Регулятор оборотов шуруповерта
Электрический шуруповерт работает либо от сети 220 В, либо от аккумуляторной батареи. Его мощность зависит от величины напряжения аккумулятора. Скорость вращения шуруповерта начинается от 15 000 об/мин. Кроме того, шуруповерт, который работает от сети, имеет 2 скорости вращения: более медленную для вкручивания, более высокую для сверления. Внутри кнопки подачи питания располагается регулятор оборотов. Довольно миниатюрный размер этого узла инструмента достигается при помощи микропленочной технологии. Его основной деталью является симистор. Принцип работы регулятора следующий:
- При включении кнопки на управляющий электрод симистора подается переменный ток, имеющий синусоидальную фазу.
- Происходит открытие симистора, ток начинает проходить через нагрузку.
Время срабатывания симистора зависит от амплитуды управляющего напряжения. Чем больше амплитуда, тем раньше происходит срабатывание симистора. Величина амплитуды задается при помощи переменного резистора, соединенного с кнопкой пуска. Схема подключения кнопки отличается в разных моделях. К регулятору оборотов возможно подключение конденсатора.
Зачастую в нынешних экономических условиях не всегда покупатель может себе позволить полноценный дорогой шуруповерт от именитых фирм. В более дешевых моделях такой функции может и не быть. Но это не повод отчаиваться. Регулятор оборотов можно собрать самостоятельно, о чем мы и поговорим ниже.
Регулятор оборотов шуруповерта собирается на основе ШИМ – контроллера и ключевого многоканального полевого транзистора. Управление работой этого узла инструмента осуществляет резистор. Его положение зависит от давления на кнопку пуска шуруповерта.
Направление вращения рабочего органа меняется путем смены полюсов напряжения, которое подается на щетки двигателя. Инструментально это осуществляется при помощи перекидных контактов, приводящихся в действие рычажком реверса.
Собрать такой регулятор возможно своими руками. Как это сделать, мы рассмотрим ниже.
Схема элементов, входящих в состав регулятора оборотов, представлена на рисунке ниже.
В данном случае используется микросхема сдвоенного компаратора LM 393. Здесь первый компаратор работает как генератор пилообразного напряжения, на втором выполнена ШИМ. Сигналом управления для ШИМ служит падение напряжения на контактах двигателя. Если говорить упрощенно, то на схеме электродвигатель выглядит как активное и индуктивное сопротивления, соединенные последовательно между собой. При изменении нагрузки изменяется соотношение этих сопротивлений соответственно, регулятор же контролирует это и меняет заполнение ШИМ, тем самым стабилизируя обороты.
В качестве источника питания для ШИМ следует использовать электронный трансформатор. Он представляет собой полумостовой преобразователь напряжения из 220 в 12 В, который используется для питания галогеновых ламп освещения. Его размеры сопоставимы с размерами спичечного коробка. Цена колеблется в пределах 2–3 у. е. К нему необходимо добавить выпрямитель на выход (это четыре диода, к примеру, КД 213), а также конденсатор емкостью в несколько тысяч микрофарад на 25 вольт. Все это будет составлять импульсный источник питания с постоянным напряжением на выходе.
Отдельно стоит поговорить об изготовлении печатной платы для регулятора. Для ее изготовления необходим лист фотобумаги, лазерный принтер. Сначала необходимо напечатать рисунок на фотобумаге с помощью лазерного принтера, затем перенести его на заготовку платы с помощью нагретого утюга. Заготовка платы с прилепившейся бумагой ложится в емкость и подставляется под струю горячей воды. Это делается для того, чтобы желатиновый слой фотобумаги набух, и она отлепилась от платы. Оставшийся рисунок на плате протравливается хлорным железом.
Выполнение работ
Причиной для ремонта послужила нестабильная работа кнопки включения. При полном нажатии двигатель шуруповерта переставал работать.
Для диагностики неисправности необходимо разобрать корпус шуруповерта. Для это снимаем аккумулятор, плоской отверткой снимаем декоративную накладку на корпусе (под ней находятся винты крепления корпуса). Фиксируются накладки на пластиковых застежках, которые довольно легко ломаются.
Отверткой с крестообразным шлицем откручиваем винты крепления корпуса (в нашем случае 8 винтов) и аккуратно разбираем корпус.
При вскрытии видно, что силовой транзистор оплавлен. Транзистор участвует в схеме плавного регулирования оборотов шуруповерта. При полном же нажатии кнопки цепь питания двигателя замыкается напрямую, обеспечивая работу на полную мощность. Скорее всего проблема именно в кнопке.
