Схема автоматической регулировки оборотов. Блок управления минидрелью. Назначение регулятора оборотов

Регуляторы для ручной сверлилки плат.

Приветствую радиолюбителей. И да не остынет ваш паяльник. В принципе в инете полно разных схем регуляторов, выбирай на свой вкус, но, чтобы вам долго не мучаться в поисках мы решили предложить вашему вниманию несколько вариантов схем в одной статье. Сразу оговоримся, описывать принцип работы каждой схемы мы не будем, вам будет предоставлена принципиальная схема регулятора, а также печатная плата к ней в формате LAY6. И так, начнем.

Первый вариант регулятора построен на микросхеме LM393AN, питание на нее подается с интегрального стабилизатора 78L08, операционник управляет полевым транзистором, нагрузкой которого является мотор ручной минидрели. Принципиальная схема:

Регулировка оборотов осуществляется потенциометром R6.
Напряжение питания 18 Вольт.

Плата LAY6 формата к схеме на LM393 выглядит так:

Фото-вид платы LAY6 формата:

Размер платы 43 х 43 мм.

Расположение выводов полевого транзистора IRF3205 показано на следующем рисунке:

Второй вариант имеет довольно широкое распространение. В его основу заложен принцип широтно-импульсного регулирования. Схема построена на микросхеме таймере NE555. Управляющие импульсы с генератора поступают на затвор полевика. В схему можно поставить транзисторы IRF510...640. Напряжение питания 12 Вольт. Принципиальная схема:

Регулировка оборотов двигателя осуществляется переменным резистором R2.
Расположение выводов IRF510...640 такое же как у IRF3205, картинка выше.

Печатная плата LAY6 формата к схеме на NE555 выглядит так:

Фото-вид платы LAY6 формата:

Размер платы 20 х 50 мм.

Третий вариант схемы регулятора оборотов имеет не меньшую популярность среди радиолюбителей чем ШИМ, ее отличительной особенностью является то, что регулировка скорости происходит автоматически, и зависит от нагрузки на валу моторчика. То есть, если мотор крутится на холостых оборотах, скорость его вращения минимальна. При увеличении нагрузки на валу (в момент сверления отверстия), обороты автоматически увеличиваются. В нете эту схему можно найти по запросу “Регулятор Савова”. Принципиальная схема автоматического регулятора оборотов:

После сборки необходимо сделать небольшую настройку регулятора, для этого на холостом ходу моторчика подстраивается подстроечный резистор Р1 чтобы обороты были минимальны, но так, чтобы вал вращался без рывков. Р2 служит для подстройки чувствительности регулятора к увеличению нагрузки на валу. При 12-ти Вольтовом питании ставьте электролиты на 16 Вольт, 1N4007 заменимы на подобные от 1 Ампера, светодиод любой, например АЛ307Б, LM317 можно поставить на небольшой теплоотвод, печатная плата рассчитана на установку радиатора. Резистор R6 – 2 Вт. Если моторчик вращается рывками, увеличьте немного номинал конденсатора С5.

Печатная плата автоматического регулятора оборотов показана ниже:

Фото-вид платы автоматического регулятора оборотов LAY6 формата:

Размер платы 28 х 78 мм.

Все вышеприведенные платы изготавливаются на одностороннем фольгированном стеклотекстолите.

Скачать принципиальные схемы регуляторов оборотов для ручной мини-дрели, а также печатные платы в формате LAY6 моожно по прямой ссылке с нашего сайта, которая появится после клика по любой строке рекламного блока ниже кроме строки “Оплаченная реклама”. Размер файла – 0,47 Mb.

Каждому радиолюбителю приходилось сверлить технологические отверстия в п/п, профессиональными или обычными самопальными мини-дрелями, и у каждого ломались свёрла лишь от того, что не рассчитал силу нажима на дрель, или во время не остановил сверло. А бывает и так, что выходили из строя моторы при превышения напряжения и перегрева, ну или невозможно держать его в руках из-за высокой температуры двигателя. Я думаю не только у меня такое случалось, так как в журнале "Радио” за 2009 год, была опубликована схема для управления ДПМ моторов. Придумал её С. Саглаев, г. Москва. Логика этой схемы проста, включаем схему - мотор крутится медлено, начинаем сверлить - прибавляется ход, обороты увеличиваются (и в плате получилось отверстие). По окончанию сверления ход двигателя снижается и обороты уменьшаются.

В принципе эта схема универсальна и подходит для всех электромоторов с рабочим напряжением до 30 вольт, (если использовать мотор на 30 вольт, то надо поменять конденсатор C2 на 40 вольт с запасом).

Для сверления использую мотор от видика, на 12 вольт, но питаю схему 20-ю вольтами, так как не боюсь, что мотор выйдет из стороя, ведь повышенное напряжение поступает на него через этот блок управления.

