Регулятор оборотов минидрели

Сверление печатных плат — настоящая головная боль для электронщика, но наше новое устройство поможет ее немного смягчить. Это простое и компактное дополнение к минидрели позволит продлить жизнь двигателю и сверлам. Схема, плата, инструкции по настройке, видео — все в статье!

Для чего нужен регулятор оборотов

Обычно минидрели строятся на базе обычных двигателей постоянного тока. А обороты таких двигателей зависят от нагрузки и приложенного напряжения. В результате на холостых оборотах двигатель раскручивается очень сильно, а в моменты сверления обороты двигателя плавают в большом диапазоне.

Если снижать напряжение на двигателе, когда не нем нет нагрузки, можно добиться увеличения ресурса как свёрл, так и самих двигателей. Кроме того, даже точность сверления повышается. Самый простой способ добиться этого — измерение тока, потребляемого двигателем.

В интернете много схем подобных регуляторов, но большинство из них используют линейные регуляторы напряжения. Они массивные и требуют охлаждения. В соавторстве с TinyElectronicFriends ^[1] нам захотелось сделать компактную плату на базе импульсного стабилизатора, чтобы она могла быть просто «надета» на двигатель.

Схема

ШИМ-регулятор со встроенным ключом MC34063 регулирует напряжение на двигателе. Напряжение на шунте R7,R9,R11 усиливается операционным усилителем и через компаратор подается на вход обратной связи ШИМ-контроллера.

Если ток меньше определенного значения, то на двигатель подается напряжение, зависящее от настройки сопротивления RV1. То есть на холостых оборотах на двигатель будет подаваться только часть мощности, а подстроечный резистор RV1 позволит отрегулировать обороты при этом.

Если сигнал на выходе ОУ превысит напряжение на компараторе, то на двигатель будет подано полное напряжение питания. То есть при сверлении двигатель будет включаться на максимальную мощность. Порог включения задается резистором RV2.
Для питания ОУ используется линейный стабилизатор.

Все компоненты схемы будут рассеивать очень мало тепла и можно собрать ее полностью на SMD-компонентах. Работать она может при большом диапазоне питающих напряжений (в зависимости от сопротивления R6), не требует контроллеров и датчиков оборотов.

Печатная плата

Вся схема умещается на двухсторонней печатной плате диаметром 30мм. На ней всего несколько штук переходных отверстий и ее легко можно изготовить «в домашних условиях». Ниже в статье будут файлы для скачивания файла печатной платы для SprintLaout.

Перечень компонентов

Вот полный список всего, что потребуется для сборки:

1. Печатная плата (ссылка на файлы для изготовления в конце статьи)
2. U1 — MC34063AD, импульсный стабилизатор, SOIC-8
3. U2 — LM358, операционный усилитель, SOIC-8
4. U3 — L78L09, стабилизатор, SOT-89
5. D1,D3 — SS14, диод Шоттки, SMA — 2шт
6. D2 — LL4148, диод выпрямительный, MiniMELF
7. C1 — конденсатор, 10мкФ, 50В, 1210
8. C2 — конденсатор, 3.3нФ, 1206
9. C3,C4 — конденсатор, 4.7мкФ, 1206 — 2шт
10. C5 — конденсатор, 22мкФ, 1206
11. R1-R3,R7,R9,R11 — резистор 1 Ом, 1206 — 6шт
12. R4,R10 — резистор 22кОм, 1206 — 2шт
13. R5 — резистор 1кОм, 1206
14. R6 — резистор 10-27кОм, 1206. Сопротивление зависит от номинального напряжения используемого двигателя. 12В — 10кОм, 24В — 18кОм, 27В — 22кОм, 36В — 27кОм
15. R8 — резистор 390 Ом, 1206
16. RV1,RV2 — резистор подстрочный, 15кОм, типа 3224W-1-153 — 2шт
17. XS1 — клемма, 2 конт, шаг 3,81мм

Также мы сделали на 3D-принтере кольцо-ограничитель, для удобной установки на двигатель. Ссылка для скачивания STL-файла для скачивания в конце статьи.

Сборка и настройка

Собирается все достаточно просто. Контактные площадки нарисованы под ручную пайку.
Стоит начинать сборку самой платы с установки всех компонентов на стороне платы без подстроечных резисторов, а затем на обратной стороне. Клемму проще устанавливать в последнюю очередь. Номинал R6 подбирается в соответствии с номинальным напряжением вашего двигателя. В этом устройстве важно контролировать положение ключа на микросхемах и полярность диодов. Все остальные компоненты не полярные.

Между платой и двигателем над установить проставку, чтобы плата не касалась двигателя. Сама плата надевается прямо на ламели двигателя. Несколько раз проверьте полярность подключения двигателя, чтобы он крутился в правую сторону, а затем припаяйте контакты.

Контакты для подачи напряжения, на вход платы подписаны «GND» и "+36V". Минус источника входного напряжения подключается к контакту «GND», а плюс к "+36V". Напряжение источника питания должно совпадать с номинальным напряжением двигателя.

Настройка регулятора очень проста:

1. Установить резистором RV2 порог срабатывания регулятора на максимум
2. Установить резистором RV1 оптимальные обороты двигателя в режиме холостого хода
3. Установить резистором RV2 такой порог срабатывания, чтобы при появлении малейшей нагрузки, увеличивалось напряжение на двигателе

Видео

Эффект от использования сложно оценить по видео, но мы теперь всегда сверлим только с регулятором! Требуется лишь немного привыкнуть и следить чтобы сверла были хорошо заточены. И, конечно, его можно в любой момент просто включить на максимум на всегда.

Ссылки

Ссылки для скачивания всех необходимых файлов вы можете найти на основной странице проекта ^[2].
Спасибо за проявленный интерес!

Автор: Грищенко Сергей Сергеевич

Источник ^[3]