Navrhuje sa zvážiť možnosť výroby. elektronický regulátor otáčok pre jednosmerný motor s prevádzkovým napätím 24 V.
Navrhovaná konštrukcia regulátora otáčok motora je určená na zmenu rýchlosti otáčania nástroja na vŕtacom stroji, ktorého výroba je opísaná v poznámke "Vŕtačka - kosoštvorec". Toto zariadenie sa však dá použiť na riadenie výkonu v iných prevedeniach.
Potreba nastavenia otáčok nástroja je spôsobená nasledujúcimi dôvodmi. Zmena spracovávaného materiálu, priemeru a typu nástroja vyžaduje zmenu rýchlosti rezania. Napríklad vŕtanie plexiskla alebo niektorých termoplastických plastov za optimálnych podmienok na vŕtanie kovu povedie iba k roztaveniu spracovaného materiálu v reznej zóne a jeho prilepeniu k vrtáku. Vŕtanie, vystružovanie a zahĺbenie tej istej diery tiež vyžaduje rôzne otáčky pre kvalitnú povrchovú úpravu. Zväčšenie priemeru vŕtačky vyžaduje úmerný pokles počtu otáčok. Okrem toho je niekedy potrebné obrátiť smer otáčania nástroja. Na základné splnenie týchto podmienok sa navrhuje výroba elektronického regulátora rýchlosti.
Vytvorenie regulátora otáčok motora.
1. Zdrojové údaje.
V tomto príklade sa na vŕtacom stroji používa 24-voltový jednosmerný motor (0,7A).
Na prevádzku tohto elektromotora je potrebný vhodný zdroj energie.
Napätie a prúd potrebné na činnosť motora môžu byť poskytované zvislým skenovacím transformátorom TVK-110L-1, prevzatým zo starého televízora. Má malé rozmery a hmotnosť (20 x 32) a zo sekundárneho vinutia je schopný vyrábať prúd 1 A s napätím 22 ... 24 V. V tomto prípade bude usmernené napätie asi 30 V, ale so zvýšením spotreby prúdu sa výstupné napätie mierne zníži.
2. Výroba usmerňovača.
Pretože pri možnom prudkom brzdení obrábacieho nástroja je pravdepodobné prepätie prúdu spotrebovaného motorom až do 1,5 ... 2,0 A, pre vyrábaný usmerňovač je potrebné použiť diódy s medznou hodnotou prúdu. Odporúča sa používať diódy s prevádzkovým napätím vyšším ako 30V a obmedzujúcim prúdom vyšším ako 2,0A.
V uvažovanej verzii regulátora sa používajú optimálne diódy KD202D (200V - 5,0A), ktoré sú k dispozícii.
Z vybraných diód zostavíme mostíkový usmerňovač a pripojíme ho k sekundárnemu vinutiu transformátora. Transformátor napájame zo siete a kontrolujeme výstupné napätie.
3. Vytvorenie puzdra pre zariadenie.
Je čas umiestniť elektrickú časť regulátora rýchlosti. Možné sú nasledujúce možnosti. V samostatnom prípade, ktorý je nezávislý od stroja, v prípade, že je stroj trvalo nainštalovaný a je tiež integrovaný do konštrukcie stroja (napríklad v tabuľke stroja).
Pretože navrhovaná konštrukcia je regulátorom výkonu pre rôzne zariadenia, berúc do úvahy vyhliadky na jeho možné ďalšie použitie, je vhodné vyrobiť toto zariadenie v samostatnom mobilnom kufríku. Výroba alebo nákup vhodného puzdra bude závisieť od vašich prianí a schopností. Ako možnosť sa v príslušnom dizajne použila plastová fľaša z chemikálií s celkovými rozmermi 90 x 70 x 90 mm.
Nádoba má čiastočne odrezanú hornú časť. Výsledné okno sa uzavrie dekoratívnym panelom z kovového plechu s hrúbkou 0,4 mm. Rebrá, ktoré sa vytvoria po ohybe na troch stranách políc na obrobku, dávajú panelu dostatočnú tuhosť na prácu. Keď je panel inštalovaný v konštrukcii, dáva puzdru mimoriadnu pevnosť. Panel je vybavený zásuvkou pre výstupné napätie, regulátorom výkonu, doskou s elektronickým obvodom (dole).
Podľa veľkosti okna v prípade je univerzálna doska plošných spojov vyrezaná, aby sa prispôsobil elektronickému obvodu ovládača.
4. Elektrický obvod regulátora.
Na internete nájdete veľa možností obvodov na reguláciu rýchlosti jednosmerného motora. Najjednoduchšie a najstabilnejšie obvody sú založené na časovači NE555. Vyžadujú minimum komponentov, prakticky sa nemusia konfigurovať a sú rýchlo zostavené. Preto sa nebudeme usilovať o originalitu, vykonáme elektronický regulátor rýchlosti založený na osvedčenom obvode generátora s časovačom NE555, podľa obrázku nižšie.
Regulačný obvod je založený na DA1 - importovanom integrovanom časovači NE555 (domáci analóg - KR1006VI1). Dizajn časovača je multifunkčný integrovaný obvod (IC). Často sa používa v rôznych zariadeniach (elektronika, počítačová technika, automatizácia). Hlavným účelom tohto časovača je generovanie impulzov s veľkým rozsahom doby opakovania (od mikrosekúnd do niekoľkých hodín).
Daný obvod regulátora na časovači NE555 vám umožňuje regulovať otáčky motora pomocou modulácie šírky impulzu (PWM).