Итак, перейдём к сути этой схемы, в ней нет дефицитных радиоэлементов, также всего два транзистора и стабилизатор на всеми любимой КРЕН-ке, а всё остальное - рассыпуха. От диодного моста можно отказаться, если схема питается от постоянного напряжения, лично я отказаля, но кондесаторы С1 и С3 оставил (не знаю зачем).

Перейдём к сборке схемы. Так как транзистора VT1 у меня не оказалось, заменил его на транзистор кт814а. Те резисторы, которые обозначены * подстраиваются под мотор, R1 устанавливает порог механической нагрузки на электромотор для полного его хода. Резистор R2 устонавливает минимальное напряжение холостого хода.

Печатную плату разработал не очень маленькую - вы можете сделать поменьше. Собранное устройство:

Для холостого хода установил подстроечный резистор. Сам мотор обмотан изолентой для удобства держания его в руке. С прошлым мотором схема работала некорректно.

А вот отверстия сделанные минидрелью под управлением этой схемы.

Схемы и конструкции регуляторов оборотов для микродрели радиолюбителя

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “ “

В этой статье мы рассмотрим радиолюбительскую схему облегчающую работу с микродрелью – регулятор оборотов микродрели . Схема проста по исполнению и доступна начинающим радиолюбителям.

Со сверлением отверстий в печатных платах сталкивается практически каждый радиолюбитель . Для этого применяют микродрель из электродвигателя постоянного тока с цанговым зажимом для сверл. Предлагаемый узел управления двигателем микродрели прост, не содержит дефицитных деталей и доступен для повторения начинающему радиолюбителю .

В исходном состоянии, после подачи напряжения питания, сверло вращается с минимальной частотой – 100 оборотов в минуту. В таком режиме дрель не перегревается и в тоже время довольно просто попасть в центр. При нажатии на сверло дрель быстро набирает обороты до номинальной частоты вращения, начинается сверление. По его завершению, когда сопротивление материалы платы падает, обороты автоматически уменьшаются до “холостых”.

Схема управления содержит выпрямитель на диодах VD1-VD4, сглаживающих конденсаторах С1 и С3 и два канала управления дрелью. Первый выполнен на интегральном стабилизаторе DA1, второй на транзисторах VT1, VT2. Назначение первого – поддерживать на нагрузке около 2,5 вольт. Ток двигателя протекает через датчик тока на резисторе R1. Падения напряжения на этом резисторе в отсутствии механической нагрузки двигателя недостаточно для открывания транзистора VT1. С началом сверления ток двигателя растет. Как только напряжение на резисторе R1 достигнет приблизительно 0,6 В, транзистор VT1 и вместе с ним VT2 открываются, подключая двигатель к выпрямителю. Для ограничения напряжения падения на датчике тока применен диод VD5. Конденсатор С2 служит для небольшой задержки перехода на “холостой” режим. Стабилизатору DA1 и транзистору VT2 требуются теплоотводы.

Детали. В конструкции можно применить практически любые аналогичные транзисторы с допустимым напряжение коллектор-эмиттер не менее 35 В и с током коллектора для VT1 не менее 100 мА.

Настройка. Напряжение на двигателе без нагрузки можно изменить резистором R3. Его сопротивление можно рассчитать по формуле:

U=1,25(1+R3/R5)+0,0001*R3-Uvd6, где U- требуемое напряжение на двигателе а Uvd6 – падение напряжение на диоде.

R1=0,6*Ixx/2, где Ixx – ток холостого хода.

Здоровья всем читателям Муськи!
Благодаря этому замечательному сайту обзавелся множеством полезных вещей и знаний и в ответ решил написать первый отчет о недавно разработанном устройстве. В процессе разработки устройства столкнулся с рядом проблем и успешно их разрешил. Возможно, кому-то из коллег-новичков описание некоторых решений поможет в творчестве.
Для изготовления печатных плат обзавелся микродрелью и стойкой для нее, превращающей дрельку в сверлильный микростанок. Необходимость этого возникла после кучки переломанных сверл 0.5-1мм при использовании в шуруповерте и китайском дремеле. Но, как оказалось, пользоваться таким инструментом без регулятора оборотов невозможно. Регулятор решил сделать самостоятельно, попутно получив новые знания.

Радиолюбительский опыт у меня небольшой. В детстве по книге Борисова собрал несколько приемников, да моргалок на мультивибраторах. Потом пошли другие увлечения и дела.
А тут по случаю заметил Arduino, лихо наваял макетов метеостанций, роботов, и захотелось автоматизировать при помощи микроконтроллеров все, до чего дотянусь. Размеры контроллеров шли по убыванию размеров и облегчению встраивания – Arduino UNO, Arduino Pro Mini, потом кучка ATMega328P, и для самых мелких и простых устройств приобрел ATtiny85.
Тиньки покупал более года назад и они лежали и ждали свой очереди.

Скриншот заказа

(там еще термоусадка в заказе была, потому общая цена выше)

МК приехали как обычно в пакете с пупыркой, сами кучкой в отдельном полиэтиленовом пакетике. Лучше бы конечно в жестком коробке или в пенке, но и так ничего не погнулось и все рабочие.