Необходимо убедиться в исправности двигателя. Для этого отсоединим два провода питания двигателя от кнопки, вытянем их и нажмем узкой плоской отверткой на пружинный контакт кнопки.
Для того чтобы добраться до второго провода, вынимаем контакты аккумулятора и кнопку из пазов в корпусе шуруповерта.
Подключаем двигатель шуруповерта к контактам аккумулятора (полярность не важна). Проверяем вращение.
В случае если двигатель исправен, необходима замена кнопки. Важно подобрать кнопку именно под данный шуруповерт, поскольку по размерам не все кнопки могут стать в пазы. Кнопка продается в комплекте с клеммами аккумулятора и транзистором.
Производим подключение новой кнопки.
Для этого подключаем двигатель в клеммы кнопки. На данном этапе полярность подключения не важна.
Подключаем аккумуляторные контакты новой кнопки к аккумулятору.
Нажимаем кнопку и проверяем направление вращения двигателя. Обращаем внимание на положение рычага переключения направления. Это необходимо для того, чтобы подобрать привычное для вас положение кнопки выбора направления вращения. Если положение не соответствует, достаточно поменять два провода от двигателя между собой местами.
Собираем корпус шуруповерта в обратной последовательности. Вдеваем пластиковый толкатель в его паз и соединяем его с рычагом кнопки. Устанавливаем контакты аккумулятора в паз корпуса.
Устанавливаем транзистор с алюминиевой пластиной в паз.
Аккуратно размещаем провода в корпусе, учитывая все пазы и защелки. Это необходимо для того, чтобы в процессе обратной сборки не перебить провода. Корпус должен легко и без усилий собраться.
Закручиваем винты крепления корпуса с небольшим усилием и устанавливаем пластиковую накладку.
Регулятор усилия шуруповерта
Регулятор усилия представляет собой муфту, ограничивающую усилие при вращении патрона. Она выполнена в виде вращающегося пластикового барабана. Величина ее затяжки регулируется с помощью цифровой шкалы, размещенной по окружности барабана. Увеличивая величину затяжки, тем самым вы глубже ввинчиваете саморез.
Эта функция будет необходима при работе с материалом изделий различной степени твердости, поскольку при работе с мягким материалом тело самореза будет легко утапливаться в нем, слишком высокая твердость материала будет способствовать нарушению геометрии шурупа, особенно если он небольших размеров. Трещотка, как еще называют регулятор, предотвращает срезание шлицев у саморезов, а также износ насадок шуруповерта. Затягивать регулировочное кольцо следует поэтапно начиная с самого небольшого усилия. В тех шуруповертах, в которых возможно производить сверление, последняя пиктограмма на кольце будет в виде сверла. В этой позиции достигается максимальный крутящий момент.
Электронная регулировка частоты вращения шуруповерта
Регулировать скорость вращения насадки шуруповерта возможно механически или автоматически. Автоматическая регулировка оборотов происходит при помощи процессора. Задать нужные параметры работы можно при помощи тумблера выбора скорости. Он расположен сверху корпуса. Во многих моделях регулировка оборотов реализована через кнопку пуска. Чем сильнее давление пальца на нее, тем выше будут обороты.
Прочитав эту статью, вы получили информацию о том, как собрать регулятор оборотов шуруповерта своими руками, ознакомились с конструкцией регулятора усилия, разобрались с функцией электронной регулировки инструмента. Надеемся, статья была вам полезной.
Источник: pro-instrument.com
Необходимые материалы и инструменты
Материалы и инструменты при переделке шуруповерта полностью зависят от типа инструмента и вида источника питания, а также его особенностей. Но если обобщить, то можно выделить несколько основных инструментов:
Как сэкономить на ремонте кнопки для шуруповерта BOSCH
- отвертки;
- пассатижи;
- нож;
- изолирующие материалы;
- кабель для подвода электричества;
- паяльник и материалы для паяния;
- какой-либо корпус для будущего блока питания.
Сообщества › Электронные Поделки › Блог › Моя микродрель и автоматический регулятор оборотов.
Доброго времени суток всем читающим этот пост! Пролог
.
