Instelbaar circuit voor snelheidsregelaar voor boormachine

Het voorgestelde regelcircuit met variabele boorsnelheid handhaaft een constante (instelbare) snelheid over de motor van de boormachine, ongeacht de belasting.

Een van de meest gebruikte elektrische gereedschappen is de boormachine. Ondanks zijn talloze voordelen heeft de boormachine één grote tegenvaller: constant hoge snelheid voor veel toepassingen.

Zelfs als er configuraties met twee snelheden zijn, dekt de ondergrens ongeveer 300-750 tpm, wat nog steeds erg snel is voor subtiele klussen zoals het boren van metselwerk of het gebruik van fly-cutters op plaatstaal.

Onze versie van de snelheidsregelaar in de boormachine maakt variatie in snelheden mogelijk van 0 tot 75% van de volledige snelheid. Bovendien maakt het ook bediening op normale snelheid mogelijk zonder de controller van de boor te verwijderen.

Zelfs bij veranderingen in belasting is de controller uitgerust met een ingebouwde compensatie om de aanzienlijk uniforme snelheden te behouden.

Hoe het werkt

Het typische kenmerk van een elektromotor is dat deze een sperspanning produceert die de voeding tijdens het lopen tegenwerkt.

Deze toestand wordt de achter-EMF genoemd. De tegengestelde spanning blijkt evenredig te zijn met de snelheid van de elektromotor. De SCR-boorsnelheidsregelaar gebruikte dit effect om een ​​duidelijke hoeveelheid compensatie van snelheid versus belasting te leveren.

Deze controller implementeert een Siliciumgestuurde gelijkrichter (SCR) om halfgolfvermogen naar de boormotor te sturen. De basisprincipes van de geleidbaarheid van een SCR zijn:

1. De anode (klem A) heeft een positieve lading ten opzichte van de kathode (klem K).
2. Wanneer de poort (klem G) ten minste 0,6 V positief ontwikkelt ten opzichte van de kathode.
3. Er stroomt ongeveer 10 mA stroom in de poortaansluiting.

Het tijdstip waarop de SCR wordt ingeschakeld in elke positieve halve cyclus kan efficiënt worden geregeld door het niveau van de spanningsgolfvorm naar de poort te regelen. Kortom, we kunnen de hoeveelheid stroom die aan de boormachine wordt geleverd perfect regelen.

Weerstanden R1 en R2, en potentiometer RV1 worden een spanningsdeler die een halve golfspanning van instelbare waarde levert aan de poort van de SCR. Als de motor onbeweeglijk is, staat de kathode van de SCR op 0 V en wordt deze bijna volledig ingeschakeld. Naarmate de boorsnelheid toeneemt, vormt zich een spanning over de boor.

Deze extra potentiaal vermindert de effectieve poort-kathodespanningen. Dus wanneer de motor accelereert, neemt het geleverde vermogen af ​​totdat de motor stabiel wordt bij een snelheid die wordt geregeld door de configuratie van RV1.

Stel dat er een lading op de boor wordt geplaatst. Dit heeft de neiging om de boor te vertragen en zorgt er tegelijkertijd voor dat de spanning over de boor daalt. Dan wordt er meer vermogen aan de motor geleverd vanwege de automatisch vergevorderde afvuurtijd van de SCR.

Daarom wordt de boorsnelheid behouden zodra deze is ingesteld, ongeacht de belasting. Diode D2 dient om het gedissipeerde vermogen in R1, R2 en RV1 te halveren door de stroom erdoor te beperken tot alleen positieve halve cycli.

Diode D1 beschermt de SCR-poort tegen extreme sperspanning.

SW1 kortsluit de SCR gemakkelijk in de positie op volle snelheid. Hierdoor werkt RV1 niet en wordt de gehele netvoeding op de boormachine aangesloten.

Bouw

Het belangrijkste is dat het cruciaal is om te weten dat het circuit van de boorsnelheidsregelaar rechtstreeks op het lichtnet is aangesloten zonder een scheidingstransformator.

Daarom moeten tijdens de montage voorzorgsmaatregelen worden genomen, zodat er geen ernstig of dodelijk letsel optreedt.

Het gebruik van een tagstrip of een printplaat is niet nodig omdat er maar een handvol elektronische componenten wordt gebruikt. Er zijn slechts twee 'mid-air' -verbindingen nodig en deze moeten goed worden geïsoleerd om elke kans op kortsluiting te voorkomen.

Voor dit project wordt een type SCR met stiftbevestiging gebruikt. Dit onderdeel wordt met behulp van het meegeleverde soldeerlipje geplaatst en op het middelste lipje van de schakelaar gesoldeerd.

Er zijn geen koellichamen nodig voor belastingen tot 3 A. Als u een SCR in plastic verpakking heeft, kunt u een gat boren door de schakelaarlus en de SCR recht vastschroeven.

Desalniettemin is het aan te raden om een ​​stuk aluminium, met een afmeting van 25 mm x 15 mm, tussen de SCR en schakelaarnok te plaatsen om als koellichaam te functioneren.

Het is van fundamenteel belang om te onthouden dat u aardverbindingen maakt voor alle externe componenten, omdat de unit werkt bij 240 Vac. Voor de koffer hebben we een plastic compartiment met een metalen deksel gebruikt.

Verder wordt een kabelklem gebruikt die met een metalen schroef door de zijkant van de plastic behuizing is bevestigd.

Denk eraan om de aardverbinding voor deze schroef, het deksel en de aardklem van de uitgangsaansluiting voor te bereiden.