Поначалу паял схемки на макетных платах, но почитав про ЛУТ, понял, что вполне реально и гораздо удобнее все собирать на нормальных печатных платах.
Также понемногу начал собирать полезный инструмент, среди которого оказалась микродрелька МД-3 с цанговым патроном и станочком для сверления мелких отверстий. Можно было бы конечно купить только цангу, а двигатель откуда-нибудь выковырять, но решил приобрести готовое в местном магазине.

Печатаем на лазернике рисунок на глянцевой фотобумаге Lomond для струйной печати. Но совать в новенький принтер совсем не предназначенную для него бумагу было стремно. Нашел в сети предупреждения, что глянцевое покрытие струйной бумаги может расплавиться, прилипнуть к печке и угробить принтер. Для уверенности провел эксперимент - покатал по поверхности этой бумаги нагретый до 200С паяльник (точную температуру печки так и не нашел, но около того), бумага чуть покоробилась, но ничего не плавилось и не прилипало - значит можно и в принтер.

Наутюжил рисунок на плату, смыл бумагу. На плате остался весьма качественный рисунок проводников и прилипший глянцевый слой бумаги. Автор технологии рекомендовал удалять его не сильно липкой изолентой, но как я ни старался, либо глянец ничуть не удалялся, либо вместе с ним отрывались проводники. Надписи тоже сразу на изоленту перешли. Намучившись, взял шило, и, процарапав между проводниками, содрал почти весь глянец. Дело тонкое и утомительное, надо что-то придумывать. Потом, делая вторую и третью платы, искал способ избавиться от проклятого глянца, но печать ни на журнальной странице, ни на основе самоклейки не давали такого качества рисунка, дорожки расплывались или отваливались. Но зато понял, что и глянец фотобумаги счищать под ноль не обязательно - достаточно хоть чуть процарапать между дорожками для доступа раствора к меди, а местами стравилось и без царапин, сквозь глянец.

Травить медь решил раствором перекиси водорода и лимонной кислоты как наиболее доступным составом. Возможные варианты химии для травления с расчетами можно посмотреть вот здесь

Перекись взял из аптечки, куплена была года 3 назад, срок годности вышел года 2 как, думал уже выдохлась и работать вообще не будет. Однако ошибся, плату протравило весьма бодро - минуты за три. Вот результат:

Одна дорожка пострадала от царапания шилом, ее восстановил откусанным выводом резистора. Плюс незначительные прорехи от попытки применения изоленты. Надо обзавестись подходящим маркером, а пока где смог подмазал лаком.

Плату залудил паяльником с применением оплетки. Напаял детали.

Высокие латунные стойки вкрученные в друг друга с обоих сторон платы через крепежные отверстия – удобная штука, можно плату без корпуса во время монтажа и отладки ставить на стол любой стороной не опасаясь чего либо помять или замкнуть.

Из наиболее трудоемкого было подлезть и припаять выводные светодиоды со стороны проводников. В качестве лицевой стороны решил использовать сторону пайки, т.к. на ней высота деталей гораздо меньше, а пропуск сквозь плату вала переменного резистора уменьшает его длину до нужной.

Конденсатор C2 на схеме подключенный к Reset запаивать не стал, т.к. он хоть и повышает надежность запуска устройства, но при перепрошивке МК может помешаться.

Микроконтроллер запаивал в последнюю очередь, перед этим подключив плату к БП и убедившись, что ничего сразу не выгорит и стабилизатор выдаст штатные 5В. Ничего не задымилось и потому подключаем на штырьки ICSP программатор и заливаем тестовую прошивку.

Прошивку для устройства будем писать в знакомой многим среде программирования Arduino, предварительно добавив в нее поддержку микроконтроллеров ATtiny, скачав и распаковав их в папку Arduino/hardware.

Тестовый скетч (приводить смысла не вижу) просто считывал состояния входных сигналов и отображал их на имеющихся выходных с подключенными светодиодами. Т.к. входных у нас 4 канала, а выходных только 2, пришлось провести проверку в несколько этапов.

Все заработало как и ожидалось, за исключением одного - не читалась кнопка, подключенная к одному каналу с зеленым светодиодом, а светодиод горел заметно ярче красного. Замеры тестером показали, что в состонии PB0 в качестве выхода через светодиод течет более 20мА и на нем падает всего 2.1В. А в состоянии входа с внутренней подтяжкой на ноге всего 1.74В при отпущеной кнопке и 0.6В при нажатой. Неудивительно, что постоянно читается 0. Низковольтный зеленый светодиод даже не светясь при протекании микроамперного тока просаживал напряжение на ноге. Теперь понятно для чего в исходной статье последовательно подключали 2 светодиода.