Pri tomto spôsobe je napájacie napätie dodávané do motora vo forme impulzov s konštantnou opakovacou frekvenciou, ale súčasne je možné regulovať ich trvanie (šírka impulzu). Pri tejto metóde riadenia bude prenášaný výkon a otáčky motora úmerné dobe trvania impulzu (pracovný cyklus signálu PWM - pomer doby trvania impulzu k jeho perióde).
Princíp činnosti generátora signálu PWM na časovači NE555 je opakovane a podrobne opísaný v príslušných publikáciách, ktoré možno nájsť na internete.
Generátor regulátora pracuje pri frekvencii asi 500 Hz. Jeho frekvencia závisí od kapacity kondenzátora C1. Trvanie impulzu bude regulované variabilným odporom R2. Signály z výstupu generátora signálu PWM cez prúdový zosilňovač na tranzistore VT1 riadia motor stroja. Zvýšením šírky pozitívneho impulzu vstupujúceho do bázy tranzistora VT1 zvyšujeme energiu dodávanú jednosmernému motoru a naopak.Trvanie impulzu, a teda aj otáčky motora, je možné meniť v rozsahu od 0 do 95 ... 98%.
Reverzáciu smeru otáčania nástroja môžete vykonať pomocou prepínača umiestneného na paneli. Aby sa však zjednodušil dizajn, táto funkcia sa vykonáva otáčaním zástrčky (zmena pólu) v zásuvke na paneli.
Namiesto zloženého n-p-n tranzistora KT 829A sa môže použiť tranzistor s poľným efektom alebo optočlen so zodpovedajúcim výkonom.
Regulátor bude napájaný zo siete 220 V a bude regulovaný výstupom 24 V. Napájacie napätie časovača NE555 by malo byť v rozsahu 5 ... 16 V, v obvode bude pracovať zo stabilizovaného napätia 12V. Tento riadiaci obvod môže pracovať aj z iného zdroja energie do 24 ... 30 V.
5. Kompletná súprava zariadenia.
Kompletizujeme zariadenie časťami podľa vyššie uvedeného diagramu. Výstupný tranzistor VT1 a stabilizátor VR1 sú inštalované na malých radiátoroch. V danom prevedení sú vyrobené z hliníkového rohu.
6. Kontrola činnosti obvodu generátora.
Na internete existuje veľa podobných variantov generátorového obvodu na časovači NE555, ale hodnoty častí v rôznych obvodoch sa líšia desiatkami a stokrát. Preto, aby sa zjednodušila výroba a ladenie pracovného obvodu, je vhodné ho vopred namontovať na dosku univerzálnych obvodov.
Zhromažďujeme obvod generátora. K časovaciemu výstupu (pin 3) pripojíme základňu n-p-n tranzistora KT315. V okruhu jeho kolektora rozsvietime kontrolku LED pomocou obmedzovacieho odporu 1 kΩ. Emitor je pripojený k zápornému obvodu. Obvod generátora napájame zo stabilizovaného 12V napájacieho zdroja. Výberom hodnôt častí riadime správnu činnosť generátora žiarovkou LED.
Kontrolná LED sa dá nainštalovať aj priamo na výstup časovača (pin 3), ale nezabudnite, že časovač NE555 má výstupný prúd až 200 mA. Blízky domáci analógový signál KR1006VI1 umožňuje výstupný prúd až do 100 mA.
7. Inštalácia obvodu regulátora rýchlosti.
Uskutočňujeme rozloženie dosky - časti umiestnime na radiátory, rezistor s reguláciou otáčok, elektrolytické kondenzátory. Vyvŕtame diery v doske pre pripevnenie častí a pripevnenie dosky k panelu zariadenia. Vykonávame inštaláciu regulačného obvodu na pracovnú dosku.
8. Zostavenie regulátora otáčok motora.
Zhromažďujeme všetky uzly regulátora rýchlosti. Dosku pripevníme na panel zariadenia pomocou tenkého tesnenia PCB, aby sa kontakty dosky od kovového panelu izolovali. Výstup regulátora je pripojený k zásuvke umiestnenej na paneli. Na svoje svorky v opačnom smere sme tiež spájkovali diódu VD3. Tlmí samoindukčné impulzy vinutia motora. Táto dióda musí odolať prevádzkovému napätiu a prúdu najmenej dvojnásobku výkonu motora.
Úlohu indikátora činnosti regulátora bude vykonávať jeden prvok LED1 LED pásika pri napätí 12V. Nalepte ho (lepidlo) na rameno držiaka motora nad skľučovadlom, súčasne s vyznačením osvetlenia ošetrovanej oblasti.
9. Ukončenie návrhu vŕtačky.
Práce na vyrobenom stroji poukázali na potrebu vylepšenia jeho konštrukcie.
Vo výške upevňovacej skrutky je namontovaná ďalšia doska, ktorá vám umožňuje rozmiestniť upínací tlak na veľkú plochu, eliminovať zasekávanie a uľahčovať posúvanie závesnej základne na stojane stroja.
Na návrh komentátora kontroly optimálnej polohy nástroja vzhľadom na obrobok sa urobil a namontoval nastaviteľný doraz. Je namontovaný na vrchu závesnej základne a slúži ako zarážka pre horné závesné rameno. Dôraz je nastavený tak, aby skľučovadlo a závesné ramená nemohli klesnúť pod 2 mm od nulovej čiary. V polohe na doraze je vrták nainštalovaný v skľučovadle, až kým sa nedotkne stola stroja.Bude teda automaticky pracovať v optimálnej zóne 4 mm s minimálnym bočným posunom 0,01 mm.