Het is essentieel om alleen doorlopende bedrading te gebruiken, aangezien aardingskabels zonder tussenverbindingen van het ene aardpunt naar het andere gaan. Het is oké om twee aardingskabels aan één aardklem te solderen, maar bevestig nooit twee draden onder één enkele schroef.

Het aluminium deksel op de UB3-box is niet robuust voor deze toepassing, vooral niet wanneer het gat voor de uitgang wordt uitgesneden.

Zorg er daarom voor dat u een nieuw deksel maakt van 18 gauge staal of 16 gauge aluminium materiaal.

Als extra veiligheidsmaatregel wordt aanbevolen om een ​​kleine hoeveelheid lijm, lak of zelfs nagellak te gebruiken op de groeven van de schroef die in het apparaat worden vastgezet. Dit garandeert een veilige montage.

Het kan zijn dat u bij sommige SCR's opmerkt dat de triggerstroom die wordt geleverd door R1 en R2 onvoldoende is. Om dit te verhelpen, voegt u gewoon een extra weerstand van 10k parallel aan elke weerstand toe.

Hoe te gebruiken

Sluit eerst het circuit van de boorsnelheidsregelaar aan op de netvoeding en de boor in de controller.

Selecteer vervolgens de gewenste snelheid: volledige of variabele snelheid. U merkt misschien dat er geen AAN- of UIT-schakelaar is, omdat de schakelfunctie wordt geleverd door de schakelaar van de boormachine zelf.

Op volle snelheid draait de boor normaal en heeft de snelheidsregeling op de controller geen effect.

Als variabele snelheid is geselecteerd, regelt de besturing de snelheid tussen 0 en 75% van de volledige snelheid. Het is mogelijk dat er dode zones zijn bij lage snelheid en hoge snelheidseinden van de besturing.

Dit is heel normaal en het gebeurt vanwege de booreigenschappen en componenttoleranties binnen de controller.

Bij extreem lage snelheden zult u merken dat de boor onder onbelaste toestand schokt. Maar op het moment dat er een belasting wordt geïntroduceerd, wordt de schok verminderd en verdwijnt uiteindelijk.

Zolang de boormachine op minder dan volle snelheid wordt gebruikt, wordt het koeleffect van de motor aanzienlijk verminderd.

Dit komt doordat de koelventilator op de ankeras is bevestigd en ook langzamer draait. Daarom wordt de boormachine heter bij gebruik op lage snelheden, dus het is belangrijk om de boormachine gedurende een lange periode niet in deze modus te gebruiken.

ONDERDELEN LIJST
R1, R2 = weerstand 10k 1W 5%
RV1 = Potentiometer 2,5k Lin
D1, D2 = Diodes 1N4004
SCR1 = SCR 2N4443 of BT151 (8A / 10A, 400V)
SW1 = schakelkast
3-core flex en plug
Kabelklem
3-pins stopcontact

Mogelijk merkt u dat sommige SCR's een activeringsstroom hebben boven de normale waarde, wat de werking van de unit kan verhinderen. In dergelijke gevallen kunt u SCR's parallel toevoegen, samen met de twee 10k-weerstanden met een extra 10k-weerstand om ervoor te zorgen dat er voldoende stroom beschikbaar is voor het activeren van de SCR-poort.

Triac Phase Control gebruiken

Bijna alle boorsnelheidsregelaars hebben verschillende negatieve aspecten. Bijvoorbeeld onvoldoende snelheidsstabiliteit, te veel trillingen bij lagere snelheden en grote vermogensdissipatie van de serieweerstand die wordt gebruikt om de motorstroom te detecteren.

De schakeling die in dit artikel wordt uitgelegd, bevat niets van deze nadelen en is bovendien ongelooflijk eenvoudig. De netspanningsingang wordt gelijkgericht door D1 en verlaagd met R1.

De stroom die door T1 wordt verbruikt, kan via P1 worden geregeld, waardoor ook de gelijkspanning wordt gemanipuleerd die zich over C2 presenteert, dus op de T2-basis. T2 is aangesloten als een emittervolger en de spanning die zich ontwikkelt in de kathode van D3 ligt ongeveer 1,5 V onder de T2-basisspanning.

Stel dat de motor schakelt maar dat de triac is uitgeschakeld, de terug e.m.f. gemaakt door de motor ontwikkelt zich op de T1-pin van de triac.

Zolang deze spanning hoger is dan de D3-kathodespanning, blijft de triac uitgeschakeld, maar naarmate de motor vertraagt, daalt deze spanning en wordt de triac geactiveerd.

In het geval dat de belasting op de motor toeneemt, waardoor de boormotor vertraagt, kan de achterkant e.m.f. zal sneller dalen en de triac zal sneller worden geactiveerd, waardoor de motor weer sneller gaat draaien.

Omdat de triac alleen kan worden geactiveerd op positieve halve cycli van de AC-golfvorm, zal de boorsnelheidsregelaar de motorsnelheid niet continu aanpassen van nul tot smoorsnelheid, en voor standaard werken op volledige snelheid is S1 opgenomen, die de trlac activeert helemaal op.

Desalniettemin vertoont het circuit zeer goede eigenschappen voor snelheidsregeling over het cruciale verminderde snelheidsbereik. L1 en C1 leveren r.f. interferentie-onderdrukking veroorzaakt door de triac phase chopping.

L1 zou een vrij verkrijgbare r.f. suppressorsmoorspoel van een aantal microhenries-inductantie.

De stroomsterkte van L1 moet tussen de twee en vier ampère zijn, met betrekking tot de stroomsterkte van de boormotor. Bijna alle 600V 6 A triac zal buitengewoon goed werken in het circuit.