Миниатюрная электродрель с сенсорным управлением и торможением вала
Использование миниатюрной электродрели (ее обычно называют "сверлилкой") в радиолюбительской практике - обычное дело. Как правило, это небольшой электродвигатель, который держат, обхватив рукой, на валу его укреплен миниатюрный патрон со сверлом диаметром 0,8...2 мм. Управляют сверлилкой обычно с помощью прикрепленного к корпусу электродвигателя кнопочного выключателя, а то и просто, вставляя вилку в розетку и вынимая ее. Автор решил улучшить эргономику сверлилки, снабдив ее сенсорным управлением и электрическим тормозом, быстро прекращающим вращение.
Достоинства обычной сверлилки - простота и легкость изготовления. Однако есть и недостатки: довольно сильный рывок в момент пуска и также длительное вращение сверла после отключения питания. Чтобы ускорить работу, приходится тормозить патрон сверлилки вручную, при сверлении большого числа отверстий (например, в печатной плате) это сильно затрудняет работу.
Чтобы уменьшить пусковой рывок, необходимо плавно увеличивать подаваемое на электродвигатель напряжение, а для быстрого прекращения вращения после выключения питания целесообразно применять динамическое торможение ротора, закорачивая его обмотку.
Схема узла управления двигателем сверлилки, отвечающего этим требованиям, показана на рис. 1. Здесь применено сенсорное управление.
Рис. 1
Включают сверлилку, касаясь пальцем держащей ее руки одного (Е2) или одновременно двух (Е1 и Е2) сенсорных контактов. Если убрать палец с контактов, питание двигателя М1 будет выключено, а его выводы соединены между собой, что обеспечит эффективное динамическое торможение.
При касании пальцем сенсора Е2 сигналом управления двигателем служат наводки на тело работающего сетевого напряжения частотой 50 Гц. Этот сигнал, усиленный по току транзисторами VT1 и VT2, открывает транзистор VT4. Вместе с ним открывается и транзистор VT3, a VT5 закрывается. На двигатель поступают импульсы частотой 50 Гц, коэффициент заполнения которых увеличивается в зависимости от степени прижатия пальца к сенсору и может достичь 50 %. Этим достигается плавный пуск двигателя. Для подстройки чувствительности сенсора Е2 предусмотрен подстроечный резистор R2.
При касании пальцем двух сенсоров одновременно транзисторы VT1-VT4 будут постоянно открыты, а транзистор VT5 закрыт. На двигатель поступит полное (за вычетом падения на транзисторе VT4) напряжение источника питания. Электродвигатель будет работать на максимальных оборотах. При отпускании сенсоров состояние всех транзисторов изменяется на противоположное. Открытый транзистор VT5 зашунти-рует двигатель, обеспечивая его торможение.
Сквозной ток через транзисторы VT4 и VT5 в моменты переключения отсутствует благодаря тому, что транзистор VT3 открывается, a VT5 закрывается при меньшем напряжении на эмиттере транзистора VT2, чем необходимо (с учетом диода VD1) для открывания транзистора VT4. Диод VD1 нужен и для исключения проникновения ЭДС обесточенного, но вращающегося по инерции электродвигателя на другие элементы регулятора.
Внешний вид изготовленной сверлилки показан на рис. 2. В ней применен коллекторный электродвигатель постоянного тока ДПР-62 с номинальным напряжением питания 27 В. Можно использовать и другой подходящий по напряжению питания, мощности и габаритам двигатель постоянного тока. При его выборе следует обратить внимание на максимальный потребляемый ток при заторможенном роторе. Он не должен превышать допустимого для транзистора КТ829В тока коллектора (8 А). У двигателя ДПР-62 этот ток - около 2,5 А при напряжении питания 20 В.
Металлический корпус установленного снаружи сверлилки подстроечного резистора R2 (СП5-16), соединенный через резистор R1 с плюсом источника питания, служит сенсором Е1. Сенсор Е2 - головка заклепки.
Узел управления смонтирован на алюминиевой пластине толщиной 4 мм, как показано на рис. 3. Прежде всего к пластине крепят транзисторы VT4 и VT5, причем последний - через изолирующую прокладку. Остальные элементы припаивают к выводам этих транзисторов. Транзисторы КТ829В могут быть заменены на КТ829 с другими буквенными индексами. Транзисторы КТ315Г должны иметь как можно меньший обратный ток коллектора, вместо них можно применить КТ315А или КТ315В. Диод - любой из серий КД521, КД522. Собранный узел приклеивают к торцу двигателя двусторонней липкой лентой, обеспечивая этим и электрическую изоляцию между корпусом двигателя и основанием узла.
Питать сверлилку следует от источника постоянного напряжения, имеющего хорошую гальваническую развязку от сети 220 В. При ее налаживании нужно подборкой резистора R5 для выполняемой работы добиться оптимальной эффективности торможения. Если время выбега ротора зависит от напряжения питания сверлилки слишком сильно, придется использовать стабилизированный источник.
Автор: А. Москвин, г. Екатеринбург
Похожие материалы из категории "Электроника в быту":
Комментарии посетителей
Добавление комментария