Принцип работы электродрели с регулировкой скорости. Как сделать плавный пуск и регулятор оборотов для болгарки. Болгарки с регулятором оборотов: примеры на фото

В восьмидесятых годах прошлого века в журнале «Радио» была помещена принципиальная схема регулятора частоты вращения (числа оборотов) дрели, перепечатанная из болгарского журнала по радиоэлектронике. Детали на этой схеме были зарубежного производства. В 1985 году этот регулятор оборотов дрели мной был изготовлен из отечественных деталей и исправно работает до сих пор.

В настоящее время импортные и отечественные дрели выпускают с регуляторами числа оборотов, однако на руках имеется много дрелей раннего выпуска, у которых изменение числа оборотов не предусмотрено, что, понятно, снижает эксплуатационные возможности дрели.

На рис. 1 приведена схема регулятора числа оборотов дрели, изготовленного в виде отдельного блока и пригодного, как показали испытания, для любых дрелей мощностью до 1,8 кВт, а также для любых устройств, в которых применен коллек-

торный двигатель переменного тока, например, в углошлифовальных машинах, так называемых болгарках. Отечественные детали регулятора я подбирал для своей дрели марки С480Б (п=650 об/мин, мощность 270 Вт, напряжение 220 В).

Резисторы:

R, - 7 кОм (собран из двух параллельно соединенных резисторов номиналом 12 кОм и 18 кОм, тип МЛТ2, мощность по 2 Вт\

R 2 - 2,2 кОм тип СП переменный, мощность 1 Вт;

R 3 - 51 Ом тип МЛТ, мощность 0,125 Вт;

Конденсатор С, - 2 мкФ (фактически собран из двух последовательно включенных конденсаторов емкостью по 4 мкФ, тип МБГО-2, рабочее напряжение 160 В).

Диоды: VD1 и VD2 - тип Д7Ж (прямой ток 300 мА и обратное напряжение U^p = 400 В). Аналогичные параметры имеют диоды Д226, Д237Б, КД-221В, МД226.

Тиристор VT1 - тип КУ202Н (обратное напряжение U^ = 400 В, ток в открытом состоянии J oc = 10 А). Такие же параметры имеют тиристоры 2У202М, 2У202Н, КУ202М.

Ремонт дрели можно проводить и своими силами, главное, знать причины поломок и методы их «лечения». Сегодня мы расскажем о том, как выглядит схема подключения кнопки дрели, не обойдем вниманием и другие неисправности, благодаря чему вы будете являться счастливым обладателем работающего инструмента.

Если ваш инструмент стал работать хуже, или вовсе перестал выполнять свои прямые обязанности, пришло время диагностировать неисправности и постараться с ними справиться. Сначала проверяем провод на наличие повреждений и напряжение в розетке, для чего в нее можно включить любое другое устройство – телевизор или чайник.

Если вы осматриваете устройства, работающие от аккумулятора, их нужно проверить при использовании тестера – в этом случае напряжение, указанное на корпусе, должно иметь аналогичное значение с напряжением аккумулятора.

Если напряжение меньше, придется менять аккумуляторы на новые. Если аккумулятор нормально работает, электропитание в норме, ищите проблемы в аппаратной части. Самыми частыми поломками считают:

• Проблемы с работой двигателя;
• Износ щеток;
• Проблемы с работой кнопки.

Зная, как происходит подключение кнопки электродрели, можно быстро решить неисправность. Кроме того, проблема с работой дрели может возникать и из-за запыленности инструмента, ведь дрель «берет» и дерево, и кирпич, и другие материалы. А значит, вам следует позаботиться о том, чтобы очищать устройство после каждого использования – только так можно снизить риск сбоев в работе в связи с загрязненностью инструмента. Именно потому после того, как вы провели , сразу же чистите дрель.

К сожалению, чтобы проверить работоспособность инструмента, вам будет недостаточно тестера, что связано с тем, что большая часть кнопок устройства оснащены плавной регулировкой скорости, а потому обычный тестер может дать вам некорректные данные. В данном случае вам понадобится специальная схема подключения кнопки дрели. Часто в инструментах один провод соединен с клеммой, а потому одновременное нажатие на кнопку приводит к прозвону клемм. В том случае, если лампочка загорелась, с кнопкой все хорошо, а вот если вы замечаете неисправность – пришло время заменять кнопку.

