Для чего нужен регулятор оборотов
Обычно минидрели строятся на базе обычных двигателей постоянного тока. А обороты таких двигателей зависят от нагрузки и приложенного напряжения. В результате на холостых оборотах двигатель раскручивается очень сильно, а в моменты сверления обороты двигателя плавают в большом диапазоне.
Если снижать напряжение на двигателе, когда не нем нет нагрузки, можно добиться увеличения ресурса как свёрл, так и самих двигателей. Кроме того, даже точность сверления повышается. Самый простой способ добиться этого — измерение тока, потребляемого двигателем.
В интернете много схем подобных регуляторов, но большинство из них используют линейные регуляторы напряжения. Они массивные и требуют охлаждения. В соавторстве с TinyElectronicFriends нам захотелось сделать компактную плату на базе импульсного стабилизатора, чтобы она могла быть просто «надета» на двигатель.
Вопрос от читателя
Мне на почту обратился читатель Александр, с такой просьбой:
Добрый вечер. Наткнулся на ваш блог, где вы ремонтируете дрель Bosch. У меня подобная проблема, только к электронике я отношения не имею почти никакого. По глупости разобрал курок дрели bosch gsb 1600 RE. Все работало до этого замечательно, кое-как собрал, теперь плавный пуск не работает. Возможно не в той последовательности и не туда вставляю запчасти. Прилагаю фото разобранного. Надеюсь на помощь, дрель хорошая.
Фото разобранной кнопки дрели Bosch:
Ремонт дрели Bosch. Разобранный курок – кнопка с регулятором оборотов.
Ремонт дрели Bosch. Разобранный курок – кнопка
Не знаю, как помочь читателю. Может, кто-то поделится опытом?
Ссылки:
Предлагаю почитать книжку, в которой описаны различные курьезные изобретения: Отто Петрик, Курьезы техники, Будапешт 1985, 150 с, илл.
Если статья понравилась, проголосуйте за неё здесь и сейчас:
Голосование за авторов летнего Конкурса
- 1. Марченко Борис Данилович со статьями о сваривании жил и поиске скрытой проводки (49%, 29 Голосов)
- 3. Сергей Пикалов со статьёй о проводке в стройварианте (34%, 20 Голосов)
- 2. Алексей Сидоркин со статьёй о ремонте дрели Bosch (17%, 10 Голосов)
Всего проголосовавших: 59
Схема
ШИМ-регулятор со встроенным ключом MC34063 регулирует напряжение на двигателе. Напряжение на шунте R7,R9,R11 усиливается операционным усилителем и через компаратор подается на вход обратной связи ШИМ-контроллера.
Если ток меньше определенного значения, то на двигатель подается напряжение, зависящее от настройки сопротивления RV1. То есть на холостых оборотах на двигатель будет подаваться только часть мощности, а подстроечный резистор RV1 позволит отрегулировать обороты при этом.
Если сигнал на выходе ОУ превысит напряжение на компараторе, то на двигатель будет подано полное напряжение питания. То есть при сверлении двигатель будет включаться на максимальную мощность. Порог включения задается резистором RV2. Для питания ОУ используется линейный стабилизатор.
Все компоненты схемы будут рассеивать очень мало тепла и можно собрать ее полностью на SMD-компонентах. Работать она может при большом диапазоне питающих напряжений (в зависимости от сопротивления R6), не требует контроллеров и датчиков оборотов.
Регулятор мощности электроинструмента.
Здравствуйте! Из всего имеющегося у меня инструмента, самый используемый- УШМ (болгарка). Помимо распила различных материалов, очень часто применяется для зачистки, шлифовки поверхностей. При работе с деревянными материалами лепестковые круги часто жгут дерево. Слишком много оборотов. Круги на » липучке» по кафельной плитке тоже норовят слететь от центробежной силы. Решением проблемы видел в дополнении болгарки регулятором оборотов. Критерием поиска была возможность встраивания в корпус инструмента с наименьшими затратами. Микрообзор.
Верой и правдой очередная УШМ служит мне уже шестой год. Производитель ДИОЛД, под 125 круг. Более точное обозначение от времени стёрлось, а сам уже не помню.