Но ставить второй светодиод светить внутрь коробки тупо в качестве балласта (и на лицевой панели 2 одинаковых тоже не нужны) показалось несколько кривым решением. Задумался как еще можно приподнять напряжение в цепи светодиода и вспомнил про ВАХ стабилитрона. Если подключить последовательно со светодиодом встречно ему стабилитрон на 2В (чтобы работал штатно, на обратной ветви ВАХ), то получится как раз то, что нам надо. Когда горит светодиод на токе 10мА - стабилитрон пробивается и не мешает протеканию тока, а лишь стабилизирует падающее на нем напряжение на заданном уровне. Нужно лишь заменить токоограничивающий резистор, из расчета, что нужно уже подавить напряжение Uрез=5В-2.1В-2.0В=0.9В на 10мА, т.е. R=90 Ом. А когда нога переключена на вход с подтяжкой - благодаря крутизне ветви ВАХ до момента пробоя перехода, стабилитрон эквивалентен высокоомному резистору и на нем упадет опять же около 2В, подняв напряжение на ноге МК при отпущеной кнопке до 4В, что уже прочитается как TRUE. При нажатии кнопки нога окажется подтянутой к 5В внутренним резистором сопротивленим около 40КОм (по моим расчетам), а к земле - резистором 5КОм (который зашунтирует цепь светодиода), т.е. на ней будет те же 0.6В и считается FALSE.
Подпаял стабилитрон навесом последовательно с резистором и кнопка заработала как надо.

Теперь настала очередь проверки работы ШИМ и тут тоже возникли проблемы. Стандартная ардуинская команда AnalogWrite(нога, заполнение) работать не желала. Значит что-то не так с библиотекой для тиньки. Полез шерстить даташит на МК и просторы интернета.

Выяснилось интересное:
- на выводы 5, 6 (PB0, PB1) могут быть выведены 2 канала ШИМ (OC0A, OC0B) работающие каждый со своей уставкой заполнения (но одинаковой частотой) от Таймера 0;
- на выводы 2, 3 (PB3, PB4) может быть выведен третий канал ШИМ работающий от Таймера 1, причем на ногу 3 может быть выведен прямой сигнал ШИМ (OC1B), а на ногу 2 - его же инверсная версия (/OC1B). Но вывод идет либо только на 3 ногу, либо на обе сразу. А нам надо ШИМ на 2 ноге, хотя бы инверсный (программно его инвертируем обратно), так что придется конфигурировать вывод на 2 и 3 ноги, и на 3 сигнал не пройдет только потому, что она объявлена входом.

Так вот, насколько я понял, в пакете поддержки ATtiny для Ардуино канал ШИМ от Таймера 1 может выводиться только на ногу 3. Видимо вывод его же инверсной версии посчитали излишеством. Придется сконфигурировать таймер и ШИМ самостоятельно (см. код, функция PWM3_init), вместо использования AnalogWrite.

Еще заметил, что при перенастройке Таймера 1 сбивается работа функции millis() – оказывается, по умолчанию для внутренних часов используется Таймер 1. Но можно перенастроить время на Таймер 0 при помощи макроопределения в файле Arduino\hardware\tiny\cores\tiny\core_build_options.h
/* For various reasons, Timer 1 is a better choice for the millis timer on the "85 processor. */ #define TIMER_TO_USE_FOR_MILLIS 0
Чем мы и воспользуемся, поскольку Таймер 0 в этом проекте как раз полностью свободен.

Также возник вопрос по диапазону уставки оборотов, читаемой с переменного резистора. Автор исходной схемы добавил последовательно с переменником 10K постоянный резистор 36K, видимо из расчета чтобы код АЦП вписался в диапазон 0-255. Реально получилось 0-230, причем максимум плавал. А хотелось бы именно 0-255 для соответствия полной шкалы уставки с 8-битным ШИМом. Для этого я выпаял постоянник и заменил перемычкой на +5В, АЦП стал читать весь диапазон, а 4 младших бита отбрасываем программно. И зачем нужна была лишняя деталь?

После тестовых испытания каналов ввода вывода загружаем в микроконтроллер боевую прошивку, написанную на С в среде Arduino по мотивам исходников на Бейсике автора исходной схемы.

