Si propone di considerare un'opzione di produzione. elettronico regolatore di velocità per un motore CC con una tensione di esercizio di 24 V.
Il progetto proposto del regolatore di velocità del motore è progettato per modificare la velocità di rotazione dell'utensile su una perforatrice, la cui fabbricazione è descritta nella nota "Trapano - romboide". Tuttavia, questo dispositivo può essere utilizzato per il controllo dell'alimentazione in altri progetti.
La necessità di regolare le rivoluzioni degli utensili è causata dai seguenti motivi. La modifica del materiale lavorato, del diametro e del tipo di utensile richiede un cambiamento nella velocità di taglio. Ad esempio, la perforazione del plexiglass o di alcune materie plastiche termoplastiche, in condizioni ottimali per la perforazione del metallo, porterà solo alla fusione del materiale lavorato nella zona di taglio e alla sua aderenza alla punta. La foratura, alesatura e svasatura dello stesso foro richiedono anche diverse rivoluzioni per un trattamento superficiale di alta qualità. L'aumento del diametro della punta richiede una riduzione proporzionale del numero di giri. Inoltre, a volte è necessario invertire il senso di rotazione dell'utensile. Per l'adempimento elementare di queste condizioni, si propone di fabbricare un regolatore di velocità elettronico.
Realizzare il controllo del regime del motore.
1. I dati di origine.
In questo esempio, un motore DC da 24 volt (0,7 A) viene utilizzato su una perforatrice.
Per il funzionamento di questo motore elettrico, è necessaria una fonte di alimentazione adeguata.
La tensione e la corrente necessarie per il funzionamento del motore possono essere fornite dal trasformatore di scansione verticale TVK-110L-1, prelevato da un vecchio televisore. Ha dimensioni e massa ridotte (ШЛ 20 х 32) e dall'avvolgimento secondario è in grado di produrre una corrente di 1 A con una tensione di 22 ... 24 V. In questo caso, la tensione rettificata sarà di circa 30 V, ma con un aumento del consumo di corrente, la tensione di uscita diminuirà leggermente.
2. La fabbricazione di un raddrizzatore.
Poiché con una possibile brusca frenata dell'utensile di elaborazione, sono probabili picchi di corrente consumata dal motore fino a 1,5 ... 2,0 A, per il raddrizzatore prodotto è necessario utilizzare diodi con un margine di limite di corrente. Si consiglia di utilizzare diodi con una tensione di funzionamento superiore a 30 V e una corrente limite superiore a 2,0 A.
Nella versione considerata del regolatore, vengono utilizzati i diodi KD202D ottimali (200 V - 5,0 A), che sono a portata di mano.
Dai diodi selezionati, assembleremo un raddrizzatore a ponte e lo collegheremo all'avvolgimento secondario del trasformatore. Alimentiamo il trasformatore dalla rete e controlliamo la tensione di uscita.
3. Creare una custodia per il dispositivo.
È tempo di posizionare la parte elettrica del regolatore di velocità. Sono possibili le seguenti opzioni. In un caso separato indipendente dalla macchina, in un caso installato in modo permanente sulla macchina, nonché incorporato nella struttura della macchina (ad esempio, nella tabella della macchina).
Poiché il progetto proposto è un regolatore di potenza per vari dispositivi, tenendo conto delle prospettive del suo possibile ulteriore utilizzo, è consigliabile fabbricare questo dispositivo in una custodia mobile separata. La produzione o l'acquisto di una custodia adatta dipenderà dai vostri desideri e capacità. In alternativa, nella progettazione in questione è stata utilizzata una bottiglia di plastica di prodotti chimici con dimensioni complessive di 90 x 70 x 90 mm.
Il contenitore ha parzialmente tagliato la parte superiore. La finestra risultante viene chiusa con un pannello decorativo costituito da una lamiera di metallo con uno spessore di 0,4 mm. Le nervature formate dopo la piegatura su tre lati delle mensole sul pezzo conferiscono al pannello una rigidità sufficiente per lavorare. Se installato in una struttura, il pannello conferisce ulteriore resistenza all'alloggiamento. Sul pannello sono installati un pannello per una tensione di uscita, un regolatore di potenza, una scheda con un circuito elettronico (in basso).
In base alle dimensioni della finestra nel caso, dal pannello di circuito universale, un pannello di lavoro viene ritagliato per ospitare il circuito elettronico del controller.
4. Il circuito elettrico del regolatore.
Su Internet puoi trovare molte opzioni per i circuiti per regolare la velocità di un motore DC. I circuiti più semplici e stabili si basano sul timer NE555. Richiedono un minimo di componenti, praticamente non è necessario configurarli e vengono rapidamente assemblati. Pertanto, non ci impegneremo per l'originalità, eseguiremo un controller elettronico di velocità basato su un circuito generatore collaudato con un timer NE555, secondo la figura seguente.
Il circuito del controller si basa su DA1 - un timer integrato importato NE555 (analogo domestico - KR1006VI1). Il design del timer è un circuito integrato multifunzionale (IC). Viene spesso utilizzato in vari dispositivi (elettronica, tecnologia informatica, automazione). Lo scopo principale di questo timer è generare impulsi con una vasta gamma del periodo di ripetizione (da microsecondi a diverse ore).
Il dato circuito del controller sul timer NE555 consente di controllare la velocità del motore mediante la modulazione di larghezza di impulso (PWM).
