Nastavitelný obvod ovladače rychlosti vrtacího stroje

Navrhovaný obvod regulátoru proměnných otáček vrtačky udržuje konstantní (nastavitelnou) rychlost přes motor vrtačky bez ohledu na zatížení.

Jedním z nejpoužívanějších elektrických nástrojů je vrtačka. Navzdory nesčetným výhodám má vrtačka jednu velkou překážku - konstantní vysokou rychlost pro mnoho aplikací.

I když jsou k dispozici konfigurace s dvěma rychlostmi, spodní hranice pokrývá kolem 300-750 ot / min, což je stále velmi rychlé pro jemné práce, jako je vrtání zdiva nebo použití řezaček na plech.

Naše verze regulátoru otáček ve vrtačce umožňuje změnu rychlostí od 0 do 75% plné rychlosti. Kromě toho také umožňuje provoz s normální rychlostí bez odpojení ovladače od vrtačky.

I při změnách zátěže je regulátor vybaven vestavěnou kompenzací, která udržuje značně rovnoměrné rychlosti.

Jak to funguje

Typickou charakteristikou elektromotoru je to, že při chodu vytváří zpětné napětí, které je proti napájení.

Tato podmínka se nazývá zadní EMF. Bylo zjištěno, že protilehlé napětí je úměrné rychlosti elektromotoru. Regulátor rychlosti vrtání SCR využil tento efekt k poskytnutí určité výše kompenzace rychlosti versus zatížení.

Tento řadič používá a Křemíkem řízený usměrňovač (SCR) k přenosu půlvlny do vrtacího motoru. Základy vodivosti SCR jsou:

1. Anoda (svorka A) má kladný náboj vzhledem ke katodě (svorka K).
2. Když hradlo (svorka G) vyvíjí alespoň 0,6 V kladně vzhledem ke katodě.
3. Kolem brány protéká asi 10 mA proudu.

Čas, kdy SCR se zapne v každé kladné polovině cyklu lze účinně regulovat řízením úrovně napěťového průběhu do brány. Závěrem můžeme dokonale ovládat množství energie dodávané do vrtačky.

Rezistory R1 a R2 a potenciometr RV1 se stávají a dělič napětí který poskytuje do brány SCR poloviční vlnové napětí s nastavitelnou hodnotou. Pokud je motor nehybný, bude katoda SCR na 0 V a téměř se zapne. Jak se rychlost vrtačky zvyšuje, vytváří se napříč vrtačkou napětí.

Tento dodatečný potenciál snižuje efektivní napětí hradlové katody. Když tedy motor zrychlí, dodávaný výkon klesá, dokud se motor nestabilizuje při rychlosti regulované konfigurací RV1.

Řekněme, že na vrtačku je umístěna zátěž. To bude mít tendenci zpomalovat vrták a současně způsobí pokles napětí na vrtačce. Poté se do motoru dodává více energie z důvodu automaticky pokročilé doby vypalování SCR.

Proto se rychlost vrtání udržuje jednou nastavená bez ohledu na zatížení. Dioda D2 funguje tak, že sníží výkon rozptýlený v R1, R2 a RV1 na polovinu, a to omezením proudu skrz ně pouze na kladné půlcykly.

Dioda D1 chrání bránu SCR před extrémním zpětným napětím.

SW1 snadno zkratuje SCR v poloze plné rychlosti. Výsledkem je, že RV1 nefunguje a na vrtačku je přivedeno celé napájení ze sítě.

Konstrukce

A co je nejdůležitější, je důležité vědět, že obvod ovladače rychlosti vrtání je přímo připojen k síti bez oddělovacího transformátoru.

Během montáže proto musí být přijata preventivní opatření, aby nedošlo k vážnému nebo smrtelnému zranění.

Použití štítku nebo desky plošných spojů není nutné, protože se používá pouze hrstka elektronických součástek. Jsou nutné pouze dva „vzduchové“ spoje, které musí být bezpečně izolovány, aby nedošlo ke zkratu.

Pro tento projekt se používá šroubovací typ SCR. Tato součást je umístěna pomocí pájecího oka, které je s ním dodáváno, a pájena na středním oku spínače.

Pro zátěže do 3 A nejsou nutné žádné chladiče. Pokud máte plastový obal SCR, můžete vyvrtat otvor skrz spínací oko a přišroubovat SCR rovně.

Přesto se doporučuje umístit kus hliníku o rozměrech 25 mm x 15 mm mezi SCR a spínací výstupek, aby fungoval jako chladič.

Je důležité pamatovat na uzemnění všech externích komponent, protože jednotka pracuje při 240 V stř. Pro případ jsme použili plastovou přihrádku s kovovým víkem.

Dále se používá kabelová svorka připevněná kovovým šroubem přes boční stranu plastového pouzdra.

Nezapomeňte připravit zemnicí spojení pro tento šroub, víko a zemnicí svorku výstupní zásuvky.

Je nezbytné používat pouze nepřetržité zapojení, protože uzemňovací kabely procházejí z jednoho uzemňovacího bodu do druhého bez mezilehlých spojů. Je v pořádku pájet dva zemnicí kabely k jednomu zemnícímu oku, ale nikdy nepřipojujte dva vodiče pod jediný šroub.