Текст программы

// Attiny85 at 1MHz // Не забыть задать таймер 0 для millis и др! // Arduino\hardware\tiny\cores\tiny\core_build_options.h -> TIMER_TO_USE_FOR_MILLIS 0 #include // Подключения #define MODE_LED_PIN PIN_B0 #define MODE_BUT_PIN MODE_LED_PIN #define PWM_LED_PIN PIN_B3 #define AM_PIN PIN_B1 #define SP_PIN A1 #define CUR_PIN A2 // Состояния #define MODE_MANUAL 0 #define MODE_WAITING 1 #define MODE_SETUP_XX 2 #define MODE_SETUP_MAX 3 #define MODE_START 4 #define MODE_DRILLING 5 #define MODE_STOP 6 // Переменные byte Mode = MODE_MANUAL; byte ModeLedVal = LOW; byte SetPoint = 0; int CurrentFiltered = 0; byte CurrentU8 = 0; byte AMButton; byte AMButtonFlt = LOW; static byte ModeButton; static byte ModeButtonFlt = HIGH; // начальные значение для static byte ModeButtonOld = LOW; // исключения срабатывания при старте static byte SetupStep = false; unsigned long BlinkFromMs; unsigned long StartFromMs; unsigned long ModeFromMs; byte W, W0, W1, W2, Wxx, Wmax, Uxx, Uon, Uoff; void PWM3_init() { // Настройка ШИМ на PB3 (pin 2) используя Таймер 1 TCCR1 = _BV (CS11) | _BV (CS10); // prescaler /4 GTCCR = _BV (COM1B0) | _BV (PWM1B); // clear OC1B on compare OCR1B = 255; // начальное заполнение 0% (используем инверсный выход!) OCR1C = 255; // частота ШИМ = 1КГц (1 000 000 /4 /256) } void analogWrite_PB3(uint8_t duty_value) { // analogWrite на PIN_B3 OCR1B = 255-duty_value; // заполнение 0-255 (0-100%) (используем инверсный выход!) } byte ScanButton(void) { // Чтение кнопки подключенной к одному выходу со светодиодом // Ускоренная версия с восстановлением выхода и без отключений ШИМ byte value,port_bak; port_bak = PORTB; // сохранить выход DDRB &= ~(1<interval)){ \ outvar = varname;\ }\ }\ else {\ __lastChange_##varname=millis();\ } // Инициализация void setup() { pinMode(MODE_LED_PIN, OUTPUT); // основное состоние - индикация pinMode(PWM_LED_PIN, OUTPUT); PWM3_init(); // восстанавливанием настройки из EEPROM если они там есть if (EEPROM.read(11)==0xAA) { Wxx = EEPROM.read(0); Wmax = EEPROM.read(1); Uon = EEPROM.read(2); Uoff = EEPROM.read(3); } else { // значения по-умолчанию Wxx = 1; Wmax = 255; Uon = 255; // исключает старт до проведения настройки Uoff = 0; } // Плавный разгон до холостого хода или ручной настройки if (digitalRead(AM_PIN)==HIGH) W0 = Wxx; else { W0 = 255- (analogRead(SP_PIN) >> 2); // 0-255, переменный резистор у нас инверсным получился } W1 = 0; for(W=0 ; W<=W0; W++) { analogWrite_PB3(W); W1 = W1 + 4; delay(W1); } delay(800); Mode = MODE_WAITING; } // Рабочий цикл void loop() { // Индикация текущего режима морганием switch (Mode) { case MODE_MANUAL: ModeLedVal = LOW; // выключено break; case MODE_WAITING: (ModeLedVal==HIGH) ? ModeLedVal=LOW: ModeLedVal=HIGH; // в полнакала break; case MODE_START: case MODE_DRILLING: case MODE_STOP: ModeLedVal = HIGH; // на полную break; case MODE_SETUP_XX: if ((millis()-BlinkFromMs > 400)) { // редко (ModeLedVal==HIGH) ? ModeLedVal=LOW: ModeLedVal=HIGH; BlinkFromMs = millis(); } break; case MODE_SETUP_MAX: if ((millis()-BlinkFromMs > 100)) { // часто (ModeLedVal==HIGH) ? ModeLedVal=LOW: ModeLedVal=HIGH; BlinkFromMs = millis(); } break; } digitalWrite (MODE_LED_PIN, ModeLedVal); // Тумблер Auto/Manual, в Auto размыкается и читается HIGH AMButton = digitalRead(AM_PIN); Debounce(AMButton, AMButtonFlt, 200); // Кнопка настройки, читается спецпроцедурой т.к. совмещена со светодиодом, при нажатии читается LOW ModeButton = ScanButton(); Debounce(ModeButton, ModeButtonFlt, 200); SetupStep = (ModeButtonFlt==LOW) && (ModeButtonOld==HIGH); ModeButtonOld = ModeButtonFlt; // Крутилка SetPoint = 255- (analogRead(SP_PIN) >> 2); // 0-255, переменный резистор у нас инверсным получился // Ток мотора // Основной фильтр RC-цепочка 36K+68nF (постоянная времени 2.5мс, частота среза 65Гц) // но на всякий дополним программным // БИХ-фильтр НЧ первого порядка y(i) = y(i-1) + alpha*(x(i)-y(i-1)) // (он же Экспоненциальное скользящее среднее, EMA) // в фильтре вместо float используем повышенную точность int, для чего сдвигаем влево на свободные 5 бит (знак еще пригодится) // умножение на дробный коэффициент alpha заменяем сдвигом вправо // (6 = /64 = *0.016) 100 циклов - 80% значения, 200 циклов - 96% значения, 369 циклов - 99.6% значения // (5 = /32 = *0.031) 50 циклов - 80% значения, 100 циклов - 96% значения, 179 циклов - 99.6% значения // (4 = /16 = *0.063) 25 циклов - 80% значения, 50 циклов - 96% значения, 90 циклов - 99.6% значения // (3 = /8 = *0.125) 12 циклов - 80% значения, 25 циклов - 96% значения, 45 циклов - 99.6% значения // период работы = АЦП 110мкс + программа = 0,2мс // постоянная времени = 8*0,2мс = 1,6мс, частота среза 625Гц CurrentFiltered = CurrentFiltered + (((analogRead(CUR_PIN) << 5) - CurrentFiltered) >> 3); // для простоты использования приводим к 0-255 // (сдвиг обратно на 5 бит и 2 старших отбрасываем т.к. все интересное (холостой ход) <1В) CurrentU8 = byte (CurrentFiltered >> 5); // если >1В чтобы не перепутать с малыми if ((CurrentFiltered >> 5) & 0x7F00) CurrentU8=255; // Автомат состояний switch (Mode) { case MODE_MANUAL: // Ручное регулирование крутилкой analogWrite_PB3(SetPoint); if (SetupStep) Mode = MODE_SETUP_XX; if (AMButtonFlt==HIGH) { // При переходе в автомат притормозим analogWrite_PB3(Wxx); StartFromMs = millis(); Mode = MODE_STOP; } break; case MODE_WAITING: // Ждем роста тока if (CurrentU8 > Uon) { // Запуск StartFromMs = millis(); analogWrite_PB3(Wmax); Mode = MODE_START; } if (SetupStep) Mode = MODE_SETUP_XX; if (AMButtonFlt==LOW) Mode = MODE_MANUAL; break; case MODE_START: // Раскрутка if (millis()-StartFromMs > 300) Mode = MODE_DRILLING; if (AMButtonFlt==LOW) Mode = MODE_MANUAL; break; case MODE_DRILLING: // Сверлим, ждем падения тока if (CurrentU8 < Uoff) { // Тормозим analogWrite_PB3(Wxx); Mode = MODE_STOP; } if (AMButtonFlt==LOW) Mode = MODE_MANUAL; break; case MODE_STOP: // Тормозим и ждем пока выйдем на ток ХХ if (CurrentU8 < Uon) { // Замедлились if (millis()-StartFromMs > 300) // надежно Mode = MODE_WAITING; } else { StartFromMs = millis(); } if (AMButtonFlt==LOW) Mode = MODE_MANUAL; break; case MODE_SETUP_XX: // Настройка холостого хода Wxx = SetPoint; analogWrite_PB3(Wxx); if (SetupStep) { Uon = byte(1.1 * CurrentU8); EEPROM.write(0,Wxx); EEPROM.write(2,Uon); Mode = MODE_SETUP_MAX; } break; case MODE_SETUP_MAX: // Настройка макс.оборотов Wmax = SetPoint; analogWrite_PB3(Wmax); if (SetupStep) { Uoff = byte(1.1 * CurrentU8); EEPROM.write(1,Wmax); EEPROM.write(3,Uoff); EEPROM.write(11,0xAA); // Тормозим analogWrite_PB3(Wxx); StartFromMs = millis(); Mode = MODE_STOP; } break; default: Mode = MODE_WAITING; return; } }