Я понимаю, что большинство участников сего сообщества — матерые «электронные» волки, но вдруг кому-то мой пост, все же, будет полезен…
С недавних пор немного увлекся радиоэлектроникой, не в последнюю очередь из-за появления автомобиля. Изготовив пару печатных плат для контроля заряда АКБ(раз, два), я понял, что больше не хочу сверлить миллиметровые отверстия шуруповертом. И принялся изучать матчасть по теме микродрелей для печатных плат. Перечитал кучу форумов, пересмотрел гигабайты видео и полез в закрома. А в закромах был найден блок питания от отслужившего верой и правдой с десяток лет струйного принтера(24В/1А) и два моторчика из него же с маркировкой QK1-0889. Как ни искал, но точного даташита на этот моторчик я так и не нашел. Но крутится он от данного б/п очень даже шустро. Померял вал(2,3 мм) и заказал на AliExpress цанговый патрон с набором цанг. Пока набор был в пути я продолжал постигать тонкости сверления печатных плат. И вот, наткнулся на автоматический регулятор оборотов. Скажу сразу, что регуляторов для микродрелей существует великое множество. Я решил идти от простого к сложному.
Виды бит для шуруповёрта: как выбирарь
Чтобы правильно подбирать насадки, нужно изучить их разновидности. Сначала определите тип формы хвостовика и диаметр. Он бывает от 1/4 до 1 дюйма.
- основные;
- специальные;
- комбинированные.
Читать также: Кузнечное дело для начинающих
Виды основных бит:
- шлицевые. Отличаются шириной и толщиной шлица;
Шлицевые биты разной ширины и толщины
Виды специальных бит:
- tri wing или трёхгранные;
Double pinимеют выемку
Бита для гипсокартона имеет упорный ограничитель
Бита с пружинным фиксатором
У комбинированных бит два вида формы хвостовика или один, но разного размера. Например, шлицевой хвостовик и звёздочка.
Пример комбинированной насадки
Шлицевой хвостовик и звёздочка
Определите длину биты, которая вам необходима для работы. Она колеблется от 10 до 200 мм.
В зависимости от формы хвостовика насадки имеют определённую маркировку:
- Sl (Slot) – шлицевые;
- Ph (Philips) – крестообразные универсальные;
- Pz (Poz >Важной характеристикой является марка стали, из которой изготовлена бита. Насадка может иметь зщитное покрытие. От этого зависит прочность оснастки. Основные виды стали и покрытия, которым стоит отдать предпочтение:
- Cr-v — хром-ванадиевая сталь. Самая распространённая, с повышенной твёрдостью;
- Cr-Mb — хром-молибденовая сталь. Реже встречается. Очень прочный материал;
- Ni — никелевое покрытие. Повышает стойкость к коррозии;
- WC — карбид-вольфрамовое покрытие. Увеличивает прочность;
- Tin — нитрит-титановое жёлтое покрытие. Увеличивает прочность.
Tin — покрытие для увеличения прочности
Насадки различаются в зависимости от назначения:
- закручивание и откручивание;
- сверление;
- заклёпывание;
- полировка;
- фрезерование.
Учитывая все рассмотренные параметры, можно без труда выбрать необходимые биты.
Схема регулятора оборотов дрели
Все современные дрели выпускают с встроенными в них регуляторами числа оборотов двигателя, но наверняка, в арсенале каждого радиолюбителя имеется старая советская дрель, у которых изменение числа оборотов не было задумано, что, резко снижает эксплуатационные характеристики.
Схема регулятора оборотов для советской дрели
На рисунке ниже рассмотрена схема регулятора оборотов электродвигателя дрели, собранного в виде отдельного внешнего блока и подходящего для любых дрелей мощностью до 1,8 кВт, а также для других подобных устройств, в которых используется коллекторный двигатель переменного тока, допустим, в болгарках. Детали регулятора на схеме подобраны для типовой дрели мощностью около 270 Вт, 650 об/мин, напряжение 220В.
Тиристор типа КУ202Н с целью его нормального охлаждения смонтирован на радиаторе. Чтобы задать нужную частоту вращения электродвигателя шнур регулятора подсоединяют в сетевую розетку 220 В, а дрель включают уже в нее. Затем, двигая ручку переменного сопротивления R задают требуемые обороты для старой дрели.
Регулятор оборотов болгарки принципиальная схема
Представленная схема достаточно проста для повторения даже начинающим радиолюбителем. Необходимые для сборки компоненты и детали дешевы и легко доступны. Рекомендуется сборка конструкции в отдельном коробе с розеткой. Такое устройство можно применять в роли переноски с типовым регулятором мощности
Регулятор оборотов самодельной микродрели
Принцип работы этой радиолюбительской самоделки следующий, когда нагрузка небольшая, то ток течет маленький, а как только нагрузка возрастает, обороты плавно повышаются.