Осуществляя замену, учитывайте, что схема может быть как простой, так и с реверсом. За счет этого проводить все работы по замене кнопки нужно исключительно по схеме, ничего не добавляя «от себя». Так, деталь должна подходить по размеру и соответствовать мощности инструмента. При этом подсчет мощности – достаточно простое занятие. Используем формулу P=U*I (с учетом, что мощность дрели равна 650 Вт), I = 2.94 А (650/220), а значит, и кнопка должна быть на 2.95 А .

Несмотря на то, что процесс этот является достаточно сложным, вы можете всю работу провести своими руками, соблюдая некоторые важные правила. Например, помните, что открытие корпуса может привести к тому, что все детали и плохо закрепленные запчасти просто выпадут из корпуса. Естественно, этого следует избежать, ведь потом будет достаточно сложно собрать устройство воедино. Для этого можно плавно поднять крышку, отметив точное расположение запчастей на бумаге.

Кнопка ремонтируется следующим образом:

1. Сначала подцепляются фиксаторы для кожуха, после чего он осторожно стягивается;
2. Все проржавевшие и потемневшие клеммы очищаются от нагара, для чего можно использовать спирт или наждачку;
3. Заново собираем инструмент, следя за тем, чтобы все детали устройства находились на своем месте, и проверяем работоспособность дрели – если ничего не поменялось, меняем деталь;
4. Регулятор оборота заливаем с помощью компаунда, а потому при выходе из строя детали просто ее заменяем;
5. Частой поломкой является стирание рабочего слоя под реостатом – его лучше не ремонтировать, просто зря потратите время, лучше приобрести новый и заменить.

Многих интересует, где взять подобную схему? Прежде всего, она должна идти вместе с инструментом при его покупке, однако если схемы нет, либо вы ее утеряли, придется поискать в интернете. Ведь только с ее помощью вы сможете провести ремонт грамотно, без ошибок. К слову, кнопка регулятора оборотов и кнопка реверсного управления расположены в разных местах, а потому и проверять их придется по отдельности.

Существует несколько причин поломок якоря или статора дрели. Прежде всего, это неграмотная эксплуатация устройства. Например, многие пользователи просто перегружают инструмент, осуществляя работу без перерыва. Это приводит к тому, что двигатель дрели не успевает «отдохнуть». Вторая причина кроется в плохом моточном проводе, которые часто встречаются в дешевых моделях. Именно потому поломки дешевых инструментов встречаются значительно чаще. Ремонт в этом случае нужно проводить с использованием специализированного инструмента. И будет лучше, если вы доверите эту работу профессиональным специалистам.

Однако если было решено осуществить ремонт своими силами, у вас обязательно возникнет вопрос – как всё сделать правильно? Как вы уже поняли, «страдает» поломками якоря и статора, и проверить это можно несколькими признаками, например, когда при работе инструмент вдруг искрит. Если же «ярких» признаков нет, можете воспользоваться омметром.

Статор меняют так:

1. Сначала осторожно разбираем корпус устройства;
2. Снимаем провода и все внутренние детали;
3. После выяснения причин поломки меняем запчасть на новую, корпус снова закрываем.

Но дрель может не работать и из-за банальных неисправностей – например, из-за щеток внутри двигателя. А значит, без ремонта щеток здесь не обойтись, при этом работа эта достаточно простая – вам даже не нужно обладать специальными знаниями и инструментами. Для этого разбираем устройство, извлекаем из него щеткодержатели и меняем детали, которые поломаны. К слову, существуют модели, корпус которых можно не разбирать – в них нужно просто удалить специальные заглушки через установочное окошко, после чего сменяем щетки .

Приобрести эти детали можно в любом строительном магазине, есть также и некоторые модели, которые продаются вместе с комплектом дополнительных щеток. Важно, чтобы вы не дожидались полного износа щеток – проверяйте их время от времени. А все за счет того, что возникает риск образования зазора между щетиной и коллектором. В итоге эта деталь начнет перегреваться и со временем отпадет – значит, вам придется менять целый якорь, что выйдет значительно дороже и сложнее, и не факт, что вы сможете самостоятельно решить этот вопрос.

Как видите, существуют разнообразные поломки, многие из которых будут подвластны вам, другие будут посильны только специалистам в сервисных центрах. И чтобы снизить риск таких поломок, нужно заботиться о своем инструменте, чистить его после работы, проверять состояние деталей и щеток, чтобы вовремя заменить их на новые. Однако если видите, что сами справиться не сможете – несите устройство в мастерскую.