Подключаем в качестве шунта 5 ваттный резистор 2.2 Ом. Для защиты схемы от индуктивных выбросов напряжения на заднем фронте ШИМ подключаем параллельно мотору диод Шоттки SS34, а для подавления помех от коммутации обмоток – конденсатор 100нФ. И начинаем испытания по управлению мотором дрели.

Сразу достает зубодробильный вой ШИМа на 4КГц (1МГц/256). Добавляем настройку делителя /4 - сразу полегчало, хотя писк никуда не делся, но 1КГц почему-то переносится гораздо легче даже при продолжительной работе.

В ручном режиме обороты мотора нормально регулируются 0-100%, а в автоматическом АЦП цепи обратной связи все время читает MAX значение и ничего не работает. Попутно замечаю, что плата громко пищит даже при отключенном моторе. WTF?

Берем тестер, откапываем осциллограф и начинаем изучать, что же мы выдаем и чего получаем. И роняем челюсть. На шунте вместо пологих волн тока через индуктивность в начале импульсов ШИМ видим иголки в десятки вольт. Значит, через шунт течет импульсный ток в десяток ампер! Причем даже при отключенном двигателе. Не удивительно, что плата зазвенела. Но что же замыкает цепь без двигателя? Крошечный конденсатор 100нФ! Помехи при коммутации обмоток он может и подавит, а пока устраивает кратковременное КЗ на каждом периоде ШИМ! Вывод - помехоподавлящий конденсатор не совместим с ШИМ управлением и контролем с помощью шунта, надо убирать.

