Nastaviteľný obvod ovládača rýchlosti vŕtačky

Navrhovaný obvod regulátora premenlivých otáčok vŕtačky udržuje konštantnú (nastaviteľnú) rýchlosť cez motor vŕtačky bez ohľadu na zaťaženie.

Jedným z najpoužívanejších elektrických nástrojov je elektrická vŕtačka. Napriek nespočetným výhodám má elektrická vŕtačka jednu zásadnú prekážku - konštantnú vysokú rýchlosť pre mnoho aplikácií.

Aj keď sú k dispozícii konfigurácie s dvoma rýchlosťami, spodná hranica pokrýva okolo 300 - 750 ot./min., Čo je stále veľmi rýchle pri jemných prácach, ako je vŕtanie do muriva alebo použitie fréz na plech.

Naša verzia regulátora otáčok vo vŕtačke umožňuje zmenu otáčok od 0 do 75% plnej rýchlosti. Okrem toho umožňuje aj normálnu rýchlosť prevádzky bez odpojenia ovládača od vŕtačky.

Aj keď dôjde k zmenám v zaťažení, je regulátor vybavený vstavanou kompenzáciou, ktorá umožňuje zachovať značne rovnomerné rýchlosti.

Ako to funguje

Typickým znakom elektromotora je, že pri chode vytvára spätné napätie, ktoré je v rozpore s napájaním.

Táto podmienka sa nazýva spätný EMF. Zistilo sa, že opačné napätie je úmerné rýchlosti elektrického motora. Regulátor rýchlosti vŕtania SCR využil tento efekt na zaistenie určitej výšky kompenzácie rýchlosti a záťaže.

Tento radič používa a Kremíkom riadený usmerňovač (SCR) na napájanie polvlnovej sily do vŕtacieho motora. Základy vodivosti SCR sú:

1. Anóda (svorka A) má kladný náboj vzhľadom na katódu (svorka K).
2. Keď hradlo (svorka G) vyvíja najmenej 0,6 V pozitívne vzhľadom na katódu.
3. Do svorky brány prúdi okolo 10 mA prúdu.

Čas, v ktorom SCR sa zapne v každom pozitívnom pol cykle je možné efektívne regulovať riadením úrovne napäťového priebehu do hradla. Záverom môžeme dokonale ovládať množstvo energie dodávanej do vŕtačky.

Rezistory R1 a R2 a potenciometer RV1 sa stávajú a delič napätia ktorý poskytuje polvlnové napätie brány s nastaviteľnou hodnotou do brány SCR. Ak je motor nehybný, katóda SCR bude na 0 V a takmer úplne sa zapne. Keď sa rýchlosť vŕtačky zvyšuje, na vŕtačke sa vytvára napätie.

Tento ďalší potenciál znižuje efektívne napätie hradla a katódy. Takže keď motor akceleruje, dodávaný výkon klesá, kým sa motor nestabilizuje pri rýchlosti regulovanej konfiguráciou RV1.

Povedzme, že na vŕtačku je zaťažené. To bude mať tendenciu spomaľovať vrták a súčasne spôsobovať pokles napätia na vrtáku. Potom sa do motora dodáva viac energie z dôvodu automaticky pokročilého času streľby SCR.

Preto sa rýchlosť vŕtania udržuje raz nastavená bez ohľadu na zaťaženie. Funkcia diódy D2 znižuje výkon rozptýlený v R1, R2 a RV1 na polovicu obmedzením prúdu cez ne iba na kladné polcykly.

Dióda D1 chráni bránu SCR pred extrémnym spätným napätím.

SW1 ľahko skratuje SCR v polohe plnej rýchlosti. Výsledkom je, že RV1 nefunguje a na vŕtačku je pripojené celé napájanie.

Konštrukcia

Najdôležitejšie je vedieť, že obvod ovládača rýchlosti vŕtania je priamo pripojený k sieti bez oddeľovacieho transformátora.

Preto musia byť počas montáže vykonané preventívne opatrenia, aby nedošlo k vážnemu alebo smrteľnému zraneniu.

Používanie štítkov alebo PCB nie je potrebné, pretože sa používa iba niekoľko elektronických súčiastok. Potrebné sú iba dva „vzduchové“ spoje, ktoré musia byť bezpečne izolované, aby sa zabránilo akejkoľvek možnosti skratu.

Pre tento projekt sa používa skrutkový spojovací typ SCR. Tento komponent sa umiestňuje pomocou spájkovacieho očka, ktoré sa dodáva s ním, a spájkuje sa cez stredný výstupok spínača.

Pre záťaže do 3 A nie sú potrebné žiadne chladiče. Ak máte plastový obal SCR, môžete vyvŕtať otvor cez spínacie oko a skrutku SCR rovno zaskrutkovať.

Napriek tomu sa odporúča vložiť kúsok hliníka s rozmermi 25 mm x 15 mm medzi SCR a výstupok, aby fungoval ako chladič.

Je nevyhnutné pamätať na vytvorenie uzemnenia pre všetky externé komponenty, pretože jednotka pracuje pri 240 V st. Pre prípad sme použili plastovú priehradku s kovovým vekom.

Ďalej sa používa káblová svorka pripevnená kovovou skrutkou cez bočnú stranu plastového puzdra.

Nezabudnite pripraviť uzemňovacie pripojenie pre túto skrutku, veko a uzemňovaciu svorku výstupnej zásuvky.

Je nevyhnutné používať iba nepretržité zapojenie, pretože uzemňovacie káble vedú z jedného uzemňovacieho bodu do druhého bez medzičlánkov. Je v poriadku spájkovať dva uzemňovacie káble s jedným uzemňovacím očkom, ale nikdy nepripájajte dva vodiče pod jednu skrutku.