Не хотел делать выносной регулятор. Место чуть-чуть в ручке имеется. Посмотрев на размеры крутилки на странице продавца и решив, что запихаю всё-таки, заказал.
Добиралась посылка примерно с месяц, трек не отслеживался. ТТХ со страницы товара.
Модель: 6 скоростей Максимальное напряжение: 250 (В) Номинальный ток нагрева: 6 (A) Рабочая температура: 0-50 © Материал: пластик.
Скоростей не 6, конечно, плавная регулировка потенциометром. Цифры для наглядности.
Размеры:
Длина — 30 мм; Ширина- 17 мм; Высота — 30 мм.
На одном торце эл. характеристики.
На противоположном- схема включения.
Примерная электрическая схема устройства. Обозреваемый регулятор отличается только наличием подстроечного потенциометра и выключателем ( дальше 6 позиции эл. регулировка отключается и на инструмент подаётся сетевое напряжение напрямую).
Внутри корпуса выглядит так. Симистор используется ВТВ08.
Характеристики:
VRRM, В 600 IT(RMS) (макс.), А 8 VDRM (макс.), В 600 IFSM (макс.), А 84 IFT, мА 35 dV/dt, В/мкс 400 dI/dt, А/мс 4.5 TA,°C от -40 до 125 Вполне может использоваться без радиатора до 1000Вт
Плата из текстолита. С обратной стороны только пайка.(флюсом я заляпал, комплектные провода короткие)
Разобрал УШМ. Место для установки оказалось только здесь.
Пропилил отверстие в корпусе. Корпус ручки болгарки из вязкого пластика. Регулятор вставляется очень плотно. Ничем не крепил.
Расположение получилось удачное. Не мешает при работе инструментом.
Примерно 5 мм не влез до конца, не критично абсолютно. Главное-удобно пользоваться.
Регулятор плавно меняет напряжение. Подключается в разрыв питающего провода. На первой позиции напряжение 154 В.
На шестой позиции 201 В.
Болгарка у меня маломощная, поэтому на 1 и 2 позициях при резке металла останавливается. Зато с 3 и дальше отлично работает. То, что я ждал от регулятора, я получил. На работе подтачивал плитку. Насадка не пытается убежать с платформы, меньше вибрация и нет такого столба пыли. Лепестковым кругом снимал фаски с торца доски- не жгёт. Теперь УШМ полностью оправдывает своё название (угловая шлиф.машина). Включаю болгарку на прямом включении к сети, а потом убираю обороты до нужных. Хотя она запускается и на низких оборотах. Может и зря, ну так, на всякий случай. Это есть на видео.
Небольшое видео работы.
Всем спасибо и удачных покупок!
Перечень компонентов
Вот полный список всего, что потребуется для сборки:
- Печатная плата (ссылка на файлы для изготовления в конце статьи)
- U1 — MC34063AD, импульсный стабилизатор, SOIC-8
- U2 — LM358, операционный усилитель, SOIC-8
- U3 — L78L09, стабилизатор, SOT-89
- D1,D3 — SS14, диод Шоттки, SMA — 2шт
- D2 — LL4148, диод выпрямительный, MiniMELF
- C1 — конденсатор, 10мкФ, 50В, 1210
- C2 — конденсатор, 3.3нФ, 1206
- C3,C4 — конденсатор, 4.7мкФ, 1206 — 2шт
- C5 — конденсатор, 22мкФ, 1206
- R1-R3,R7,R9,R11 — резистор 1 Ом, 1206 — 6шт
- R4,R10 — резистор 22кОм, 1206 — 2шт
- R5 — резистор 1кОм, 1206
- R6 — резистор 10-27кОм, 1206. Сопротивление зависит от номинального напряжения используемого двигателя. 12В — 10кОм, 24В — 18кОм, 27В — 22кОм, 36В — 27кОм
- R8 — резистор 390 Ом, 1206
- RV1,RV2 — резистор подстрочный, 15кОм, типа 3224W-1-153 — 2шт
- XS1 — клемма, 2 конт, шаг 3,81мм
Также мы сделали на 3D-принтере кольцо-ограничитель, для удобной установки на двигатель. Ссылка для скачивания STL-файла для скачивания в конце статьи.
