Navrhuje se zvážit možnost výroby. elektronický regulátor otáček pro stejnosměrný motor s provozním napětím 24 V.
Navrhovaná konstrukce regulátoru otáček motoru je určena ke změně rychlosti otáčení nástroje na vrtacím stroji, jehož výroba je popsána v poznámce "Vrtačka - kosočtverec". Toto zařízení však lze použít pro řízení výkonu v jiných provedeních.
Potřeba nastavení otáček nástroje je způsobena následujícími důvody. Změna zpracovaného materiálu, průměru a typu nástroje vyžaduje změnu řezné rychlosti. Například vrtání plexiskla nebo některých termoplastických plastů za optimálních podmínek pro vrtání kovu povede pouze k roztavení zpracovaného materiálu v řezné zóně a jeho přilepení k vrtáku. Vrtání, vystružování a zahlubování stejné díry vyžaduje také různé otáčky pro vysoce kvalitní povrchovou úpravu. Zvětšení průměru vrtáku vyžaduje poměrné snížení počtu otáček. Kromě toho je někdy nutné obrátit směr otáčení nástroje. Pro základní splnění těchto podmínek se navrhuje výroba elektronického regulátoru rychlosti.
Výroba regulátoru otáček motoru.
1. Zdrojová data.
V tomto příkladu se na vrtacím stroji používá 24 V stejnosměrný motor (0,7 A).
Pro provoz tohoto elektrického motoru je potřebný vhodný zdroj energie.
Napětí a proud potřebný pro provoz motoru může být poskytován vertikálním skenovacím transformátorem TVK-110L-1, odebraným ze staré televize. Má malé rozměry a hmotnost (ШЛ 20 × 32) a ze sekundárního vinutí je schopen produkovat proud 1 A s napětím 22 ... 24 V. V tomto případě bude usměrněné napětí asi 30 V, ale při zvýšení spotřeby proudu se výstupní napětí mírně sníží.
2. Výroba usměrňovače.
Protože při možném prudkém brzdění obráběcího nástroje je pravděpodobné, že dojde k přepětí proudu spotřebovaného motorem až do 1,5 ... 2,0 A, pro vyráběný usměrňovač je nutné použít diody s mezním limitem proudu. Doporučuje se používat diody s provozním napětím vyšším než 30V a omezujícím proudem vyšším než 2,0A.
V uvažované verzi regulátoru se používají optimální diody KD202D (200V - 5,0A), které jsou po ruce.
Z vybraných diod sestavíme můstkový usměrňovač a připojíme jej k sekundárnímu vinutí transformátoru. Napájíme transformátor ze sítě a kontrolujeme výstupní napětí.
3. Vytvoření pouzdra pro zařízení.
Je čas umístit elektrickou část regulátoru rychlosti. Jsou možné následující možnosti. V samostatném případě nezávislém na stroji, v případě, že je stroj trvale nainstalován a je také integrován do konstrukce stroje (například v tabulce stroje).
Protože navrhovaná konstrukce je regulátorem výkonu pro různá zařízení, s ohledem na vyhlídky na jeho možné další použití, je vhodné toto zařízení vyrobit v samostatném mobilním pouzdře. Výroba nebo nákup vhodného pouzdra bude záviset na vašich přáních a schopnostech. Jako alternativa byla v dotyčném provedení použita plastová láhev z chemikálií o celkových rozměrech 90 x 70 x 90 mm.
Kontejner částečně odřízl horní část. Výsledné okno je uzavřeno dekorativním panelem vyrobeným z kovového plechu o tloušťce 0,4 mm. Žebra vytvořená po ohnutí na třech stranách polic na obrobku dávají panelu dostatečnou tuhost pro práci. Když je panel instalován do konstrukce, dává skříni také extra pevnost. Panel je vybaven zásuvkou pro výstupní napětí, regulátorem výkonu, deskou s elektronickým obvodem (dole).
Podle velikosti okna v případě je z desky univerzálních obvodů vyříznuta pracovní deska, aby se přizpůsobil elektronickému obvodu ovladače.
4. Elektrický obvod regulátoru.
Na internetu najdete mnoho možností obvodů pro regulaci rychlosti stejnosměrného motoru. Nejjednodušší a nejstabilnější obvody jsou založeny na časovači NE555. Vyžadují minimum součástí, prakticky není nutné je konfigurovat a rychle sestavovat. Proto se nebudeme snažit o originalitu, provedeme elektronický regulátor otáček založený na osvědčeném generátorovém obvodu s časovačem NE555, podle obrázku níže.
Řídicí obvod je založen na DA1 - importovaném integrovaném časovači NE555 (domácí analog - KR1006VI1). Konstrukce časovače je multifunkční integrovaný obvod (IC). Často se používá v různých zařízeních (elektronika, výpočetní technika, automatizace). Hlavním účelem tohoto časovače je generovat impulzy s velkým rozsahem opakovací periody (od mikrosekund až po několik hodin).
Daný řídicí obvod na časovači NE555 vám umožňuje řídit otáčky motoru pomocí modulace šířky impulzu (PWM).