И тут до меня доходит, что эти высоковольтные выбросы идут почти прямо на АЦП тиньки (т.к. тут амплитудный детектор, то конденсатор на ноге заряжается до максимального напряжения в иголке и благополучно хранит его, т.к. разряд только через утечку диода). Тинька вроде пока помирать не собирается, но что с ее ногой? Приборы показывают постоянное напряжение на ноге 5.2В, выше напряжения питания, но куда делось остальное? Вспоминаем - для борьбы с перенапряжениями в нем есть специально обученные диоды на «+» и «-« питания, стравливающие излишек в БП. Но встроенные диоды хилые и сильно рассчитывать на них не стоит.

Убираем чертов конденсатор, меряем ногой напряжения - работает! Надежные МК делает Atmel! Видимо спасло, что емкость конденсаторов невысока была, немного заряда прокачивали.

Без конденсатора иголки пропали, плата перестала музицировать, нога вроде реально меряет амплитуду тока ШИМ импульса. Запускаем процедуру настройки и пробуем сверлить. Вроде все как надо - при нагрузке добавляет обороты, при выходе сверла сбрасывает. Но не только - несколько раз в минуту самопроизвольно без нагрузки разгоняется и тормозится. Почему непонятно, приборы ничего не показывают. То ли нога подгорела, то ли емкость проводов генерит незаметные иголки как тот кондер, то ли помехи от того же коллектора лезут.

Тут решил бороться с проблемой кардинально, ибо обратил внимание, что больше ни в одной схеме пиковый детектор не используется. Наоборот, везде контролируется интегральное значение тока, пропущенное через RC-фильтры. И такие измерения как раз нечувствительны к помехам в виде единичных выбросов. Меняем диод на резистор - и амплитудный детектор превращается в ФНЧ.

Изменяемое АЦП напряжение упало сразу на порядок - действующее напряжение гораздо ниже амплитудного в случае сигнала в виде пологих волн с паузами между ними. Ловить пришлось напряжение около 0.2 В. Можно конечно было увеличить сопротивление шунта, но для того ли мы городили ШИМ, чтобы греть атмосферу. А еще при большом заполнении ШИМ и нагрузке на мотор можно получить перенапряжение. Потому придется работать с низким U холостого хода.

Реакция на нагрузку похоже тоже замедлилась. Разгон начинается примерно через полсекунды, но большой проблемы в этом не вижу - как раз сверло выставится и пройдет медь на малых оборотах. И больше никаких ложных стартов. Можно работать.

Финальная схема устройства:

Устройство было смонтировано в корпусе, в роли которого выступила герметичная электромонтажная «Коробка Тусо распаечная пластиковая без сальников 120х80х50 мм, IP55 серая 67052 Рувинил Россия». Хотелось найти более плоскую, но ничего типа 110*60*30 не нашел. Чтобы не разводить гирлянды на столе, скрутил регулятор с БП в единое целое. Кирпич получился знатный, но нам его и не в кармане носить. И хотя после сверления пары десятков отверстий, сколько-нибудь заметного наощупь нагрева ключевого полевика, шунта и стабилизатора заметно не было, насверлил немного вентиляции на дне и задней стенке.

С тех пор станочек с регулятором участвовал в создании еще 2 плат (сколько ему потребовалось сверлить можете глянуть по словам «AVR Fusebit Doctor». Его работой весьма доволен.

Еще хочу отметить, что твердосплавные сверла с Али имеют хвостовик 3.2 мм, а цанги были только 3.0 и 3.5 - в одну сверло не лезет, а в другой не зажимается. Намотал на сверло медной проволоки и кое-как вставил в 3.5 мм, но некрасиво. Если кто встречал цангу на 3.2 диаметром 6 мм (везде разве что дремелевские, со сточенным до 5мм хвостом), подскажите.

При смене сверл процедуру настройки приходится проходить заново – видимо на токе двигателя сказывается разный момент инерции «тощего» обычного сверла и твердосплавного с утолщенным хвостовиком. Но это делается быстро и не напрягает. Желающие могут добавить в прошивку сохранение профилей сверл:)

Неоднократно встречал совет сверлить платы под слоем воды, чтобы не дышать стеклянными опилками. У меня не получилось. Точно спозиционировать сверло, когда оно высоко, мешает преломление в воде, глазомер косячит. А когда сверло входит в воду, начинает идти рябь и вообще ничего не видно. Надо что ли остановленную дрель выставлять, а потом включать? В итоге, миску с водой просто поставил рядом и периодически макаю в нее плату – чтобы смочить и смыть опилки. В этом случае опилки сырые и тоже не летят, собираются конусом над отверстием.

И еще одно лирическое отступление, про мелкий крепеж.

В устройство решил поставить разъем питания типа «DS-225, Гнездо питания на панель». Для его крепления требовались винтики с гайками с резьбой 2.5мм. В кладовке ничего подходящего не нашлось, а тут еще вспомнил, что в другое поделие 2мм винтики требуются. Значит стоит пополнить коллекцию крепежа, чтобы в следующий раз ради гаечки на другой конец области не лететь. В строительных магазинах ничего меньше M3 не попадалось, значит надо искать специализированные.