Симисторный регулятор
За обороты установки в свое время включения дрели отвечает симисторный регулятор, находящийся в кнопке пуска. Устанавливается данный регулятор в корпусе кнопки и размещается на подкладке, выполненной из текстолита. Плата обустроена так, что обладает малозначительными габаритами, это и позволяет на сто процентов расположить ее в пространстве курка. После задействования кнопки включения в регуляторе аппарата происходит незамедлительный разрыв, при таких обстоятельствах замыкание цепи осуществляется за маленький срок. И регулятор не имеет возможностей воздействовать на вариацию напряжения, но в этом случае подвергается изменению среднеквадратичный уровень напряжения.
Сборка и настройка
Собирается все достаточно просто. Контактные площадки нарисованы под ручную пайку. Стоит начинать сборку самой платы с установки всех компонентов на стороне платы без подстроечных резисторов, а затем на обратной стороне. Клемму проще устанавливать в последнюю очередь. Номинал R6 подбирается в соответствии с номинальным напряжением вашего двигателя. В этом устройстве важно контролировать положение ключа на микросхемах и полярность диодов. Все остальные компоненты не полярные.
Между платой и двигателем над установить проставку, чтобы плата не касалась двигателя. Сама плата надевается прямо на ламели двигателя. Несколько раз проверьте полярность подключения двигателя, чтобы он крутился в правую сторону, а затем припаяйте контакты.
Контакты для подачи напряжения, на вход платы подписаны «GND» и «+36V». Минус источника входного напряжения подключается к контакту «GND», а плюс к «+36V». Напряжение источника питания должно совпадать с номинальным напряжением двигателя.
Настройка регулятора очень проста:
- Установить резистором RV2 порог срабатывания регулятора на максимум
- Установить резистором RV1 оптимальные обороты двигателя в режиме холостого хода
- Установить резистором RV2 такой порог срабатывания, чтобы при появлении малейшей нагрузки, увеличивалось напряжение на двигателе
Принципиальная схема
Так решается проблема малой мощности таких стабилизаторов. Приобрести в наше время фабричный (си-мисторный) сетевой стабилизатор по цене хорошего компьютера большинству из нас недоступно. Рассмотрим практическую конструкцию РЧВ, схема которого показана на рис.1.
Рис. 1. Принципиальная схема регулятора оборотов вала электродрели с питанием от 220В.
Основа схемы взята из [3], так как сама схема на практике оказалась неработоспособной. Проблемы заключаются в номиналах элементов схемы и их разбросе. Чтобы «оживить» эту схему, необходимо сначала заменить стабилитрон VD5 типа КС156А стабилитроном типа Д814Д (то есть низковольтный заменить высоковольтным).
Чаще всего (но не всегда) схема «оживает», но нестабильна в работе. Чтобы РЧВ устойчиво работал на любых оборотах и при разной нагрузке на валу, нужно в несколько раз (!) увеличить некоторые номиналы резисторов. Облегчить и ускорить налаживание схемы позволяет замена резисторов R5 и R6 подстроечными. С указанными на рис.1 номиналами резисторов схема работает всегда, независимо от разброса параметров комплектующих.
В схему рис.1 дополнительно введены два тумблера SA1 и SA2. Первый из них предназначен для оперативного отключения самого РЧВ, второй — для выключения режима стабилизации оборотов.
Тумблер SA1 позволяет работать с дрелью при неисправности РЧВ, SA2 — когда стабилизация оборотов мешает работе (например, при намотке катушек индуктивности). Для повышения стабильности работы симистора VS1 в схему введен конденсатор С4 (в оригинале его нет).
Преимуществом данного РЧВ является то, что он выполнен двухполюсником (в разрыв цепи питания электроинструмента), поэтому его легко подключить и отключить.
При замыкании резисторов R9 и R10 РЧВ превращается в обычный регулятор без стабилизации оборотов, так как эти резисторы являются датчиком обратной связи. Режим с обратной связью неприменим при намотке катушек тонким эмальпроводом (0,07…0,1 мм).