При работе с выводными компонентами приходится изготавливать печатные платы с отверстиями, это, пожалуй, одна из самых приятных частей работы, и, казалось бы, самая простая. Однако, очень часто при работе микродрель приходится то отложить в сторону, то снова взять ее в руки, чтобы продолжить работу. Микродрель лежащая на столе во включенном состоянии создает довольно много шума из-за вибрации, к тому же она может слететь со стола, а зачастую и двигатели прилично нагреваются при работе на полную мощность. Опять же, из-за вибрации довольно трудно точно прицеливаться при засверливании отверстия и нередко бывает так, что сверло может соскользнуть с платы и проделать борозду на соседних дорожках.

Решение проблемы напрашивается следующее: нужно сделать так, чтобы микродрель имела маленькие обороты на холостом режиме, а при нагрузке частота вращения сверла увеличивалась. Таким образом, нужно реализовать следующий алгоритм работы: без нагрузки - патрон крутится медленно, свело попало в кернение - обороты возросли, прошло насквозь - обороты снова упали. Самое главное, что это очень удобно, во-вторых двигатель работает в облегченном режиме, с меньшим нагревом и износом щеток.

Ниже приведена схема такого автоматического регулятора оборотов, обнаруженная в интернете и немного доработанная для расширения функционала:

После сборки и тестирования выяснилось, что под каждый двигатель приходится подбирать новые номиналы элементов, что совершенно неудобно. Также добавили разрядный резистор (R4) для конденсатора, т.к. выяснилось, что после отключения питания, а особенно при отключённой нагрузке, он разряжается довольно долго. Изменённая схема пробрела следующий вид:

Автоматический регулятор оборотов работает следующим образом — на холостых оборотах сверло вращается со скоростью 15-20 оборотов/мин., как только сверло касается заготовки для сверления, обороты двигателя увеличиваются до максимальных. Когда отверстие просверлено и нагрузка на двигатель ослабевает, обороты вновь падают до 15-20 оборотов/мин.

Собранное устройство выглядит следующим образом:

На вход подается напряжение от 12 до 35 вольт, к выходу подключается микродрель, после чего резистором R3 выставляется требуемая частота вращения на холостом ходу и можно приступать к работе. Здесь следует отметить, что для разных двигателей регулировка будет отличаться, т.к. в нашей версии схемы был упразднен резистор, который требовалось подбирать для установки порога увеличения оборотов.

Транзистор Т1 желательно размещать на радиаторе, т.к. при использовании двигателя большой мощности он может довольно сильно нагреваться.

Ёмкость конденсатора C1 влияет на время задержки включения и отключения высоких оборотов и требует увеличения если двигатель работает рывками.

Самым важным в схеме является номинал резистора R1, от него зависит чувствительность схемы к нагрузке и общая стабильность работы, к тому же через него протекает почти весь ток, потребляемый двигателем, поэтому он должен быть достаточно мощным. В нашем случае мы сделали его составным, из двух одноваттных резисторов.

Печатная плата регулятора имеет размеры 40 х 30 мм и выглядит следующим образом:

Скачать рисунок платы в формате PDF для ЛУТ: «скачать» (При печати указывайте масштаб 100%).

Весь процесс изготовления и сборки регулятора для минидрели занимает около часа.

После травления платы и очистки дорожек от защитного покрытия (фоторезиста или тонера, в зависимости от выбранного метода изготовления платы) необходимо засверлить в плате отверстия под компоненты (обратите внимание на размеры выводов различных элементов).

Затем дорожки и контактные площадки покрываются флюсом, что очень удобно делать при помощи флюс-аппликатора, при этом достаточно флюса СКФ или раствора канифоли в спирте.

После лужения платы расставляем и припаиваем компоненты. Автоматический регулятор оборотов для микродрели готов к эксплуатации.

Данное устройство было проверено с несколькими видами двигателей, парой китайских различной мощности, и парой отечественных, серии ДПР и ДПМ - со всеми типами двигателей регулятор работает корректно после подстройки переменным резистором. Важным условием является чтобы он был в хорошем состоянии, т.к. плохой контакт щеток с коллектором двигателя может вызывать странное поведение схемы и работу двигателя рывками. На двигатель желательно установить искрогасящие конденсаторы и установить диод для защиты схемы от обратного тока при отключении питания.

Написал мне недельки две назад один из посетителей из республики Башкортостан. Понравилась ему на Радиокоте схема электронного регулятора оборотов для микро дрели, только есть в ней несколько недостатков: большее выделение тепла LM317 и малый максимальный ток в 1,5А. Предложил он использовать модуль LM2596 вместо LM317, что бы поднять выходной ток до 3А.
Идея хороша по смыслу, но как приспособить модуль к схеме управления, об этом я щас и расскажу.

