Det föreslås att man överväger ett tillverkningsalternativ. elektronisk varvtalsregulator för en likströmsmotor med en driftsspänning på 24 V.
Den föreslagna konstruktionen av motorvarvtalsregulatorn är utformad för att ändra rotationshastigheten för verktyget på en borrmaskin, vars tillverkning beskrivs i anmärkningen "Borrmaskin - romboid". Men den här enheten kan användas för strömstyrning i andra utföranden.
Följande skäl orsakar behovet av att justera verktygsvarv. Ändring av bearbetat material, diameter och typ av verktyg kräver en förändring av skärhastigheten. Till exempel kommer borrning av plexiglas eller viss termoplastplast, under optimala förhållanden för borrning av metall, endast att smälta det bearbetade materialet i skärområdet och att det fastnar vid borrningen. Borrning, reaming och försänkande av samma hål kräver också olika varv för ytbehandling av hög kvalitet. Att öka borrens diameter kräver en proportionell minskning av antalet varv. Dessutom krävs ibland vändning av verktygets rotationsriktning. För elementär uppfyllande av dessa villkor föreslås det att tillverka en elektronisk hastighetsregulator.
Gör motorvarvtalsregulatorn.
1. Källdata.
I det här exemplet används en 24-volt DC-motor (0,7A) på en borrmaskin.
För drift av denna elektriska motor behövs en lämplig strömkälla.
Spänningen och strömmen som krävs för motorns drift kan tillhandahållas av en vertikal avsökningstransformator TVK-110L-1, hämtad från en gammal TV. Den har små dimensioner och massa (ШЛ 20 х 32) och från den sekundära lindningen kan den producera en ström på 1 A med en spänning på 22 ... 24 V. I detta fall kommer den likriktade spänningen att vara cirka 30 V, men med en ökning av strömförbrukningen kommer utspänningen att minska något.
2. Tillverkning av en likriktare.
Eftersom med en möjlig skarp bromsning av bearbetningsverktyget, är det troligt att strömmar som förbrukas av motorn upp till 1,5 ... 2,0 A, för den tillverkade likriktaren är det nödvändigt att använda dioder med en marginal för strömgränsen. Det rekommenderas att använda dioder med en driftspänning på mer än 30V och en begränsningsström på mer än 2,0A.
I den övervägda versionen av regulatorn används de optimala KD202D-dioderna (200V - 5.0A), som är till hands.
Från de valda dioderna kommer vi att montera en brygglikriktare och ansluta den till transformatorns sekundära lindning. Vi driver transformatorn från elnätet och kontrollerar utgångsspänningen.
3. Skapa ett mål för enheten.
Det är dags att placera den elektriska delen på hastighetsregulatorn. Följande alternativ är möjliga. I ett separat fodral oberoende av maskinen, i ett fall permanent installerat på maskinen, och även integrerat i maskinstrukturen (till exempel i maskintabellen).
Eftersom den föreslagna konstruktionen är en effektregulator för olika enheter, med hänsyn till utsikterna för dess eventuella ytterligare användning, är det lämpligt att tillverka denna anordning i ett separat mobilfodral. Tillverkning eller köp av ett lämpligt fodral beror på dina önskemål och kapacitet. Som tillval användes en plastflaska från kemikalier med övergripande dimensioner 90 x 70 x 90 mm i den aktuella designen.
Behållaren har delvis avskuren den övre delen. Det resulterande fönstret stängs med en dekorativ panel gjord av en metallplåt med en tjocklek av 0,4 mm. De ribbor som bildas efter böjning på tre sidor av hyllorna på arbetsstycket ger panelen tillräcklig styvhet för att fungera. När panelen installeras i en konstruktion ger höljet extra styrka. Panelen är utrustad med ett uttag för utgångsspänning, en effektregulator, ett kort med en elektronisk krets (botten).
Beroende på fönstret i fodralet, från det universella kretskortet, skärs ett arbetsskiva ut för att rymma den elektroniska kretsen hos regulatorn.
4. Regulatorns elektriska krets.
På Internet kan du hitta många alternativ för kretsar för att reglera hastigheten på en likströmsmotor. De enklaste och mest stabila kretsarna är baserade på NE555-timern. De kräver ett minimum av komponenter, behöver praktiskt taget inte konfigureras och monteras snabbt. Därför strävar vi inte efter originalitet, vi kommer att utföra en elektronisk hastighetskontroll baserad på en beprövad generatorkrets med en timer NE555, enligt figuren nedan.
Styrkretsen är baserad på DA1 - en importerad integrerad timer NE555 (inhemsk analog - KR1006VI1). Timerns design är en multifunktionell integrerad krets (IC). Det används ofta i olika enheter (elektronik, datorteknik, automatisering). Huvudsyftet med denna timer är att generera pulser med ett stort intervall av repetitionsperioden (från mikrosekunder till flera timmar).
Den givna styrkretsen på NE555-timern låter dig styra motorvarvtalet med pulsbreddmodulering (PWM).