In questo metodo, la tensione di alimentazione al motore viene fornita sotto forma di impulsi con una frequenza di ripetizione costante, ma allo stesso tempo è possibile controllarne la durata (larghezza degli impulsi). Con questo metodo di controllo, la potenza trasmessa e la velocità del motore saranno proporzionali alla durata dell'impulso (ciclo di lavoro del segnale PWM - il rapporto tra la durata dell'impulso e il suo periodo).
Il principio di funzionamento del generatore di segnale PWM sul timer NE555 è ripetutamente e in dettaglio descritto nelle pubblicazioni pertinenti, che possono essere trovate su Internet.
Il generatore del regolatore funziona a una frequenza di circa 500 Hz. La sua frequenza dipende dalla capacità del condensatore C1. La durata dell'impulso sarà regolata da una resistenza variabile R2. I segnali dall'uscita del generatore di segnale PWM, attraverso l'amplificatore di corrente sul transistor VT1, controllano il motore della macchina. Aumentando la larghezza dell'impulso positivo che entra nella base del transistor VT1, aumentiamo la potenza fornita al motore DC e viceversa.La durata dell'impulso, e quindi la velocità del motore, possono essere modificate nell'intervallo da 0 a 95 ... 98%.
L'inversione del senso di rotazione dell'utensile può essere eseguita utilizzando l'interruttore a levetta installato sul pannello. Ma per semplificare il design, questa funzione viene eseguita ruotando la spina (cambio polare) nella presa sul pannello.
Invece del transistor composito n-p-n KT 829A, è possibile utilizzare un transistor ad effetto di campo o un accoppiatore ottico della potenza corrispondente.
Il regolatore sarà alimentato da una rete 220 V e avrà un'uscita 24 V regolata dalla potenza. La tensione di alimentazione del timer NE555 dovrebbe essere nell'intervallo 5 ... 16 V, nel circuito funzionerà da una tensione stabilizzata di 12V. Questo circuito del controller può funzionare anche da un'altra fonte di alimentazione entro 24 ... 30 V.
5. Il set completo del dispositivo.
Completiamo il dispositivo con parti secondo lo schema sopra. Il transistor di uscita VT1 e lo stabilizzatore VR1 sono installati su piccoli radiatori. Nel disegno dato sono fatti di un angolo di alluminio.
6. Verifica del funzionamento del circuito del generatore.
Su Internet ci sono molte varianti simili del circuito del generatore sul timer NE555, ma i valori delle parti in diversi circuiti differiscono per decine e centinaia di volte. Pertanto, per semplificare la produzione e il debug di un circuito di lavoro, è consigliabile preassemblarlo su un circuito universale.
Raccogliamo il circuito del generatore. All'uscita del timer (pin 3), colleghiamo la base del transistor n-p-n KT315. Nel circuito del suo collettore, accendiamo il LED indicatore attraverso un resistore di limitazione da 1kΩ. L'emettitore è collegato al circuito negativo. Alimentiamo il circuito del generatore da un alimentatore stabilizzato a 12V. Scegliendo i valori delle parti, controlliamo il corretto funzionamento del generatore dal bagliore del LED.
Il LED di controllo può anche essere installato direttamente sull'uscita del timer (pin 3), ma tenere presente che il timer NE555 ha una corrente di uscita fino a 200 mA. Il vicino analogo domestico KR1006VI1 consente una corrente di uscita fino a 100 mA.
7. Installazione del circuito del regolatore di velocità.
Eseguiamo il layout della scheda: posizioniamo le parti sui radiatori, una resistenza di controllo a velocità variabile, i condensatori elettrolitici. Eseguiamo fori nella scheda per il montaggio delle parti e il fissaggio della scheda al pannello del dispositivo. Eseguiamo l'installazione del circuito regolatore sul piano di lavoro.
8. Montaggio del regolatore di velocità del motore.
Raccogliamo tutti i nodi del controller di velocità. Fissiamo la scheda sul pannello del dispositivo utilizzando una sottile guarnizione PCB per isolare i contatti della scheda dal pannello metallico. L'uscita del regolatore è collegata all'uscita situata sul pannello. Inoltre, ai suoi terminali, nella direzione opposta, abbiamo saldato il diodo VD3. Smorzerà gli impulsi di autoinduzione dell'avvolgimento del motore. Questo diodo deve resistere alla tensione e alla corrente di funzionamento di almeno due volte le prestazioni del motore.
Il ruolo dell'indicatore di funzionamento del regolatore sarà svolto da un elemento della striscia LED LED1, a una tensione di 12V. Posizionarlo (incollarlo) sulla spalla del supporto del motore, sopra il mandrino del trapano, per contemporaneamente con l'indicazione dell'illuminazione dell'area di trattamento.
9. Completamento del progetto della perforatrice.
Il lavoro sulla macchina prodotta ha mostrato la necessità di un certo perfezionamento del suo design.
Una piastra aggiuntiva è installata sotto la vite di fissaggio in altezza, che consente di distribuire la pressione di serraggio su una vasta area, eliminare gli inceppamenti e facilitare lo scorrimento della base di sospensione sul supporto della macchina.
Su suggerimento del commentatore sul controllo della posizione ottimale dell'utensile rispetto al pezzo, è stato realizzato e installato un arresto regolabile. È montato nella parte superiore della base di sospensione e funge da arresto per il braccio di sospensione superiore. L'enfasi è regolata in modo tale che il mandrino del trapano e i bracci di sospensione non possano scendere al di sotto di 2 mm dalla linea zero. Nella posizione di arresto, il trapano viene installato nel mandrino finché non tocca la tavola della macchina.Quindi funzionerà automaticamente nella zona ottimale di 4 mm, con uno spostamento laterale minimo di 0,01 mm.