Для начала предложу доработанную схему Александра Савова на LM317

Смысл этой схемы в том, что когда на валу дрели нет никакой нагрузки обороты двигателя минимальны, но стоит его немного нагрузить, как обороты вскакивают до максимально возможных. Все это реализованно за счет датчика тока на R6 и сравнивающего компоратора с порогом чуть выше, чем падение на шунте
Схему я эту решил попробовать навесом и схема работает вполне на достаточном уровне. Двигатель в нагрузке использовал от шуруповерта 12В

Используя этот же метод на датчике тока переработал схему под LM2596, немного переделав модуль и подростив к нему схему Савова. Вот что у меня получилось

Подключил модуль с двигателем к 12В, подстроечным резистором на модуле выставил минимальные обороты двигателя, примерное сопротивление 5кОм. После переменик выпаял и установил резистор 5,1кОм, на схеме этот резистор указан как R11. Теперь на четвертую ножку установил ключ, шунтирующий на землю. К ключу подключил детектор тока и начал испытания. Замерил падение на шунте R8R9, установил на 2 ноге подстроечником R7 напряжение на несколько миливольт больше, чем на 3 ноге. Схема заработала довольно вяло, то долго включалась, то долго выключалась. Подобрав резистор в обратной связи и С8 удалось добиться стабильной работы.

Вот так выглядит регулятор оборотов дрели навесным монтажом

В принципе схема оказалась довольно рабочей и имеет право на жизнь, но надо учитывать, что LM358 должна питаться от стабилизированного напряжения, поэтому рекомендуется установить для нее .
Реализовывать регулятор оборотов дрели на печатной плате я не собираюсь, у меня уже есть станочек, но печать для вас сделаю чуток позже, сейчас время нет

Хочу так же заметить, что используемый модуль LM2596 предоставил товарищ с Башкортостана, у него есть сайт SolBatCompany.Ru , торгующий солнечными панелями и различными электронными модулями, рекомендую заглянуть к нему. Купить такой модуль можно в Китае всего за 50 рублей, вот ссылка

По собранному регулятору оборотов сделал небольшое видео его работы

Для качественного сверления отверстий плат необходимо использовать электродрель со стабилизатором крутящего момента и оборотов. Транзисторный стабилизированный блок имеет большие потери мощности на регулируемом транзисторе. Большой вес и габариты трансформатора и радиаторов не позволяют выполнить переносной вариант прибора.

Тиристорные регуляторы напряжения выгодно отличаются малым весом и техническими возможностями стабилизации оборотов и крутящего момента электродвигателя. Падение напряжения на силовом тиристоре в импульсном режиме незначительно и при небольшой мощности отпадает потребность в радиаторе.

Характеристики:
Напряжение сети 220Вольт
Мощность 300 Ватт
Ток нагрузки 10 Ампер
Стабилизация 86,7%

Схема регулятора оборотов электродрели стабилизирует крутящий момент введением положительной обратной связи с электродвигателя М1 через RC цепь R12C2 VD2R6R1C1 на эмиттер однопереходного двухбазового транзистора VT1
Диод VD2 позволяет подавать на эмиттер транзистора VT1 только импульсы положительной полярности со щёток электродвигателя дрели М1. Переменный резистор R6 работает как регулятор оборотов, и в тоже время стабилизирует их при изменении нагрузки:
Без Обратной связи 0,6А 22,2 В 13ватт 260 об. мин
С Обратной связью 2,8 А 21 В 58,8 ватт 520 об.мин
С обратной связью обороты падают незначительно, при холостом ходе в 600 оборотов.

Характеристики двухбазовых транзисторов:

Однопереходные двухбазовые транзисторы предназначены для работы в генераторах периодических и однократных импульсов Сопротивление между выводами транзисторов зависят от тока управляющего эмиттерного перехода. На входной вольтамперной характеристике однопереходных транзисторов имеется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. При некотором напряжении на эмиттере происходит отпирание транзистора и быстрое нарастание тока через базу. Процесс происходит лавинообразно.
Однопереходный транзистор относится к семейству тиристоров. Однопереходный транзистор входит в транзисторно – тиристорную сборку КУ106А-Г и представляет собой гибридный прибор, состоящий из однопереходного транзистора и триодного тиристора.

Схема:
Отпирающий импульс с однопереходного транзистора VT1 поступает на управляющий электрод тиристора VS1,который переходит в проводящее состояние и остаётся в нём пока текущий через тиристор VS1 прямой ток больше тока удержания.
Напряжение с резистора R3 цепи катода VS1 через резисторы R7R9 поступает на управляющий электрод мощного тиристора VS2 и приводит его в открытое состояние.

