Proponuje się rozważenie opcji produkcji. elektroniczny regulator prędkości dla silnika prądu stałego o napięciu roboczym 24 V.
Proponowana konstrukcja regulatora prędkości silnika ma na celu zmianę prędkości obrotowej narzędzia w wiertarce, której wytwarzanie opisano w uwadze „Wiertarka - romboidalna„. To urządzenie może jednak służyć do sterowania mocą w innych konstrukcjach.
Konieczność dostosowania obrotów narzędzia wynika z następujących przyczyn. Zmiana obrabianego materiału, średnicy i rodzaju narzędzia wymaga zmiany prędkości skrawania. Na przykład wiercenie pleksiglasu lub niektórych tworzyw termoplastycznych w optymalnych warunkach do wiercenia metalu doprowadzi tylko do stopienia przetwarzanego materiału w strefie cięcia i jego przyklejenia do wiertła. Wiercenie, rozwiercanie i pogłębianie tego samego otworu wymaga również różnych obrotów w celu uzyskania wysokiej jakości obróbki powierzchni. Zwiększenie średnicy wiertła wymaga proporcjonalnego zmniejszenia liczby obrotów. Ponadto czasami wymagane jest odwrócenie kierunku obrotu narzędzia. W celu elementarnego spełnienia tych warunków proponuje się wyprodukowanie elektronicznego regulatora prędkości.
Wykonanie kontrolera prędkości silnika.
1. Dane źródłowe.
W tym przykładzie na wiertarce zastosowano silnik prądu stałego 24 V (0,7 A).
Do działania tego silnika elektrycznego potrzebne jest odpowiednie źródło zasilania.
Napięcie i prąd wymagane do działania silnika mogą być dostarczane przez pionowy transformator skanujący TVK-110L-1, pobrany ze starego telewizora. Ma małe wymiary i masę (20 £ 20 х 32), a z uzwojenia wtórnego jest w stanie wytworzyć prąd 1 A o napięciu 22 ... 24 V. W tym przypadku napięcie wyprostowane wyniesie około 30 V, ale wraz ze wzrostem zużycia prądu napięcie wyjściowe nieznacznie spadnie.
2. Produkcja prostownika.
Ponieważ przy możliwym gwałtownym hamowaniu narzędzia do obróbki prawdopodobne są udary prądu pobieranego przez silnik do 1,5 ... 2,0 A, w wytwarzanym prostowniku konieczne jest stosowanie diod z marginesem ograniczenia prądu. Wskazane jest stosowanie diod o napięciu roboczym większym niż 30 V i prądzie granicznym większym niż 2,0 A.
W rozważanej wersji regulatora stosowane są optymalne diody KD202D (200 V - 5,0 A), które są pod ręką.
Z wybranych diod zmontujemy prostownik mostkowy i podłączymy go do uzwojenia wtórnego transformatora. Zasilamy transformator z sieci i sprawdzamy napięcie wyjściowe.
3. Wykonanie skrzynki na urządzenie.
Czas umieścić elektryczną część regulatora prędkości. Możliwe są następujące opcje. W osobnej obudowie niezależnej od maszyny, w obudowie zainstalowanej na stałe na maszynie, a także zintegrowanej ze strukturą maszyny (na przykład w stole maszyny).
Ponieważ proponowany projekt jest regulatorem mocy dla różnych urządzeń, biorąc pod uwagę perspektywy jego ewentualnego dalszego wykorzystania, zaleca się wytwarzanie tego urządzenia w osobnej obudowie mobilnej. Produkcja lub zakup odpowiedniej skrzynki będzie zależeć od twoich życzeń i możliwości. Opcjonalnie w omawianym projekcie zastosowano plastikową butelkę z chemikaliami o gabarytach 90 x 70 x 90 mm.
Pojemnik częściowo odciął górną część. Powstałe okno jest zamykane ozdobnym panelem wykonanym z blachy o grubości 0,4 mm. Żebra utworzone po zgięciu z trzech stron półek na elemencie obrabianym zapewniają panelowi wystarczającą sztywność do pracy. Po zamontowaniu w konstrukcji panel zapewnia również dodatkową wytrzymałość obudowy. Panel wyposażony jest w gniazdo napięcia wyjściowego, regulator mocy, płytkę z obwodem elektronicznym (na dole).
Zgodnie z rozmiarem okna w obudowie z uniwersalnej płytki drukowanej wycinana jest robocza płytka, aby pomieścić obwód elektroniczny kontrolera.
4. Obwód elektryczny regulatora.
W Internecie można znaleźć wiele opcji obwodów do regulacji prędkości silnika prądu stałego. Najprostsze i najbardziej stabilne obwody oparte są na zegarze NE555. Wymagają minimum elementów, praktycznie nie wymagają konfiguracji i są szybko montowane. Dlatego nie będziemy dążyć do oryginalności, wykonamy elektroniczny regulator prędkości oparty na sprawdzonym obwodzie generatora z zegarem NE555, zgodnie z poniższym rysunkiem.
Obwód kontrolera oparty jest na DA1 - importowanym zintegrowanym zegarze NE555 (krajowy analog - KR1006VI1). Konstrukcja timera jest wielofunkcyjnym układem scalonym (IC). Jest często stosowany w różnych urządzeniach (elektronika, technologia komputerowa, automatyzacja). Głównym celem tego timera jest generowanie impulsów o dużym zakresie okresu powtarzania (od mikrosekund do kilku godzin).
Dany obwód kontrolera na zegarze NE555 pozwala kontrolować prędkość silnika za pomocą modulacji szerokości impulsu (PWM).