Při tomto způsobu je napětí do motoru dodáváno ve formě pulzů s konstantní opakovací rychlostí, ale jejich trvání (šířka impulsu) může být řízeno. Při této metodě řízení bude přenášený výkon a otáčky motoru úměrné době trvání impulsu (pracovní cyklus signálu PWM - poměr doby trvání impulsu k jeho době).
Princip činnosti generátoru signálu PWM na časovači NE555 je opakovaně a podrobně popsán v příslušných publikacích, které lze nalézt na internetu.
Generátor regulátoru pracuje na frekvenci asi 500 Hz. Jeho frekvence závisí na kapacitě kondenzátoru C1. Trvání pulsu bude regulováno proměnným rezistorem R2. Signály z výstupu generátoru signálu PWM, přes proudový zesilovač na tranzistoru VT1, řídí motor stroje. Zvětšením šířky kladného impulzu přicházejícího na základnu tranzistoru VT1 zvyšujeme energii dodávanou stejnosměrnému motoru a naopak.Trvání pulzu, a tedy i otáčky motoru, lze měnit v rozsahu 0 až 95 ... 98%.
Obrácení směru otáčení nástroje lze provést pomocí přepínače umístěného na panelu. Ale pro zjednodušení konstrukce se tato funkce provádí otáčením zástrčky (změna pólu) v zásuvce na panelu.
Místo složeného tranzistoru n-p-n KT 829A lze použít tranzistor s efektem pole nebo optočlen s odpovídajícím výkonem.
Regulátor bude napájen ze sítě 220 V a bude regulován výstupem 24 V. Napájecí napětí časovače NE555 by mělo být v rozsahu 5 ... 16 V, v obvodu bude pracovat ze stabilizovaného napětí 12V. Tento obvod regulátoru může také pracovat z jiného zdroje energie do 24 ... 30 V.
5. Zařízení je kompletní.
Zařízení doplňujeme částmi podle výše uvedeného schématu. Výstupní tranzistor VT1 a stabilizátor VR1 jsou instalovány na malých radiátorech. V daném provedení jsou vyrobeny z hliníkového rohu.
6. Kontrola činnosti obvodu generátoru.
Na internetu existuje mnoho podobných variant generátorového obvodu na časovači NE555, ale hodnoty dílů v různých obvodech se liší desítkami a stokrát. Proto, aby se zjednodušila výroba a ladění pracovního obvodu, je vhodné jej předem smontovat na univerzální desce s obvody.
Sbíráme obvod generátoru. K výstupu časovače (pin 3) připojujeme základnu tranzistoru n-p-n KT315. V okruhu jeho kolektoru rozsvítíme LED diodu pomocí omezovacího odporu 1 kΩ. Emitor je připojen k zápornému obvodu. Obvod generátoru napájíme ze stabilizovaného 12V napájecího zdroje. Výběrem hodnot částí kontrolujeme správnou činnost generátoru pomocí záře LED.
Řídicí LED lze také nainstalovat přímo na výstup časovače (pin 3), ale mějte na paměti, že časovač NE555 má výstupní proud až 200 mA. Blízký domácí analog KR1006VI1 umožňuje výstupní proud až 100 mA.
7. Instalace obvodu regulátoru otáček.
Provádíme rozvržení desky - umístíme součásti na radiátory, rezistor s proměnnou rychlostí, elektrolytické kondenzátory. V desce vyvrtáme otvory pro montáž dílů a upevnění desky k panelu zařízení. Provádíme instalaci regulačního obvodu na pracovní desce.
8. Sestavení regulátoru otáček motoru.
Shromažďujeme všechny uzly regulátoru rychlosti. Desku upevníme na panel zařízení pomocí tenkého těsnění PCB k izolaci kontaktů desky od kovového panelu. Výstup regulátoru je připojen k výstupu umístěnému na panelu. Také k jeho terminálům, v opačném směru, jsme pájeli diodu VD3. Tlumí samoindukční impulzy vinutí motoru. Tato dioda musí odolat provoznímu napětí a proudu nejméně dvojnásobku výkonu motoru.
Role indikátoru činnosti regulátoru bude vykonávat jeden prvek LED1 LED pásu, při napětí 12V. Umístěte (přilepte) na rameno držáku motoru nad vrták sklíčidla, současně s vyznačením osvětlení ošetřované oblasti.
9. Dokončení konstrukce vrtacího stroje.
Práce na vyrobeném stroji ukázala, že je třeba určité zdokonalení jeho konstrukce.
Pod fixačním šroubem na výšku je instalována přídavná deska, která umožňuje rozdělit upínací tlak na velkou plochu, eliminovat vzpříčení a usnadnit posunutí základny zavěšení na stojanu stroje.
Na návrh komentátora ovládání optimální polohy nástroje vzhledem k obrobku byl proveden a nainstalován nastavitelný doraz. Je namontován na horní části základny zavěšení a slouží jako zarážka pro horní rameno zavěšení. Důraz je nastaven tak, aby sklíčidlo a zavěšovací ramena nemohly klesnout pod 2 mm od nulové linie. V poloze na dorazu je vrták nainstalován v upínači, dokud se nedotkne stolu stroje.Automaticky tak bude pracovat v optimální zóně 4 mm s minimálním bočním posunem 0,01 mm.