Микросборку LM317 требуется установить на радиатор. Диоды 1N4007 можно заменить на аналогичные рассчитанные на ток не ниже 1А. Печатная плата сделана на одностороннем стеклотекстолите. Сопротивление R5 мощностью не ниже 2Вт, или проволочное.
Источник питания на напряжение 12В должен иметь небольшой запас по току. Резистором R1 задаем необходимую частоту вращения на холостом ходу. Сопротивление R2 необходимо для установки чувствительности по отношению к нагрузке, им задается требуемый момент увеличения числа оборотов микродрели. Если увеличить емкость C4, то растет время задержки высоких оборотов.
Регулятор скорости микродрели для сверления небольших отверстий в печатных платах
Представленная ниже схема позволяет собрать очень простой, дешевый и полезный регулятор скорости вращения 12-вольтной микродрели для сверления отверстий в печатных платах в радиолюбительской практике.
Микросборка LM555 используется в роли широтно-импульсного модулятора. Питающее напряжение для ШИМ понижается и стабилизируется с помощью микросхемы LM7805). Прецизионный подстроечный резистор P1 на 50 КОм позволяет регулировать скорость вращения дрели. Полевой транзистор IRL530N применяется в роли выходного приводного элемента и может коммутировать ток до 27А. Кроме того он обладает быстрым временем переключения и малым сопротивлением. Диод 1N4007 нужен для защиты от ЭДС противодействия. В качестве альтернативы можно взять диод Шоттки MBR1645.
ШИМ (широтно-импульсная модуляция), используемая в этой конструкции, является эффективным методом изменения скорости и мощности для всех двигателей постоянного тока.
ШИМ-регулятор оборотов
Рассмотрим первый ШИМ-регулятор на 5 ампер. Есть такая самая любимая микросхема всех радиолюбителей — это таймер NE555 ( или советский аналог КР1006ВИ). Вот на этой микросхеме и собран ШИМ-регулятор. Кроме таймера здесь я использую стабилизатор на 9 вольт LM7809 , мощный полевой транзистор с N-каналом IRF540, сдвоенный диод Шоттки, а также другие мелкие детали. Схема по которой собран этот регулятор всем известна и очень популярна.
Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 5А
В более мощном исполнении я применяю просто параллельное включение нескольких полевых транзисторов IRF540 и более мощный сдвоенный диод Шоттки. В остальном всё аналогично.
Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 10А Подключение ШИМ-регулятора очень простое. Вы видите 4 клеммы — две клеммы для подачи питания и , и две клеммы для подключения мотора и . Сделал ещё ШИМ-регулятор с защитой по току. Для этих целей использовал распространенный операционный усилитель LM358 и два оптрона PC817. При превышении тока, который мы задаём подстроечником R12, срабатывает триггер-защёлка на операционнике DA3.1, оптронах DA4 и DA5 и блокируется генерация импульсов по 5 ноге таймера NE555. Чтобы снова запустить генерацию нужно кратковременно снять питание со схемы с помощью кнопки S1.
Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 10А с защитой ШИМ-регуляторы все работоспособны , проверил их работу с помощью двигателя от шуруповёрта. Снял видео —
Отличная партнёрка Youtube — https://join.air.io/roshansky
Источник: i-perf.ru
Широкое применение таймер 555 находит в устройствах регулирования, например, в ШИМ — регуляторах оборотов двигателей постоянного тока.
Все, кто когда – либо пользовался аккумуляторным шуруповертом, наверняка слышали писк, исходящий изнутри. Это свистят обмотки двигателя под воздействием импульсного напряжения, порождаемого системой ШИМ.
Другим способом регулировать обороты двигателя, подключенного к аккумулятору, просто неприлично, хотя вполне возможно. Например, просто последовательно с двигателем подключить мощный реостат, или использовать регулируемый линейный стабилизатор напряжения с большим радиатором.
Вариант ШИМ — регулятора на основе таймера 555 показан на рисунке 1.
Схема достаточно проста и базируется все на мультивибраторе, правда переделанном в генератор импульсов с регулируемой скважностью, которая зависит от соотношения скорости заряда и разряда конденсатора C1.
Заряд конденсатора происходит по цепи: +12V, R1, D1, левая часть резистора P1, C1, GND. А разряжается конденсатор по цепи: верхняя обкладка C1, правая часть резистора P1, диод D2, вывод 7 таймера, нижняя обкладка C1. Вращением движка резистора P1 можно изменять соотношение сопротивлений его левой и правой части, а следовательно время заряда и разряда конденсатора C1, и как следствие скважность импульсов.