I denna metod matas matningsspänningen till motorn i form av pulser med en konstant repetitionshastighet, men samtidigt kan deras varaktighet (pulsbredd) styras. Med denna styrmetod kommer den överförda effekten och motorvarvtalet att vara proportionell mot pulslängden (PWM-signalens driftcykel - förhållandet mellan pulslängden och dess period).
Funktionsprincipen för PWM-signalgeneratorn på NE555-timern beskrivs upprepade gånger och i detalj i de relevanta publikationerna, som finns på Internet.
Regulatorgeneratorn arbetar med en frekvens av cirka 500 Hz. Dess frekvens beror på kondensatorns C1 kapacitet. Pulsvaraktigheten regleras av ett variabelt motstånd R2. Signalerna från PWM-signalgeneratorns utgång, via strömförstärkaren på transistorn VT1, styr maskinmotorn. Genom att öka bredden på den positiva pulsen som kommer in i transistorns VT1-bas ökar vi kraften som tillförs likströmsmotorn och vice versa.Pulsens varaktighet, och därför motorvarvtalet, kan ändras i intervallet från 0 till 95 ... 98%.
Omvänd rotationsriktning för verktyget kan göras med vippbrytaren installerad på panelen. Men för att förenkla designen utförs denna funktion genom att vrida kontakten (polbyte) i uttaget på panelen.
I stället för den sammansatta n-p-n-transistorn KT 829A, kan en fälteffekttransistor eller en optokopplare med motsvarande effekt användas.
Regulatorn kommer att drivas från ett 220 V-nätverk och ha en 24 V-utgång som regleras av ström. Matningsspänningen för NE555-timern bör ligga i intervallet 5 ... 16 V, i kretsen fungerar den från en stabiliserad spänning på 12V. Denna styrkrets kan också fungera från en annan kraftkälla inom 24 ... 30 V.
5. Enhetens kompletta uppsättning.
Vi kompletterar enheten med delar enligt ovanstående diagram. Utgångstransistorn VT1 och stabilisatorn VR1 är installerade på små radiatorer. I den givna designen är de tillverkade av ett aluminiumhörn.
6. Kontrollera driften av generatorkretsen.
På Internet finns det många liknande varianter av generatorkretsen på NE555-timern, men värdena på delar i olika kretsar skiljer sig tiotals och hundratals gånger. För att förenkla tillverkning och felsökning av en arbetskrets rekommenderas därför att förmontera den på ett universellt kretskort.
Vi samlar in generatorkretsen. Till timerutgången (stift 3) ansluter vi basen på n-p-n-transistorn KT315. I kretsen för hans samlare slår vi på indikatorlampan genom ett 1 kΩ begränsande motstånd. Sändaren är ansluten till minuskretsen. Vi matar generatorkretsen från en stabiliserad 12V strömförsörjning. När vi väljer värdena på delarna, kontrollerar vi generatorns korrekta funktion genom lysdioden.
Kontroll-LED kan också installeras direkt på timerutgången (stift 3), men kom ihåg att NE555-timern har en utgångsström på upp till 200 mA. Den nära inhemska analoga KR1006VI1 tillåter en utgångsström på upp till 100 mA.
7. Installation av hastighetskontrollkretsen.
Vi utför kortets layout - vi placerar delarna på radiatorerna, ett motstånd med variabel hastighet, elektrolytiska kondensatorer. Vi borrar hål i kortet för att montera delar och fästa kortet på enhetens panel. Vi utför installationen av regulatorkretsen på arbetsbordet.
8. Montering av motorvarvtalsregulatorn.
Vi samlar in alla noder på hastighetsregulatorn. Vi fixar kortet på enhetspanelen med en tunn PCB-packning för att isolera kortkontakterna från metallpanelen. Regulatorns utgång är ansluten till uttaget på panelen. Till dess terminaler, i motsatt riktning, lödar vi VD3-dioden. Det dämpar självinduktionspulserna hos motorlindningen. Denna diod måste motstå driftspänning och ström på minst två gånger motorns prestanda.
Regulatorns funktionsindikator kommer att utföras av ett element i LED1 LED-remsan, vid en spänning på 12V. Placera (limma) den på axel på motorfästet, ovanför borrchucken, för att samtidigt indikera belysningen av behandlingsområdet.
9. Avslutande av konstruktionen av borrmaskinen.
Arbetet med den tillverkade maskinen visade behovet av en förfining av dess design.
En ytterligare platta är installerad under fästskruven i höjd, vilket gör att du kan fördela klämtrycket över ett stort område, eliminera fastklämning och underlätta att skjutningen av upphängningsbasen på maskinstativet glider.
På förslag från kommentatorn om kontroll av verktygets optimala position i förhållande till arbetsstycket gjordes och inställdes ett stopp. Den är monterad överst på upphängningsbasen och fungerar som ett stopp för den övre upphängningsarmen. Tyngdpunkten justeras så att borrchucken och upphängningsarmarna inte kan falla under 2 mm från nolllinjen. I läget på stoppet installeras borran i chucken tills den rör vid maskinbordet.Så det fungerar automatiskt i den optimala zonen på 4 mm, med en minimal sidoförskjutning på 0,01 mm.
