1 do 10A. Vhodné parametry je nutné buď spočítat, nebo experimentálně vyzkoušet pomocí nějakého regulovatelného zdroje.
Výše popisovaná pila byla nejprve napájena z laboratorního zdroje 20V/2A s proudovým omezením. V pile byla použita ocelová modelářská struna o průměru 0,3 mm. Výkon pily byl ale dost malý a řezání bylo pomalé. Proto byl postaven dále popsaný speciální zdroj s PWM regulací výkonu pily.
Základem zdroje pro pilu je zařízení, které původně sloužilo jako napájecí zdroj pro galvanizaci v nějaké laboratoři. Kromě skříňky s krásně archaickými ručkovými měřidly obsahoval zdroj kvalitní transformátor se sekundárem 10V/10A s odbočkou 5V, který se ukázal jako ideální pro řezačku polystyrenu. Původní regulace pomocí výkonových rezistorů byla nahrazena plynulou pulsně šířkovou (PWM) regulací s obvodem NE555. Regulátor je postaven podle schématu v článku řídící jednotka malého céóčka. Vlastní pila je zapojena místo motoru M. Jedinou změnou v zapojení je použití jednoduchého stabilizátoru se zenerovou diodou namísto původního stabilizátoru s obvodem 7812. Zenerka byla použita proto, že se využila i odbočka 5V na trafu a při tomto napětí by integrovaný stabilizátor již nefungoval. Zdroj tak má dva přepínatelné rozsahy (5V a 10V) a na každém rozsahu lze výkon regulovat v rozmezí cca 5 - 95%. Lze tak používat různé typy a průměry řezacích strun. Celkové provedení zdroje je na následujícím obrázku:
Skříňka se zdrojem pro odporovou pilu na polystyren.
Pochopitelně by zdroj mohl být třetinový, ale když už byla k dispozici i hotová skříňka... Kromě původní skříňky byla využita i původní ručková měřidla. Sice to pro praktické použití nemá skoro žádný význam, ale je to efektní. Celkově se jedná o konstrukci - rychlovku, jak je vidět z následujícího obrázku ovládacího panelu zdroje:
Ovládací panel zdroje.
Mohlo by se zdát, že plynulá regulace odporové pily je spíše luxusem, než praktickou vlastností. Ale není tomu tak. Plynulá regulace poskytuje dvě základní výhody:
1. přispívá k delší životnosti (zejména ocelové) struny. Lze nastavit optimální výkon pro danou strunu. V žádném případě se ocelová struna nesmí rozsvítit do červena. Oproti ovládání pily stylem ZAP/VYP je mnohem šetrnější zapnout zdroj se staženou regulací a na požadovaný výkon pomalu vytočit potenciometr regulátoru. Naopak před vypnutím je vhodné pomalu stáhnout regulaci na minimum a teprve poté vypnout zdoj. Za to se struna odvděčí dlouhou životností.
2. regulaci výkonu využijeme i při řezání různých druhů polystyrenu. Existuje polystyren hrubozrnný s velkými kuličkami, na který stačí menší výkon. Při velkém výkonu pily vzniká široká řezná spára a řez je nepřesný. Naproti tomu jemnozrnný polystyren s malými kuličkami potřebuje větší výkon, jinak v něm pila "zamrzá".
Navíc při PWM regulaci s frekvencí ve slyšitelném pásmu pila při práci krásně zpívá 
Práce s pilou.
Na následující obrázku je ukázka práce s pilou. V tomto případě je pila osazena ocelovou strunou o průměru 0,6 mm a řeže jemnozrnný polystyren při nastavení zdroje na 10V a cca 70% výkonu. Strunou prochází proud cca 6A. Struna musí polystyrenem procházet hladce bez zadrhávání, jako nůž máslem. Příliš široká spára značí zbytečně velký výkon (teplotu struny). Pokud se pila zadrhává ("zamrzá") je naopak výkon příliš malý.
A takhle to řeže...
Při řezání obkládacích kazet je ideální pilu se staženým regulátorem položit na kazetu položenou přes hranu stolu a přidáním výkonu nechat strunu vlastní vahou pily projet materiálem. Řez je pak krásně rovný, kolmý a čistý. Obecně je řezání s odporovou pilou naprosto čisté, bez jakýchkoliv odletujících nečistot. Pouze je nutné intenzivně větrat, neboť vdechování polystyrenu, který se odpařuje z řezné spáry, není ani příjemné ani zdravé.
Řezačka polystyrenu.
