Добрый день. Представляю Вашему вниманию регулятор для ковырялоки печатых плат, схема взята из журнала Радио за 2010 год. Собрал и испытал – работает отлично. В схеме нет дефицитных деталей – всего 4 распространённых транзистора и несколько пассивных радиоэлементов, которые можно выпаять из любой нерабочей аппаратуры. Принципиальная схема регулятора оборотов:
Работа схемы регулятора минидрели
На элементах vd1, vd2, r2, r3, vt1, r11 собран регулятор холостых (далее ХО) оборотов. Диод vd3 является разобщителем регулятора ХО и токовым тригером собранным на vt2, r4, r7. Диод vd5 облегчает температурный режим датчика тока r7. Конденсатор С2 и резистор r6 обеспечиваю плавное возвращение к режиму ХО. На vd4, r5, c1 выполнен ограничитель стартового тока (т.е плавный пуск). Составной транзистор образованный vt3 и vt4 усиливает токи предыдущих узлов. Паралельно моторчику обязательно надо включить защитный диод vd6 в обратном направлении, чтобы ЭДС, возникающая в нём, не пожгла редиоэлементы регулятора.
Все резисторы кроме R7 применены на 0,125вт, R7 на 0,5вт. Сопротивление R7 желательно подбирать для каждого моторчика индивидуально, чтобы было чёткое срабатывание токового тригера в нужный момент, т.е. сверло не соскальзывало с кернения и не клинило.
Прилагаю фото регулятора оборотов минидрели в сборе и разведёную мной топологию печатной платы. Транзистор П213 необходино включать именно так, как написано на плате с названием ‘п213’ (из-за обратного диода). скачать
При использовании планарных компонентов, размеры платы можно уменьшить до такой степени, что она поместится в корпус (или снаружи) дрельки. Как вариант, данный регулятор оборотов допустимо использовать для управления оборотами любых электромоторчиков постоянного тока – в игрушках, вентиляции и т.д. Желаю всем удачи. С уважением, Жданов Андрей (Мастер665).
| Статьи / разное на микроконтроллерах – Регулятор оборотов микродрели на PIC-контроллере |
Регулятор оборотов микродрели на PIC-контроллере
ПОТАПЧУК,
г.Ровно, Украина. E-mail: mapic@mail.ru
В радиолюбительской практике одним из самых важных инструментов является дрель. В качестве миниатюрных электродрелей для сверления плат часто используются двигатели постоянного тока с приделанным микровыключателем на рукоятке. Питание на такую микроэлектродрель подается от внешнего блока питания. В большинстве случаев обороты электромотора не регулируются, а чтобы "сверлилка" лучше работала, на нее подается завышенное напряжение питания. Это приводит к преждевременному выходу со строя электромотора. Еще одним слабым звеном устройства является кнопка включения. Это и не удивительно, если учесть, что пусковой ток электромотора может достигать 3 А и более.
Эти недостатки побудили разработать регулятор оборотов на современном микроконтроллере ф.Microchip PIC16F627/628. Важной особенностью данной модели микроконтроллера является наличие внутреннего двухскоростного RC-генератора. Используя эту особенность, в процессе выполнения программы можно переключать тактовую частоту микроконтроллера с 4 МГц на 32 кГц и наоборот. Данная микросхема содержит также встроенный широтно-импульсный модулятор (ШИМ), что позволяет реализовать весь диапазон регулировки оборотов. Коэффициент заполнения импульсов (величина, обратная скважности) меняется от 0 до 1. Это позволяет построить очень эргономичное устройство практически на одной микросхеме с минимальным количеством внешних компонентов.
Регулятор оборотов «Смарт» для минидрели по идее Александра Савова.
Идея проста: положительная обратная связь по току. На холостом ходу мотор работает на 2-3 Вольтах, поэтому вращается медленно. При возрастании нагрузки на валу потребляемый ток повышается, это приводит к тому, что напряжение резко поднимается до максимума и мотор раскручивается на полную.
Удобства: нет постоянного жужжания, мотор не греется, легко «прицелиться» сверлом на малых оборотах.
Неудобства – схема «навороченная», заторможенная реакция на нагрузку, резкий рывок при разгоне.
[B]То же самое можно сделать по нижеследующей схеме.
Работает регулятор следующим образом: после подачи питания, на мотор поступит пониженное питание (около 2 вольт) и тот, после стартового рывка, слабо закрутится – это «холостой» режим. Стоит только слегка придавить сверло к печатной плате и обороты резко повышаются, позволяя просверлить отверстие, после чего обороты снова падают. Схема заставляет моторчик «чутко» реагировать на прикосновения к валу, плавно меняя обороты в зависимости от нагрузки.
Рассмотрим схему. R1 и VD1 образуют параметрический стабилизатор с напряжением 2,5В в широком диапазоне входных напряжений. Стабилитрон использовать можно, только, если у вас мощный хорошо стабилизированный блок питания, у которого просадка напряжения под нагрузкой не более 0,5В. Использование TL431 снимает требования к стабилизации напряжения, можно использовать простой выпрямитель со сглаживающим конденсатором или любые блоки питания от 12 до 24 вольт без перенастройки самого регулятора. Для 12В моторчика хорошо подойдёт питание 15-18В.