Hliníkový kryt na krabici UB3 nie je pre túto aplikáciu robustný, zvlášť keď je vyrezaný otvor pre výstupnú zásuvku.

Preto nezabudnite vyrobiť nové veko z 18-rozmerného oceľového alebo 16-rozmerného hliníkového materiálu.

Ako ďalšie bezpečnostné opatrenie sa odporúča použiť malé množstvo lepidla, laku alebo dokonca laku na nechty do drážok skrutky, ktoré budú zaistené vo vnútri jednotky. To zaručuje bezpečné uchytenie.

Môžete si všimnúť, že na niektorých SCR je spúšťací prúd poskytovaný R1 a R2 nedostatočný. Aby ste to prekonali, stačí pridať ďalších 10k rezistor paralelne s každým rezistorom.

Ako použiť

Najskôr pripojte obvod regulátora rýchlosti vŕtačky k sieťovému napájaniu a vŕtačku do regulátora.

Potom vyberte požadovanú rýchlosť - plnú alebo premennú rýchlosť. Môžete si všimnúť, že nie je k dispozícii žiadny vypínač ZAPNUTÝ alebo VYPNUTÝ, pretože funkciu prepínania poskytuje samotný spínač vŕtačky.

Pri plnej rýchlosti vŕtačka pracuje normálne a regulácia otáčok na ovládači má nulový efekt.

Ak je zvolená premenná rýchlosť, ovládač bude regulovať rýchlosť medzi 0 a 75% plnej rýchlosti. Je možné, že pri nízkej a vysokej rýchlosti riadenia sú mŕtve zóny.

Je to veľmi bežné a stáva sa to kvôli vlastnostiam vŕtania a toleranciám komponentov v radiči.

Pri extrémne nízkych rýchlostiach môžete bez záťaže spozorovať trhavé vŕtanie. Lenže v okamihu, keď dôjde k zaťaženiu, trhanie sa zníži a nakoniec zmizne.

Pokiaľ sa vŕtačka používa pri nižších ako plných otáčkach, chladiaci účinok motora sa výrazne zníži.

Stáva sa to preto, lebo chladiaci ventilátor je pripevnený na hriadeli kotvy a tiež sa točí pomalšie. Preto sa vŕtačka pri použití pri nízkych otáčkach zahreje, takže je dôležité nepoužívať vŕtačku v tomto režime dlhšiu dobu.

ZOZNAM POLOŽIEK
R1, R2 = rezistor 10k 1W 5%
RV1 = potenciometer 2,5k Lin
D1, D2 = diódy 1N4004
SCR1 = SCR 2N4443 alebo BT151 (8A / 10A, 400V)
SW1 = spínacia skrinka
3-bodový flex a zástrčka
Káblová svorka
3-pólová zásuvka

Možno zistíte, že niektoré SCR majú spúšťací prúd nad normálnu hodnotu, čo môže brániť činnosti jednotiek. V takýchto prípadoch môžete paralelne pridať SCR spolu s dvoma 10k rezistormi s ďalšími 10k rezistormi, aby ste sa uistili, že je k dispozícii dostatočný prúd na spustenie brány SCR.

Používanie kontroly triakovej fázy

Takmer všetky regulátory rýchlosti vŕtania majú niekoľko negatívnych stránok. Napríklad nedostatočná stabilita otáčok, príliš veľké chvenie pri znížených rýchlostiach a veľký stratový výkon zo sériového rezistora použitého na detekciu prúdu motora.

Obvod vysvetlený v tomto článku neobsahuje nič z týchto nevýhod a navyše je neuveriteľne jednoduchý. Vstup sieťového striedavého prúdu je usmernený pomocou D1 a znížený pomocou R1.

Prúd spotrebovaný T1 mohol riadiť cez P1, teda tiež manipuloval s jednosmerným napätím, ktoré sa prezentuje na C2, teda na báze T2. T2 je zapojený ako sledovač emitora a napätie vyvíjajúce sa na katóde D3 je okolo 1,5 V pod základným napätím T2.

Predpokladajme, že sa motor prepína, ale že je triak vypnutý, späť e.m.f. vytvorené motorom sa vyvinie na kolíku T1 triaku.

Pokiaľ je toto napätie vyššie ako napätie katódy D3, triak zostane vypnutý, avšak pri spomalení motora toto napätie poklesne a triak sa aktivuje.

V prípade, že dôjde k zvýšeniu zaťaženia motora, v dôsledku čoho dôjde k spomaleniu vŕtacieho motora, dôjde k spätnému rázu. poklesne rýchlejšie a triak sa spustí rýchlejšie, čo spôsobí zvýšenie rýchlosti späť.

Pretože triak je možné aktivovať iba v pozitívnych pol cykloch krivky striedavého prúdu, regulátor otáčok vrtáka nebude upravovať otáčky motora neustále z nulovej na škrtiacu rýchlosť a pre štandardnú prácu na plný výkon je zabudovaný S1, ktorý aktivuje trlac úplne.

Okruh napriek tomu vykazuje veľmi dobré atribúty riadenia rýchlosti v rozhodujúcom rozsahu zníženej rýchlosti. L1 a C1 dodávajú r.f. potlačenie interferencie spôsobené sekaním triakovej fázy.

L1 by mohla byť voľnopredajná látka ľahko dostupná r.f. supresorová tlmivka indukcie niekoľkých mikrohení.

Jmenovitý prúd L1 musí byť v rozmedzí od dvoch do štyroch ampérov, vzhľadom na prúdový prúd motora vŕtačky. Takmer hocijaký 600V 6 A triak bude v obvode fungovať mimoriadne dobre.