Регулятор скорости шуруповерта схема

Схема регулятора оборотов для шуруповерта

В этой статье мы рассмотрим устройство шуруповерта. Уделим особое внимание таким ответственным деталям в конструкции, как регулятор оборотов шуруповерта. Кроме того, разберемся, как устроен регулятор усилия шуруповерта. Подробно опишем процесс изготовления регулятора оборотов своими руками, а также ознакомимся с такой функцией шуруповерта, как автоматическая регулировка оборотов.

Регулятор оборотов шуруповерта

Электрический шуруповерт работает либо от сети 220 В, либо от аккумуляторной батареи. Его мощность зависит от величины напряжения аккумулятора. Скорость вращения шуруповерта начинается от 15 000 об/мин. Кроме того, шуруповерт, который работает от сети, имеет 2 скорости вращения: более медленную для вкручивания, более высокую для сверления. Внутри кнопки подачи питания располагается регулятор оборотов. Довольно миниатюрный размер этого узла инструмента достигается при помощи микропленочной технологии. Его основной деталью является симистор. Принцип работы регулятора следующий:

• При включении кнопки на управляющий электрод симистора подается переменный ток, имеющий синусоидальную фазу.
• Происходит открытие симистора, ток начинает проходить через нагрузку.

Время срабатывания симистора зависит от амплитуды управляющего напряжения. Чем больше амплитуда, тем раньше происходит срабатывание симистора. Величина амплитуды задается при помощи переменного резистора, соединенного с кнопкой пуска. Схема подключения кнопки отличается в разных моделях. К регулятору оборотов возможно подключение конденсатора.

Зачастую в нынешних экономических условиях не всегда покупатель может себе позволить полноценный дорогой шуруповерт от именитых фирм. В более дешевых моделях такой функции может и не быть. Но это не повод отчаиваться. Регулятор оборотов можно собрать самостоятельно, о чем мы и поговорим ниже.

Регулятор оборотов шуруповерта собирается на основе ШИМ – контроллера и ключевого многоканального полевого транзистора. Управление работой этого узла инструмента осуществляет резистор. Его положение зависит от давления на кнопку пуска шуруповерта.

Направление вращения рабочего органа меняется путем смены полюсов напряжения, которое подается на щетки двигателя. Инструментально это осуществляется при помощи перекидных контактов, приводящихся в действие рычажком реверса.

Собрать такой регулятор возможно своими руками. Как это сделать, мы рассмотрим ниже.

Схема элементов, входящих в состав регулятора оборотов, представлена на рисунке ниже.

Схема

В данном случае используется микросхема сдвоенного компаратора LM 393. Здесь первый компаратор работает как генератор пилообразного напряжения, на втором выполнена ШИМ. Сигналом управления для ШИМ служит падение напряжения на контактах двигателя. Если говорить упрощенно, то на схеме электродвигатель выглядит как активное и индуктивное сопротивления, соединенные последовательно между собой. При изменении нагрузки изменяется соотношение этих сопротивлений соответственно, регулятор же контролирует это и меняет заполнение ШИМ, тем самым стабилизируя обороты.

В качестве источника питания для ШИМ следует использовать электронный трансформатор. Он представляет собой полумостовой преобразователь напряжения из 220 в 12 В, который используется для питания галогеновых ламп освещения. Его размеры сопоставимы с размерами спичечного коробка. Цена колеблется в пределах 2–3 у. е. К нему необходимо добавить выпрямитель на выход (это четыре диода, к примеру, КД 213), а также конденсатор емкостью в несколько тысяч микрофарад на 25 вольт. Все это будет составлять импульсный источник питания с постоянным напряжением на выходе.

Отдельно стоит поговорить об изготовлении печатной платы для регулятора. Для ее изготовления необходим лист фотобумаги, лазерный принтер. Сначала необходимо напечатать рисунок на фотобумаге с помощью лазерного принтера, затем перенести его на заготовку платы с помощью нагретого утюга. Заготовка платы с прилепившейся бумагой ложится в емкость и подставляется под струю горячей воды. Это делается для того, чтобы желатиновый слой фотобумаги набух, и она отлепилась от платы. Оставшийся рисунок на плате протравливается хлорным железом.

Регулятор усилия шуруповерта

Регулятор усилия представляет собой муфту, ограничивающую усилие при вращении патрона. Она выполнена в виде вращающегося пластикового барабана. Величина ее затяжки регулируется с помощью цифровой шкалы, размещенной по окружности барабана. Увеличивая величину затяжки, тем самым вы глубже ввинчиваете саморез.

Эта функция будет необходима при работе с материалом изделий различной степени твердости, поскольку при работе с мягким материалом тело самореза будет легко утапливаться в нем, слишком высокая твердость материала будет способствовать нарушению геометрии шурупа, особенно если он небольших размеров. Трещотка, как еще называют регулятор, предотвращает срезание шлицев у саморезов, а также износ насадок шуруповерта. Затягивать регулировочное кольцо следует поэтапно начиная с самого небольшого усилия. В тех шуруповертах, в которых возможно производить сверление, последняя пиктограмма на кольце будет в виде сверла. В этой позиции достигается максимальный крутящий момент.

Электронная регулировка частоты вращения шуруповерта

Регулировать скорость вращения насадки шуруповерта возможно механически или автоматически. Автоматическая регулировка оборотов происходит при помощи процессора. Задать нужные параметры работы можно при помощи тумблера выбора скорости. Он расположен сверху корпуса. Во многих моделях регулировка оборотов реализована через кнопку пуска. Чем сильнее давление пальца на нее, тем выше будут обороты.

Прочитав эту статью, вы получили информацию о том, как собрать регулятор оборотов шуруповерта своими руками, ознакомились с конструкцией регулятора усилия, разобрались с функцией электронной регулировки инструмента. Надеемся, статья была вам полезной.

Кнопки от шуруповерта. — Мысли злого плебея — ЖЖ

Схема кнопки с gs069.

Этикетка/даташит от gs069. В ней написано, что микросхема работает при напряжении питания от4 до 15В, но в реальности она работает при напряжении до 25В.

Без изменений китайская кнопка с aliexpress меняет коэффициент заполнения от 17% до 63%.

Связь между частотой и напряжением питания для для схемы представленной на рисунке на первой ступени. Значение частоты можно вычислить по формуле f=1.4kHz+(0.13-0.0029*Vcc)*Vcc. Формула получена при помощи программы labplot2.

Связь между коэф. заполнения и напряжением питания для для схемы представленной на рисунке. Значение коэф. заполнения можно вычислить по формуле d=10.3%+(0.66%-0.019*Vcc)*Vcc.

Зависимость выходного напряжения от напряжения питания. Напряжение на якоре можно вычислить по формуле Vя=1+0.3*Vcc.

Зависимость частоты от общего сопротивления между 4 и 5 выводами при C=500пФ. Формула такая: f=537*R^-0.75.

Зависимость коэф. заполнения от соотношения сопротивления подключенного к 4 выводу к общему сопротивлению. К сожалению, эта зависимость выражается формулой третьего порядка: r%=96.5%+0.17*d-0.034*d^2+0.00023*d^3.

Графики диапазона регулировки коэф. заполнения при изменении напряжения на резисторе подключенном к pin1 микросхемы.

Схема такая, каждый график соответствует разным суммарным значениям R2 и R9. К сожалению, такой метод подключения внешнего регулятора позволяет только уменьшать коэф. заполнения.

Зависимость частоты ШИМ от коэф. заполнения.

Тоже самое в относительных единицах, видно, что при уменьшении сопротивления между pin4 и pin5 частота ШИМ делается стабильнее. Причем при уменьшении сопротивления стабилизация частоты ШИМ уменьшается. В результате делать суммарное сопротивление ниже 700кОм нет смысла.

Теже графики, но меняется не сопротивление, а емкость конденсатора. Сопротивление равно 1 МОм.

В логарифмическом масштабе частоты, добавил график для емкости 10нФ. Видно, что частота ШИМ линейно зависит от емкости конденсатора.

Тоже самое в относительных единицах частоты, видно что стабильность частоты ШИМ не зависит от емкости конденсатора.

Электропривод можно сделать жестче в три раза при помощи положительной обратной связи по току. Для лучшего результата надо добавлять еще отрицательную обратную связь по напряжению, без нее дальнейшее углубление i*r компенсации приводит к биению. Моя схема доработки, ее использовать не советую, так как она требует дорогого датчика тока, а результат плохой.

Временные диаграммы напряжения на pin1 (желтый) и pin3 (зеленый) gs069.

Временная диаграмма соединения R1 с C1.

Выводы.
1. Желательна замена всех резисторов связанных с «ползунком» на более мощные, то есть на место каждого поставить два резистора (один над другим), так как во время испытаний у меня один из них испортился.
2. Напряжение на якорь двигателя шуруповерта приходит не больше 2/3 от напряжения батарей, если ничего не менять.
3. Микросхема gs069 работает при напряжении до 25В, а не 15 как написано на этикетке.
4. В «спусковом крючке» используется не переменный резистор, а набор последовательных чип-резисторов.
5. Всего есть тринадцать уровней мощности у контроллеров двигателя шуруповерта с aliexpress.
6. Есть паразитная ПОС по напряжению питания.
7. Период ШИМ линейно зависит от емкости конденсатора.
8. При изменении нажатия «спускового крючка», изменяется не только скважность, но и частота.
9. Минимальная частота ШИМ при 50% коэф. заполнения.
10. Уменьшение суммарного сопротивления между 4 и 5 выводом микросхемы приводит к стабилизации частоты ШИМ.
11. Уменьшать суммарное сопротивление между 4 и 5 выводом микросхемы ниже 700-500 кОм нецелесообразно, так как при уменьшении этого сопротивления, стабилизация частоты ШИМ увеличивается слабо.
12. Компоненты «ударно-спускового механизма» настроены на максимальное КПД в ущерб надежности и удобству: суммарное сопротивление между 4 и 5 около 1МОм, и частота ШИМ 3 кГц. В результате кнопка чувствительна к загрязнению, так как 1МОм — это сопротивление изоляции по ПТЭЭП и чувствительность уха к звуку максимальна на 3 кГц, на которую настроена ШИМ.
13. Внешний регулятор к микросхеме подключать сложно, так как им можно будет только уменьшать коэф. заполнения.
14. Положительной обратной связью по току, можно повысить крутящий момент на низких оборотах в 3 раза.

Какой Транзистор В Шуруповерте

Кнопка шуруповерта, элемент управления, который отвечает в течение нескольких функций работы инструмента. Тут небольшом не очень важном узле управления, совмещены: кнопка включения, переключатель направления вращения электродвигателя, устройство плавного пуска не регулятор скорости рабочего инструмента.

Кто из этих устройств регулировки не включения, встроенный в кнопку шуруповерта, по большому счету, отдельно, полноценно не правильно работать не может. Единственный элемент конструкции переключатель вращения (реверс), практически сделан как но очень функциональный блок.

В основной части дрелей не шуруповертов, имеющих хождение в магазин не рынкам электроинструмента России кнопка пуска имеет обозначение JIN DING EA-12/Z1 DC16-18V. Судя по ее надежности в работах, производитель, вероятно Китай.

Общее устройство кнопки шуруповерта таково: Корпус, собранный из трех отсеков, где собственно не находятся рабочие узлы всей конструкции. В низу блока расположен узел управления включением не скоростью вращения электродвигателя, а это значит не рабочим инструментом, закрепленным в патроне.

В средней части конструкции располагается кнопка включения, от величины ее перемещения вглубь зависит скорость вращения электродвигателя. Кнопка, чисто механический узел конструкции, перемещающий переменный резистор регулятора электронной схемы.

Прозвонка целого транзистора на кнопке шуруповерта (номиналы)!

Если у Вас нет транзистортестера, то это видео поможет вам понять что не исправно транзистор или нет! Micro

Ремонт шуруповерта Einhell, востановление полевого транзистора.

Ремонт древнего шуруповерта Einhell. Не хотелось для него ничего закупать пришлось по колхозному восстанавлив

В верхней части находится переключатель направления вращения электродвигателя. Направление вращения электродвигателя зависит от полярности подающегося на него напряжения. Электродвигатель коллекторный постоянного тока имеет одну обмотку. Обмотка расположена на вращающейся части электродвигателя называемой якорем.

Для того чтобы создать вращающий момент ротора, его обмотка помещена в магнитное поле двух постоянных магнитов расположенных внутри неподвижной части электродвигателя называемой статором.Изменяя направление тока протекающего через обмотку якоря, с помощью рычага переключения направления вращения, производится изменение направления вращения рабочего инструмента.

Приподняв застежку, находящуюся с тыльной стороны кнопки можно отстегнуть механизм переключения и отделить его от кнопки. На него из нижней части кнопки приходят два провода питания, плюсовой и минусовой. Изменяя вращающимся барабанным переключателем, подключение этих проводов на начало, или конец обмотки якоря, меняется направление вращения электродвигателя.

Нижняя часть, где собрана вся электронная начинка, самый интересный узел. Здесь собрана электронная схема широтно-импульсного регулятора, который управляет силовым транзистором. Данный транзистор в зависимости от положения резистора управления ШИМ регулятором, открывает силовой транзистор шуруповерта, через которую протекает некоторое количество электричества на обмотку электродвигателя. От величины открытия этого транзистора, а значит и величины протекающего через неё тока, зависит скорость вращения электродвигателя шуруповерта.

Вот таким образом работает кнопка шуруповерта, или дрели имеющей плавный пуск.

Ремонт регулятора оборотов дрели. Случай из практики

Вторая статья летнего конкурса. На этот раз автор известен постоянным читателям блога. Это – Алексей Сидоркин, который уже участвовал в первом конкурсе со статьёй про самодельное реле времени.

Алексей не только автор блога, но активный комментатор. Его дельные комментарии под псевдонимом “Alex S” можно встретить под многими статьями на СамЭлектрике.ру.

Итак, статья Алексея Сидоркина:

Думаю, у каждого человека в жизни происходило не одно событие или случай, которому он никак не смог найти подходящее объяснение, оставаясь секретом на долгое время. Так произошло с моей дрелью.

Этой дрелью Bosch PSB 500 RE мой зять Дмитрий обзавелся в мае 1998 года для обустройства своей новоприобретенной квартиры. По тем временам такой престижный инструмент (мощность 500 Вт, регулировка оборотов, реверс вращения, возможность ударного режима – «перфоратор») в хозяйстве был не у каждого. Покупка вызывала тихую зависть – у меня была простая советская дрель без всяких «наворотов». Дрель Bosch отдала моя дочь позже после трагической гибели зятя во время ДТП в 2002 году.

Конечно, моя эксплуатация инструмента не была «каждый день с утра до вечера», дрель использовалась по бытовой необходимости, как и в большинстве обычных семей, плюс летний сезон на даче.

Рис.1. Общий вид дрели BoschPSB 500 RE.

Дрель работала исправно, успешно выполняя все свои опции и функции…, и вдруг лет 5-6 назад перестал «слушаться» регулятор скорости оборотов – при любом положении/уставке колесика/маховичка регулятора при нажатии на курок дрель сразу давала полные обороты безо всякой плавности. Первое, что пришло в голову, почему нет малых оборотов – «сгорела» схема регулировки оборотов дрели. Но к тому времени в хозяйстве появились другие инструменты, включая шуруповерт и еще одну дрель в деревне, и работа дрели Bosch в режиме малых оборотов была не столь актуальна, руки до устранения неисправности так и не доходили.

Совсем недавно пришлось аккуратно поработать дрелью, и ее высокие обороты оказались очень некстати, а других инструментов с патроном под рукой не оказалось. Неподалеку от дома есть мастерская по ремонту бытовой техники. Мне там сказали, что регулятор оборотов (далее РО) для дрели Bosch только «под заказ», ждать не менее 2-х месяцев, стоимость работы 500 рублей.

Я решил разобраться самостоятельно, как-никак наладчик энергетического оборудования [1], хоть и на пенсии.

Сам наладчик, а пошел в мастерскую? Если срочно, да за пару сотен (раньше это называлось «за бутылку»), то и нет смысла «расчехлять свою винтовку», другим тоже надо давать жить.

(Прим.автора)

Вскрыл дрель, отсоединил РО (два электроконтакта разъёмные ножевого типа, два «под винт» и один шуруп крепления силового провода – рис. 2).

Рис. 2. Подсоединение регулятора оборотов в дрели.

Регулятор оборотов дрели представляет собой отдельный узел. На рис.3 практически в натуральную величину две половинки (крышка и корпус) уже вскрытого РО, материал – пластик, между собой половинки фиксируются «на защелках».

Рис. 3. Регулятор оборотов дрели со снятой крышкой

На рис.3 обозначены: 1 – контактная группа; 2 – скользящие контакты; 3 – резисторные полоски; 4 – маховичок регулировочного винта; 5 – возвратно-отжимная пружина курка.

В корпусе регулятора оборотов для дрели размещены контактная группа 1 и скользящие контакты 2 в виде двух пружинных пластиночек, приводимых в движение по нажатию курка и приходящих в исходное положение под воздействием возвратно-отжимной пружины 5.

В крышке располагаются конденсатор (внизу) и плата (вверху) с элементами электроники и двумя резисторными полосками 3, по которым при нажимании курка скользят контакты 2 для плавного изменения оборотов инструмента. На резисторные полоски нанесена специальная смазка для защиты полосок, снижения трения и предотвращения искрения скользящих контактов.

Регулировочный винт с маховичком 4 на курке ограничивает глубину нажатия курка и расстояние/длину скольжения контактов 2 по резисторным полоскам 3, определяя тем самым диапазон регулирования и максимальные обороты дрели. Если регулировочный винт вывернут полностью, то курок при полном нажатии замыкает контактную группу на прямое включение двигателя дрели, минуя электронные регулировочные элементы, и двигатель работает на максимально возможных оборотах (3000 об/мин).

Схема регулятора оборотов дрели практически идентична схеме поворотного диммера. Различия есть только в конструкции и габаритах.

В объем моих работ вошла проверка четкости работы курка при нажатии, взаимодействия частей контактной группы, вращения регулировочного винта, выравнивание распределения смазки на резисторных полосках, очистка доступных мест от накопившейся пыли-грязи. Никаких неполадок, неисправностей или подозрительных моментов обнаружено не было. Иными словами – провел небольшую ревизию, после чего собрал дрель, включил и… заработал регулятор оборотов, как ни в чем не бывало!

Таким образом, ремонт регулятора оборотов дрели Бош свелся к банальной чистке!

Много можно было делать предположений относительно причин временного недуга дрели – от удара или незамеченного падения инструмента до неполадок в элементах электроники. Однако анализ ситуации все же склоняет к нарушению работы пары «скользящие контакты – резисторные полоски» по непонятной причине, достаточно, чтобы просто попала соринка (частица) под один из скользящих контактов – и всё, регулировки не будет. За это же говорит и включение инструмента сразу на полные обороты, что возможно только при срабатывании контактной группы.

Но, что ни говори, а получается, что инструмент оказался сам электрик и отремонтировал сам себя!

Вопрос от читателя

Мне на почту обратился читатель Александр, с такой просьбой:

Добрый вечер. Наткнулся на ваш блог, где вы ремонтируете дрель Bosch. У меня подобная проблема, только к электронике я отношения не имею почти никакого. По глупости разобрал курок дрели bosch gsb 1600 RE. Все работало до этого замечательно, кое-как собрал, теперь плавный пуск не работает. Возможно не в той последовательности и не туда вставляю запчасти. Прилагаю фото разобранного. Надеюсь на помощь, дрель хорошая.

Фото разобранной кнопки дрели Bosch:

Ремонт дрели Bosch. Разобранный курок – кнопка с регулятором оборотов.

Ремонт дрели Bosch. Разобранный курок – кнопка

Не знаю, как помочь читателю. Может, кто-то поделится опытом?

Предлагаю почитать книжку, в которой описаны различные курьезные изобретения: Отто Петрик, Курьезы техники, Будапешт 1985, 150 с, илл.