Во время вращения на малых оборотах, на резисторе R5 падает несколько десятков милливольт. Резистором R2 устанавливаете «чувствительность» – порог напряжения, когда транзистор откроется, т.е. около 0,7В. В этот момент моторчик резко сбросит обороты. Ври возрастании нагрузки на валу, потребляемый мотором ток возрастает, так же, как и падение напряжения на R5. При стабильном потенциале базы, повышение потенциала эмиттера приводит к закрыванию транзистора VT1. Напряжение на его коллекторе, а значит и на управляющем входе LM317 повышается. Стабилизатор вслед за этим повышает напряжение на выходе, мотор ещё сильнее раскручивается, потребление тока и падение напряжения на R5 возрастёт что окончательно закроет транзистор, и LM317 выдаст максимальное напряжение до снятия нагрузки, т.е. окончания сверления отверстия. Благодаря такой положительной обратной связи через R5 схема чутко реагирует на нагрузку, и, при определённых режимах работы VT1 (настраивается R2), способна, либо плавно менять обороты моторчика при изменяющейся нагрузке, либо подобно триггеру резко раскручивать моторчик с минимальной задержкой.
Схему можете собрать на предлагаемой печатной плате. Стабилизатор LM317 устанавливается с обратной стороны платы, в лежачем положении, металлом наружу, что позволяет закрепить плату регулятора и стабилизатор на одном радиаторе. Рассеиваемая мощность невелика, около двух ватт, при потребляемом мотором токе в 250мА, поэтому достаточно радиатора сравнимого с размерами печатной платы. Схема запускается и работает сразу, при условии, что применили все исправные радиодетали. Транзистор следует выбрать любой n-p-n c повышенным коэффициентом передачи тока (достаточно 400-600), например, отечественный КТ3102Б, можно попробовать КТ315Б, Г. Из заграничных хорошо работают BC338-40, BC547C, BC548C.
Резистор R5 мощностью от 0,25Вт, остальные 0,125 Вт. Резистор R2 обязательно многооборотный, или используйте два на 10кОм и 220 Ом, для точной настройки порога. Резистором R4 устанавливаете «обороты холостого хода».
Настраивается схема так: сначала R4 установите в ноль, его сопротивление подстроим позже. Включите без мотора, с вольтметром. Вращением R5 найдите порог закрытия схемы, т.е. когда напряжение резко падает с максимума до почти 1,5В. Запомните в каком направлении вращали резистор. Это порог самой высокой чувствительности. Теперь резистором R4 поднимите напряжение до 2,5В. Подключите мотор, он запустится на полную, т.к. чувствительность схемы слишком высока. Не прикасайтесь к оси моторчика, положите его на стол, и снова поверните резистор R2 в сторону закрытия схемы, чтобы моторчик сбросил обороты. Теперь снова подстройте резистором R4 желаемые холостые обороты. Закрепите сверло в патроне и попробуйте сверлить, по пути подстраивая чувствительность схемы резистором R2.
Если не получилось или обороты поднимаются вяло, то поменяйте транзистор на другой, с большим коэффициентом передачи тока или попробуйте увеличить R5 в два раза, или вплоть до 1 Ома. Повторите настройку, по моменту сброса оборотов. Схема работоспособна с широким спектром моторчиков, даже можно применить с аккумуляторным шуруповёртом, удобно "наживуливать" шурупы на малых оборотах, а потом простым нажатием на дрель доворачивать их.
[B]Ещё один вариант, без использования стабилизатора, только на транзисторах.
Преимущества схемы – простота, широкий диапазон питающих напряжений и мощностей двигателей. Регулятор также плавно меняет обороты в зависимости от нагрузки на валу. Транзисторы желательно подобрать по наибольшему коэффициенту передачи, но работает и так.
От резистора R6 зависит чувствительность, для 12В моторчиков достаточно 0,68 – 0,22 Ом, если обороты не растут при лёгком касании к патрону, то увеличьте это сопротивление. Резистором R7 регулируете холостые обороты, если обороты слишком низкие (ниже 200/мин), то реакции на нагрузку может не быть. Чем выше напряжение питания, тем больше R7 должен быть. Я сначала поставил подстроечник на 100кОм, затем подобрав холостые обороты, заменил его постоянным на 56кОм. Это при питании 18В. Если при работе двигателя наблюдаются рывки, увеличьте ёмкость конденсатора С4.
Настройка схемы проста до нельзя! просто включите питание и подберите R7, так чтобы мотор стал медленно вращаться. Прикасайтесь к патрону и смотрите на реакцию. Если мотор крутится не стабильно, уменьшите R6, если наоборот, обороты начинают расти при сильном воздействии на вал моторчика – увеличьте R6. Транзистор T3 рассеивает около 1 Вт, поэтому достаточно небольшого радиатора. Необходимо учесть, что в отличие от схемы со стабилизатором, холостые обороты могут немного возрасти при длительной работе и прогреве транзистора Т3.
Данные схемы можно применить не только со сверлильной, но и с полировочной головкой, т.к. обороты плавно меняются в зависимости от прижима к поверхности, и есть возможность тонкие детали и напыления полировать на малых оборотах.
Все файлы во вложении, там же схемы в симуляторе,можете самостоятельно поиграть. )))