W tej metodzie napięcie zasilania silnika jest dostarczane w postaci impulsów o stałej częstotliwości powtarzania, ale jednocześnie można kontrolować ich czas trwania (szerokość impulsu). W przypadku tej metody sterowania przekazywana moc i prędkość obrotowa silnika będą proporcjonalne do czasu trwania impulsu (cykl roboczy sygnału PWM - stosunek czasu trwania impulsu do jego okresu).
Zasada działania generatora sygnału PWM na zegarze NE555 jest wielokrotnie i szczegółowo opisana w odpowiednich publikacjach, które można znaleźć w Internecie.
Generator regulatora działa na częstotliwości około 500 Hz. Jego częstotliwość zależy od pojemności kondensatora C1. Czas trwania impulsu będzie regulowany przez rezystor zmienny R2. Sygnały z wyjścia generatora sygnału PWM, poprzez wzmacniacz prądu na tranzystorze VT1, sterują silnikiem maszyny. Zwiększając szerokość impulsu dodatniego wchodzącego do podstawy tranzystora VT1, zwiększamy moc dostarczaną do silnika prądu stałego i odwrotnie.Czas trwania impulsu, a tym samym prędkość obrotową silnika, można zmieniać w zakresie od 0 do 95 ... 98%.
Odwrócenie kierunku obrotu narzędzia można wykonać za pomocą przełącznika zamontowanego na panelu. Ale aby uprościć konstrukcję, tę funkcję wykonuje się przez obrócenie wtyczki (zmiana bieguna) w gnieździe panelu.
Zamiast kompozytowego tranzystora n-p-n KT 829A można zastosować tranzystor polowy lub transoptor o odpowiedniej mocy.
Regulator będzie zasilany z sieci 220 V. Wyjście 24 V. będzie regulowane mocą. Napięcie zasilania timera NE555 powinno mieścić się w przedziale 5 ... 16 V. W obwodzie będzie działało ze stabilizowanego napięcia 12 V. Ten obwód kontrolera może również działać z innego źródła zasilania w ciągu 24 ... 30 V.
5. Pełny zestaw urządzenia.
Uzupełniamy urządzenie o części zgodnie z powyższym schematem. Tranzystor wyjściowy VT1 i stabilizator VR1 są zainstalowane na małych grzejnikach. W podanym wykonaniu są one wykonane z aluminiowego narożnika.
6. Sprawdzanie działania obwodu generatora.
W Internecie istnieje wiele podobnych wariantów obwodu generatora na zegarze NE555, ale wartości części w różnych obwodach różnią się dziesiątkami i setkami razy. Dlatego, aby uprościć wytwarzanie i usuwanie błędów z działającego obwodu, zaleca się wstępne zmontowanie go na uniwersalnej płytce drukowanej.
Odbieramy obwód generatora. Do wyjścia timera (pin 3) podłączamy podstawę tranzystora n-p-n KT315. W obwodzie jego kolektora włączamy wskaźnik LED przez rezystor ograniczający 1kΩ. Emiter jest podłączony do obwodu ujemnego. Zasilamy obwód generatora ze stabilizowanego zasilacza 12V. Wybierając wartości części, kontrolujemy poprawne działanie generatora poprzez świecenie diody LED.
Kontrolną diodę LED można również zainstalować bezpośrednio na wyjściu timera (pin 3), ale należy pamiętać, że timer NE555 ma prąd wyjściowy do 200 mA. Zamknij domowy analog KR1006VI1 pozwala na prąd wyjściowy do 100 mA.
7. Instalacja obwodu regulatora prędkości.
Wykonujemy układ płytki - umieszczamy części na grzejnikach, rezystor o zmiennej prędkości, kondensatory elektrolityczne. Wiercimy otwory w płycie do montażu części i mocowania płyty do panelu urządzenia. Przeprowadzamy instalację obwodu regulatora na płycie roboczej.
8. Montaż regulatora prędkości silnika.
Zbieramy wszystkie węzły kontrolera prędkości. Naprawiamy płytę na panelu urządzenia za pomocą cienkiej uszczelki PCB, aby odizolować styki płyty od metalowego panelu. Wyjście regulatora jest podłączone do gniazda znajdującego się na panelu. Ponadto do jego zacisków, w przeciwnym kierunku, lutujemy diodę VD3. Tłumi on impulsy indukcyjne uzwojenia silnika. Ta dioda musi wytrzymać napięcie i prąd roboczy co najmniej dwukrotne w stosunku do wydajności silnika.
Rolę wskaźnika działania regulatora będzie pełnił jeden element paska LED1 LED, przy napięciu 12V. Umieść (przyklej) go na ramieniu wspornika silnika, nad uchwytem wiertarskim, aby jednocześnie wyświetlać wskazanie oświetlenia obszaru zabiegowego.
9. Finalizacja projektu wiertarki.
Prace nad wyprodukowaną maszyną wykazały potrzebę udoskonalenia jej projektu.
Dodatkowa płytka jest instalowana pod śrubą mocującą na wysokości, co pozwala rozłożyć nacisk zaciskający na dużym obszarze, wyeliminować zakleszczenie i ułatwić przesuwanie podstawy zawieszenia na stojaku maszyny.
Za sugestią komentatora dotyczącego kontroli optymalnej pozycji narzędzia względem przedmiotu obrabianego wykonano i zainstalowano ogranicznik. Jest zamontowany na górze podstawy zawieszenia i służy jako ogranicznik dla górnego ramienia zawieszenia. Nacisk jest regulowany tak, aby uchwyt wiertarski i ramiona zawieszenia nie spadły poniżej 2 mm od linii zerowej. W pozycji na ograniczniku wiertło jest instalowane w uchwycie, dopóki nie dotknie stołu maszyny.Będzie więc działał automatycznie w optymalnej strefie 4 mm, przy minimalnym przesunięciu bocznym 0,01 mm.