Рисунок 1. Схема ШИМ — регулятора на таймере 555
Схема эта настолько популярна, что выпускается уже в виде набора, что и показано на последующих рисунках.
Рисунок 2. Принципиальная схема набора ШИМ — регулятора.
Здесь же показаны временные диаграммы, но, к сожалению, не показаны номиналы деталей. Их можно подсмотреть на рисунке 1, для чего он, собственно, здесь и показан. Вместо биполярного транзистора TR1 без переделки схемы можно применить мощный полевой, что позволит увеличить мощность нагрузки.
Кстати, на этой схеме появился еще один элемент – диод D4. Его назначение в том, чтобы предотвратить разряд времязадающего конденсатора C1 через источник питания и нагрузку — двигатель. Тем самым достигается стабилизация работы частоты ШИМ.
Кстати, с помощью подобных схем можно управлять не только оборотами двигателя постоянного тока, но и просто активной нагрузкой – лампой накаливания или каким-либо нагревательным элементом.
Рисунок 3. Печатная плата набора ШИМ — регулятора.
Если приложить немного труда, то вполне возможно такую воссоздать, используя одну из программ для рисования печатных плат. Хотя, учитывая немногочисленность деталей, один экземпляр будет проще собрать навесным монтажом.
Рисунок 4. Внешний вид набора ШИМ — регулятора.
Правда, уже собранный фирменный набор, смотрится достаточно симпатично.
Вот тут, возможно, кто-то задаст вопрос: «Нагрузка в этих регуляторах подключена между +12В и коллектором выходного транзистора. А как быть, например, в автомобиле, ведь там все уже подключено к массе, корпусу, автомобиля?»
Да, против массы не попрешь, тут можно только рекомендовать переместить транзисторный ключ в разрыв «плюсового» провода. Возможный вариант подобной схемы показан на рисунке 5.
На рисунке 6 показан отдельно выходной каскад на транзисторе MOSFET. Сток транзистора подключен к +12В аккумулятора, затвор просто «висит» в воздухе (что не рекомендуется), в цепь истока включена нагрузка, в нашем случае лампочка. Такой рисунок показан просто для объяснения, как работает MOSFET транзистор.
Для того, чтобы MOSFET транзистор открыть, достаточно относительно истока подать на затвор положительное напряжение. В этом случае лампочка зажжется в полный накал и будет светить до тех пор, пока транзистор не будет закрыт.
На этом рисунке проще всего закрыть транзистор, замкнув накоротко затвор с истоком. И такое вот замыкание вручную для проверки транзистора вполне пригодно, но в реальной схеме, тем более импульсной придется добавить еще несколько деталей, как показано на рисунке 5.
Как было сказано выше, для открывания MOSFET транзистора необходим дополнительный источник напряжения. В нашей схеме его роль выполняет конденсатор C1, который заряжается по цепи +12В, R2, VD1, C1, LA1, GND.
Чтобы открыть транзистор VT1, на его затвор необходимо подать положительное напряжение от заряженного конденсатора C2. Совершенно очевидно, что это произойдет только при открытом транзисторе VT2. А это возможно лишь в том случае, если закрыт транзистор оптрона OP1. Тогда положительное напряжение с плюсовой обкладки конденсатора C2 через резисторы R4 и R1 откроет транзистор VT2.
В этот момент входной сигнал ШИМ должен иметь низкий уровень и шунтировать светодиод оптрона (такое включение светодиодов часто называют инверсным), следовательно, светодиод оптрона погашен, а транзистор закрыт.
Чтобы закрыть выходной транзистор, надо соединить его затвор с истоком. В нашей схеме это произойдет, когда откроется транзистор VT3, а для этого требуется, чтобы был открыт выходной транзистор оптрона OP1.
Сигнал ШИМ в это время имеет высокий уровень, поэтому светодиод не шунтируется и излучает положенные ему инфракрасные лучи, транзистор оптрона OP1 открыт, что в результате приводит к отключению нагрузки – лампочки.
Как один из вариантов применения подобной схемы в автомобиле, это дневные ходовые огни. В этом случае автомобилисты претендуют на пользование лампами дальнего свете, включенными вполнакала. Чаще всего эти конструкции на микроконтроллере, в интернете их полно, но проще сделать на таймере NE555.
Источник: electrik.info
Оценка статьи:
Сохранить себе в:
Регулятор скорости шуруповерта схемаСсылка на основную публикацию