Первым относительно удобным магазином оказался сетевой
Внутри глаза разбежались от всяких полезностей, но вот незадача – самые малые винтики были только M2.5 одной длины, а вот гаек и шайб к ним нет и не бывает! Впечатлила продажа гаечек поштучно за 2р/шт и ссыпание всего купленного в один мешок-майку (мелких пакетиков для разных размеров не было). Опять же накладно брать про запас разных размеров.

Выручил другой магазин крепежа –
Вот там есть реально все в наличии, от М1.6, с разным шлицем и головой, с продажей поштучно и на вес, и по цене на порядок ниже предыдущего конкурента. Вот только надо сразу ехать в магазин-склад на ул.Плеханова, а то я поначалу зашел в магазин около метро Перово и сильно удивился озвученной цене. И выяснилось, что у них исключительно нержавейка, а за обычным крепежом надо ехать на перекладных в промзону.

Планирую купить +67 Добавить в избранное Обзор понравился +76 +152

Сегодня невозможно найти человека, который бы не знал о существовании электрической дрели. Многим приходилось пользоваться этим инструментом. Но как устроена эта незаменимая в хозяйстве вещь, известно далеко не каждому.

Внутри корпуса дрели расположен электродвигатель, система его охлаждения, редуктор, регулятор оборотов дрели. О работе регулятора оборотов дрели стоит поговорить несколько подробнее. Все детали во время работы изнашиваются, особенно подвержена этому процессу кнопка включения дрели. А с ней непосредственно связана система регулировки оборотов.

Назначение регулятора оборотов

Регулятор оборотов современной электрической дрели располагается внутри кнопки включения прибора. Достичь таких малых размеров позволяет микропленочная технология, по которой он собран. Все детали и сама плата, на которой расположены эти детали, отличаются малыми размерами. Основная деталь регулятора — симистор. Принцип его работы состоит в изменении момента замыкания цепи и включения симистора. Происходит это так:

После включения кнопки симистор получает на свой управляющий электрод напряжение, имеющее синусоидальную форму.
Симистор открывается, и ток начинает течь через нагрузку.

При большей амплитуде управляющего напряжения симистор включается раньше. Амплитуда управляется с помощью переменного резистора, который соединен с пусковым курком дрели. Схема подключения кнопки в разных моделях может быть немного разной. Только не стоит путать регулятор оборотов с устройством управления реверсом. Это совершенно разные вещи. Иногда они могут размещаться в разных корпусах. Регулятор оборотов может предусматривать подключение конденсатора и обоих проводов от розетки.

Вернуться к оглавлению

Использование дрели в качестве станка

Рисунок 1. Типовая схема регулятора оборотов дрели.

Ручная дрель может применяться нестандартно. На ее основе делают разнообразные станки: сверлильный, шлифовальный, циркулярный и другие. В таких станках функция регулирования оборотов является очень важной. У большинства бытовых дрелей обороты регулируются кнопкой пуска аппарата. Чем сильнее она нажата, тем выше обороты. Но фиксируются они только на максимальных значениях. Это в большинстве случаев может оказаться существенным недостатком.

Можно выйти из данной ситуации путем самостоятельного изготовления выносного варианта регулятора оборотов. В качестве регулятора вполне можно применить диммер, который обычно применяют для регулировки освещенности. Схема регулятора довольно проста и представлена на рис. 1. Для его изготовления нужно к розетке присоединить провода разной длины. Длинный провод другим концом присоединяется к вилке. Остальное собирается по схеме. Рекомендуется использовать дополнительный автоматический выключатель, который отключит устройство в случае аварии.

Самодельный регулятор оборотов готов. Можно выполнить пробный пуск. Если он работает нормально, можно поместить его в подходящего размера коробку и закрепить на станине будущего станка в удобном месте.

Вернуться к оглавлению

Ремонт кнопки с регулятором оборотов

Рисунок 2. Схема регулятора оборотов для микродрели.

Ремонт кнопки представляет собой довольно непростой процесс, требующий определенных навыков. При открытии корпуса некоторые детали могут просто выпасть и потеряться. Поэтому в работе нужна осторожность. В случае неполадок обычно выходит из строя симистор. Стоит эта деталь очень дешево. Разборка и ремонт происходят в следующем порядке:

Разобрать корпус кнопки.
Промыть и прочистить внутренности.
Снять плату с находящейся на ней схемой.
Выпаять сгоревшую деталь.
Впаять новую деталь.

Разобрать корпус очень просто. Нужно отогнуть боковины и вывести крышку из фиксаторов. Делать все нужно аккуратно и осторожно, чтобы не потерять 2 пружинки, которые могут выскочить. Чистить и протирать внутренности рекомендуется спиртом. Зажимы-контакты в форме медных квадратиков выдвигаются из пазов, плата легко снимается. Сгоревший симистор обычно хорошо виден. Осталось выпаять его и впаять на его место новую деталь. Сборка регулятора производится в обратном порядке.

Возможно, будет полезно почитать: