Регулятор оборотов минидрели / MakeItLab corporate blog / Habr
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 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 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:
- Печатная плата (ссылка на файлы для изготовления в конце статьи)
- U1 — MC34063AD, импульсный стабилизатор, SOIC-8
- U2 — LM358, операционный усилитель, SOIC-8
- U3 — L78L09, стабилизатор, SOT-89
- D1,D3 — SS14, диод Шоттки, SMA — 2шт
- D2 — LL4148, диод выпрямительный, MiniMELF
- C1 — конденсатор, 10мкФ, 50В, 1210
- C2 — конденсатор, 3.3нФ, 1206
- C3,C4 — конденсатор, 4.7мкФ, 1206 — 2шт
- C5 — конденсатор, 22мкФ, 1206
- R1-R3,R7,R9,R11 — резистор 1 Ом, 1206 — 6шт
- R4,R10 — резистор 22кОм, 1206 — 2шт
- R5 — резистор 1кОм, 1206
- R6 — резистор 10-27кОм, 1206. Сопротивление зависит от номинального напряжения используемого двигателя. 12В — 10кОм, 24В — 18кОм, 27В — 22кОм, 36В — 27кОм
- R8 — резистор 390 Ом, 1206
- RV1,RV2 — резистор подстрочный, 15кОм, типа 3224W-1-153 — 2шт
- 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:
- Установить резистором RV2 порог срабатывания регулятора на максимум
- Установить резистором RV1 оптимальные обороты двигателя в режиме холостого хода
- 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.
Спасибо за проявленный интерес!
Motor Control: Датчик скорости на LM393
Хочу продолжить важную и интересную тему таходатчиков и тахометров. Давайте рассмотрим инфракрасный датчик скорости на компараторе LM393. Иногда пишут что это датчик скорости для Arduino. Вот так он конструктивно выглядит:
Для подключения платы используется 4-х штырьковый разъём — напряжение питания + 5 вольт, земля, выход цифровой DO, и выход аналоговый АО. Работает он со специальными дисками с отверстиями, их ещё называют щелевыми дисками. Сделать их можно и самостоятельно.
Вернёмся к регулятору оборотов двигателя на микросхеме TDA1085. Обычно используется импульсный режим работы обратной связи от таходатчика. И рассмотрим родной двухпроводный индуктивный таходатчик.
Визуально видно 8 полюсов у катушки индуктивности, то есть вероятно за один оборот двигателя микросхема TDA1085 получает 8 импульсов от таходатчика. Или по-другому 8 периодов синусоиды если считать такой таходатчик генератором переменного тока. Всё это я подвожу к тому — какой должен быть диск для работы датчика скорости. То есть сколько отверстий делать в диске чтобы он работал корректно, как задумывали разработчики TDA1085.
Далее подключаю датчик скорости на LM393 к плате регулятора. У меня на плате предусмотрена возможность подачи питания на таходатчик — устанавливаю на плату микросхему 7805 — это стабилизатор 5 вольт, а также конденсатор для развязки выхода компаратора и входа платы регулятора.
И в заключение закрепляю всю конструкцию на двигателе для эксперимента
Снял всё это на видео:Отличная партнёрка Youtube — http://join.air.io/roshansky
Основным недостатком индуктивного таходатчика является то , что при небольших оборотах двигателя он выдаёт очень маленький сигнал, что сказывается на стабильности работы. В результате применения датчика скорости на компараторе LM393 улучшилась стабильность работы на малых оборотах. Это и является главным результатом проделанной работы.
Все нужные радиодетали можно приобрести здесь
РадиоКот :: Ковырялочка для п/плат.
РадиоКот >Лаборатория >Радиолюбительские технологии >Ковырялочка для п/плат.
Когда то давно в начале 80-х была у меня сверлилка для п/плат на базе ГДР — овского электродвигателя и маленького патрона от дрели на 1 — ом конусе Морзе.
Тип мотора не сохранился но схема была срисована в тетрадку.
В те годы домашних компьютеров не было, и все интересные схемы и мозговые изыскания заносили в общие тетради в клеточку, по 96 листов, стоимостью 44 копейки.
Схема работала по алгоритму: маленькая нагрузка – патрон крутится медленно, возрастает нагрузка – патрон крутится быстрее.
Очень удобно было использовать для сверления отверстий в п/платах, попал в кернение — обороты возросли.
Лет прошло много, сверлилка давно канула в вечность. Недавно озадачился проблемой сверления отверстий в п/платах.
В связи с отсутствием таких транзисторов (особенно П-701) пришлось переводить схему на современные детали:
П/плата универсальная: есть КТ972 — ставим его и перемычку от базы в эмиттер маленького транзистора, нет КТ972 — ставим КТ315 и аналог КТ805, как на фото.
Еще одна схема сложилась в голове другого автора: Edward Nedeliaev (https://www.cqham.ru/smartdrill.htm). На эту ссылку натолкнулся после недельных неудачных попыток заставить схему работать с мотором типа ДПМ.
Хотя как нам известно из классики, что один хомосапиенс собрал, то другой хомосапиенс завсегда разобрать сможет.
Как выяснилось с ДПМ моторами схема не работает, ей видите ли подавай только двигатели серии ДПР.
Но ДПР мотора нет и покупать его желания не возникает,зато есть вот такая коробочка и ковырялочка из неё.
С этого места начинается лабораторная работа на тему «Подбери управление КОВЫРЯЛОЧКОЙ для П/ПЛАТ». На просторах интернета полно разных схем, простых и не очень простых для управления моторами сверлилок для п/плат.
Рассмотрим некоторые наиболее распространённые из них:
2. регулятор на транзисторах и микросхемах.
3. регулятор на транзисторах и микроконтроллере.
4. регулятор напряжения (пропустим, он мало интересен для применения в рассматриваемых целях и задачах)
Первой попробуем схему А. Москвина, г. Екатеринбург:
Схема отлично выполняет свои функции и обязанности:
1. сенсорно управляется ( пуск/регулировка/стоп)
2. изменяет обороты
3. тормозит двигатель
4. настройки практически не требует
Если в качестве сенсора применить разделённую пополам площадку размером с 1 копеечную монету, то приложением пальца очень удобно включать и регулировать обороты двигателя.
Схема работает достаточно хорошо, но как-то задумчиво. Возможно это связано с имеющимся у меня двигателем.
Вторыми для опытов возьмём так называемые ШИМ регуляторы.
Вариантов схем превеликое множество и авторов просто легион. По этой причине имена и фамилии героев здесь не приводятся.
Схемы работают, но скорее подходят для управления оборотами вентилятора с коллекторным двигателем. Более приемлемые параметры для сверлилки имеют схемы на таймере NE-555:
Рекомендую вариант который на фото и схеме изображен внизу, почему-то её работа понравилась больше других.
Одно из схемотехнических решений — применение обратной связи. На форуме “Арсенала” (https://www.foar.ru) позаимствованы две таких схемы:
Эти варианты схем достойны внимания и повторения. Следует отметить что вариант с диодом КД213 удостоился чести быть установленным в корпус, и занял пустующее место в серой коробочке наряду с ковырялочкой и свёрлами. Вероятно, простые так называемые ШИМ регуляторы, скорее всего подходят для стационарной сверлилки типа этой:
Следующий на очереди — микропроцессорный вид сверлилок. Запад как обычно нам помог в схемотехническом решении: https://mondo-technology.com/dremel.html Делал эту схему года три назад, в качестве подопытного кролика выступил убитый Dremel. Внутри был установлен импортный двигатель на 24 вольта и запитан от этой схемы:
Замечательно работающая получилась конструкция, используется на работе до сих пор и заслуживает только похвальных отзывов. Кстати отверстия в п/платах на фотографиях сделаны именно ей.
Как вариант для сверлилки опробовалась схема на ATtiny13 (автор hardlock, https://www.hardlock.org.ua/mc/tiny/dc_motor_pwm/index.html):
Симпатичная и неплохо работающая конструкция, но хочется снова подчеркнуть что она скорее подходит для стационарной сверлилки.
И в завершение конструкция, которая покорила своей повторяемостью и удобством использования. Придумал и реализовал схему в далёком 1989 году болгарин Александър Савов:
Схема отлично работает по изложенному в начале алгоритму:
1. маленькая нагрузка – патрон крутится не быстро.
2. возрастает нагрузка – патрон крутится быстрее.
Схеме глубоко безразлично с какими моторами работать:
Все двигатели, которые оказались в наличии дома, были опробованы под управлением этой конструкции и отлично отработали тест. Результаты превзошли все ожидания. Незначительная подстройка резистором RP1 нужных вам минимальных оборотов ротора и резистором RP2 — устойчивого, без рывков, вращения, и всё, двигатель работает.
P.S. Не забывайте о блоке питания, который не должен держать вашу ковырялочку на голодном пайке по току.
Файлы:
Схемы (SPlan) и платы (SprintLayout)
Прошивка для сверлилки на PIC»е
Прошивка для сверлилки на ATtiny13
Справочник по двигателям ДПМ, ДПР, ДП
Все вопросы, как всегда, в Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
ШИМ регулятор-стабилизатор для коллекторника — Электроника
Здравствуйте.
Понадобилось сделать регулятор для педали швейной машинки, движок там приспособлен коллекторник от стеклоподъемника авто. Хотелось бы чтоб он подбавлял газу при нагружении мотора, т.к. ход рукавной машинки неравномерен по моменту.
Собрал пару схем. Начал с простой:
Регулирует и стабилизирует, но максимальные обороты режет, вторая осциллограмма это обороты на максимуме. Можно конечно напряжение питания поднять вольт до 18, впендюрив стабилитрончик для питания таймера, тогда максимальные обороты вероятно будут теми же что и при подключении напрямую к 12В, но пока не сделал. Поднимал Uпит до 15В, оборотов еще малость не хватает.
Собрал вторую схемку:
Работает, но не стабилизирует. В итоге мотор ведет себя хуже чем с первой схемой. Что-то можно сделать или это схема такая ущербная?
Да, вторую схему питал от БП на 18В 3А, так что моментами она напругу обрезала когда ток зашкаливал.
Изменено пользователем PayalnikРегулируемый блок питания на LM2576
Приветствую, Самоделкины!Продолжая тему блоков питания, Роман (автор YouTube канала «Open Frime TV») представляет вот такой компактный блок на популярной микросхеме LM2576.
Не так давно Роман делал dc-dc преобразователь на данной микросхеме, и она ему очень понравилась в работе. Минимум компонентов, хорошие показатели, все это подтолкнуло автора к созданию блока питания на данной микросхеме. Как видим вышла простая и компактная плата.
Итак, давайте сразу рассмотрим схему.
Топология схожа с той, что предлагают китайцы в своих dc-dc конвертерах.
Только тут оба операционных усилителя оказывают влияние на микросхему.
Такое решение добавляет стабильности в работе. Также видим индикацию ограничения по току. Удобная штука, особенно если собирать лабораторный блок питания.
А теперь пару слов про работу схемы. В момент включения на четвертом выводе микросхемы напряжения нету, и она начинает увеличивать ширину заполнения импульсов.
Это будет происходить до тех пор, пока на четвертый вывод не придет напряжение 1,2В. Почему так? Все потому, что такая топология самой микросхемы.
Теперь давайте рассмотрим, что делают операционные усилители на примере первого.
Как известно, одной из особенностей операционного усилителя является то, что он пытается выровнять напряжение на своих входах.
Так вот, мы задали определенное напряжение переменным резистором, и теперь операционный усилитель будет или увеличивать, или уменьшать свое выходное напряжение до тех пор, пока напряжение на инвертирующий входе и на не инвертирующем не сравняются.
Второй же операционный усилитель следит за падением напряжения на шунте.
И как только оно станет такое же, как и опорное, то на выходе операционного усилителя начнет увеличиваться напряжение до тех пор, пока не установится заданный ток.
Диод установлен для исключения влияния операционников друг на друга.
Также в схеме есть стабилитрон. Он нужен для того чтобы снизить напряжение на 7805.
Если напряжение питания меньше 22В, то его можно заменить перемычкой. Ну что же, думаю вопросов по работе возникнуть не должно.
Итак, когда разобрались со схемой, как всегда стоит поговорить про печатную плату. Сразу бросается в глаза применение 2-ух конденсаторов по выходу.
Автор сделал так из соображения компактности. Данные конденсаторы должны быть Low ESR, а как известно, их размер больше обыкновенных. Поэтому автор поставил 2 таких конденсатора по 470 мкФ каждый.
Также следует обратить внимание на правильную разводку печатной платы. Заключается она в том, что управляющий провод нельзя пересекать силовым, так как будут наводки и пропадет стабильность работы.
Автор как всегда сделал сначала пробный вариант схемы методом ЛУТ, проверил на косяки, особенно на левое и правое вращение резисторов, а потом заказал печатную плату на изготовление в китайской компании.
И вот платы приехали, они как всегда отличного качества так и манят их запаять. Ну что ж, не будем отказывать себе в таком удовольствии и запаяем одну из них.
И вот, запаяли все кроме дросселя, его необходимо намотать. В качестве основания подойдут кольца таких типов Т 90-52, Т 94-52, Т 106-52, ну или же всеми любимые кольца от компьютерных блоков питания.
Для намотки нам понадобится провод диаметром от 0,6 до 1,2 мм. Количество витков может варьироваться от 18 до 25.
Мотаем равномерно по всему кольцу. В итоге дроссель должен выглядеть таким образом:
Заканчиваем сборку платы и теперь необходимо произвести тесты. Для этого нам понадобится источник питания. Тут отлично подходит DPS5020, так как у него на экране выведены все параметры и за ними легче следить.
В первую очередь проверим регулировку напряжения.
Как видим, минимальное напряжение составляет около 0,6В. Можно было еще снизить, но тогда появляется нестабильность в работе. Максимальное напряжение на выходе практически равняется входному, но это без нагрузки, с ней оно немного просядет. Теперь проверим токовые показатели данной схемы. Для этого нам понадобится вот такая электронная нагрузка, которую автор изготовил ранее своими руками.
Выставим на выходе напряжение 15В и нагрузим током в 3А.
Как видим, наш самодельный блок питания справляется отлично. Вы могли заметить радиатор на микросхеме. Да, хоть это и импульсный блок питания, но КПД у него не составляет 100%, он тоже греется и поэтому без радиатора использовать его нельзя.
Ну а в итоге у нас получился отличный регулируемый блок питания на микросхеме LM2576, который подойдет тем, кто не гонится за большими токами, а 3-х ампер с головой хватит для проверки практически любой схемы.
Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видео:
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.