Порог включения тиристора VS2 устанавливается резистором R9. ввиду большого разброса входных характеристик.Анод силового тиристора непосредственно связан с электромотором электродрели М1.
Импульсы отрицательной полярности возникшие при вращении электродвигателя устраняютCя диодом VD3.
Часть напряжения с коллектора двигателя поступает на стабилизацию вращения – в эммитер двухбазового транзистора VT1.
Светодиод HL1 индицирует напряжение на электродвигателе элекродрели и снижает импульсные помехи напряжением более 300 Вольт.

Диод VD3 обеспечивает протекание обратного тока якоря электродвигателя в то время, когда тиристор заперт. В начале каждого полупериода напряжение выпрямителя через диод VD2 и резисторы R1,R6 поступает на зарядку конденсатора С1, противо –э.д.с в этот момент еще отсутствует. Далее напряжение на аноде тиристора VS2 будет равно разнице напряжения диодного моста VD4-VD7 и противо- э.д.с якоря, то есть от скорости вращения.

Уменьшение скорости при увеличении момента нагрузки на валу снижает противо-э.д.с и ускоряет зарядку конденсатора С1, уменьшает угол задержки отпирания тиристора -снижение скорости почти полностью компенсируется.
Импульсы напряжения с резистора R3 поступают на управляющий электрод маломощного тиристора VS1 для предварительного усиления, далее через резисторы установки порога включения R7,R9
на управляющий электрод мощного силового тиристора VS2.Цепь VD1,R9 снижает влияние сетевого напряжения и нагрузки на работу релаксационного генератора на транзисторе VT1.
Ток тиристора VS1 ограничен номиналом резистора R4,снижать его значение не рекомендуется, так как будет нарушено восстановление управляемости, то есть снизится интервал между переходом тока и напряжения тиристора через ноль в отрицательную полярность и обратно в положительную.

Время восстановления зависит от многих факторов: прямого и обратного тока, амплитуды запираемого напряжения и напряжения на управляющем электроде.
Кстати, радиопомехи создает обратный ток, который почти мгновенно спадает на этапе запирания тиристора с очень большой скоростью и может вызвать перенапряжения.
Принудительная коммутация создаётся установкой диода VD3 и позволяет прервать ток в тиристоре VS2 на время достаточное для запирания.

Практические испытания регулятора оборотов электродрели в разных режимах с изменением номиналов радиокомпонентов подтвердили теоретические обоснования в использовании положительной обратной связи для стабилизации скорости и оборотов электродвигателя:
Обороты холостого хода не превышали 600 об/мин,
нагрузка на вал электродвигателя в обоих случаях была около 4 кг силы, электродвигатель типа ДПР 72-Ф6-06 постоянного тока, длина корпуса 80мм, диаметр 40 мм.
Крутящий момент возрос при наличии обратной связи, обороты упали незначительно.

Радиодетали в схеме не дефицитные:
резисторы на мощность 0,25 ватт типа МЛТ, двухбазовый транзистор VT1 и тиристор VS1 можно заменить сборкой КУ106В-Г, тип силового тиристора и трансформатора зависит от напряжения и мощности используемого электродвигателя. Хорошо работают в схеме трансформаторы типа ТН-54 с четырьмя обмотками по 6,3 вольта и ток более трех ампер, соединённых в последовательную цепь.
Кремневая диодная сборка типа PBL405 имеет небольшое падение напряжения и не требует радиатора.
На плоский тиристор VS2 установить небольшой радиатор 60*40*50.

Регулировка схемы регулятора оборотов электродрели заключается в следующем: при минимальном значении сопротивления резистора R6 (обороты) установить порог включения тиристора VS2 изменением номинала резистора R9, далее увеличением сопротивления резистора R6 установить требуемые обороты электродвигателя.
На рисунке печатного монтажа расположены почти все радиодетали кроме цепей коммутации, силового трансформатора и диодного моста, регулятор оборотов и светодиодный индикатор HL1 установлены на верхней крышке корпуса, на боковой стороне закреплены предохранитель FU1, выключатель SA1 и вывод силового шнура.

Литература:
1. Тиристоры. Технический справочник 1971г. Перевод с английского. Издательство «Энергия».
2.Регулятор оборотов электродрели. В.Новиков. « Радиомир» №5 2006 г. стр.19
3.Резисторы,конденсаторы,трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник. Минск « Беларусь» 1994 г.

Список радиоэлементов