Hliníkový kryt na krabici UB3 není pro tuto aplikaci robustní, zvláště když je vyříznut otvor pro výstupní zásuvku.

Proto se ujistěte, že jste vyrobili nové víko z 18palcového ocelového nebo 16 kalibrového hliníkového materiálu.

Jako další bezpečnostní opatření se doporučuje použít malé množství lepidla, laku nebo dokonce laku na nehty na drážky šroubu, které budou zajištěny uvnitř jednotky. To zaručuje bezpečné uchycení.

Na některých SCR si můžete všimnout, že spouštěcí proud poskytovaný R1 a R2 je nedostatečný. Chcete-li to překonat, přidejte paralelně s každým rezistorem další 10k rezistor.

Jak používat

Nejprve připojte obvod ovladače rychlosti vrtání k napájecímu napětí a vrtačku do ovladače.

Poté vyberte požadovanou rychlost - plnou nebo proměnnou rychlost. Můžete si všimnout, že není k dispozici žádný spínač ZAPNUTO nebo VYPNUTO, protože funkci přepínání zajišťuje samotný spínač vrtačky.

Při plné rychlosti běží vrtačka normálně a regulace otáček na ovladači má nulový účinek.

Pokud je zvolena proměnná rychlost, řízení bude regulovat rychlost mezi 0 a 75% plné rychlosti. Je možné, že na konci řízení s nízkou a vysokou rychlostí jsou mrtvé zóny.

To je velmi normální a stává se to kvůli vlastnostem vrtání a tolerancím součástí v řadiči.

Při extrémně nízkých rychlostech můžete bez zátěže zaznamenat trhané vrtání. Ale v okamžiku, kdy je vloženo zatížení, je trhnutí sníženo a nakonec zmizí.

Pokud je vrtačka používána při nižších než plných otáčkách, výrazně se sníží chladicí účinek motoru.

K tomu dochází, protože chladicí ventilátor je připevněn na hřídeli kotvy a také se otáčí pomaleji. Proto se vrtačka při nízkých rychlostech zahřívá, takže je důležité v tomto režimu vrták delší dobu nepoužívat.

SEZNAM DÍLŮ
R1, R2 = rezistor 10k 1W 5%
RV1 = potenciometr 2,5 k Lin
D1, D2 = diody 1N4004
SCR1 = SCR 2N4443 nebo BT151 (8A / 10A, 400V)
SW1 = spínací skříňka
3-jádrový flex a zástrčka
Kabelová svorka
3pinová zásuvka

Může se stát, že některé SCR mají spouštěcí proud nad normální hodnotu, což může bránit provozu jednotek. V takových případech můžete přidat SCR paralelně, spolu se dvěma 10k rezistory s dalšími 10k rezistory, abyste zajistili dostatečný proud pro spouštění brány SCR.

Používání řízení triakové fáze

Téměř všechny regulátory rychlosti vrtání jsou postiženy několika negativními aspekty. Například nedostatečná stabilita otáček, příliš mnoho otřesů při snížených rychlostech a velký ztrátový výkon ze sériového rezistoru použitého k detekci proudu motoru.

Obvod vysvětlený v tomto článku neobsahuje nic z těchto nevýhod a navíc je neuvěřitelně jednoduchý. Vstup střídavého proudu ze sítě je usměrněn pomocí D1 a snížen pomocí R1.

Proud spotřebovaný T1 mohl ovládat přes P1, tedy také manipulovat s DC napětím, které se prezentuje napříč C2, tedy na bázi T2. T2 je zapojen jako sledovač emitoru a napětí vyvíjející se v katodě D3 je přibližně 1,5 V pod základním napětím T2.

Za předpokladu, že se motor spíná, ale že je triak vypnutý, zpět e.m.f. vytvořené motorem se bude vyvíjet na kolíku T1 triaku.

Pokud je toto napětí vyšší než napětí katody D3, triak zůstane vypnutý, avšak při zpomalení motoru toto napětí poklesne a triak se aktivuje.

V případě, že zatížení motoru vzroste, což způsobí zpomalení vrtacího motoru, zadní e.m.f. poklesne rychleji a triak se spustí rychleji, což způsobí zvýšení rychlosti zpětného chodu motoru.

Protože triak lze aktivovat pouze v kladných půlcyklech střídavého průběhu, regulátor otáček vrtáku nebude upravovat otáčky motoru nepřetržitě z nulové na škrticí rychlost a pro standardní plnou rychlost je zabudován S1, který aktivuje trlac úplně.

Okruh nicméně vykazuje velmi dobré atributy řízení rychlosti v rozhodujícím rozsahu snížené rychlosti. L1 a C1 dodávají r.f. potlačení interference způsobené sekáním triakové fáze.

L1 by mohl být volně prodejný pult snadno dostupný r.f. potlačující tlumivka indukce několika mikrohenries.

Jmenovitý proud L1 musí být mezi dvěma až čtyřmi ampéry, s ohledem na jmenovitý proud motoru vrtačky. Téměř každý 600V 6 A triak bude v obvodu fungovat velmi dobře.