Сенсорный регулятор скорости вращения электродвигателя


Одно из неудобств при использовании сенсорных регуляторов скорости вращения для микродрели [1] - нестабильность параметров резистивного датчика-сенсора.

Если применить специализированные микросхемы серии ТТР22х, в регуляторе можно реализовать двух- или трёхступенчатую регулировку скорости вращения. Эти микросхемы предназначены для построения сенсорных датчиков (бесконтактных кнопок), с помощью которых можно формировать команды управления с логическими уровнями [2].

Принципиальная схема

Схема сенсорного ёмкостного регулятора показана на рис. 1. На микросхемах DA1 и DA2 собраны два ёмкостных датчика, каждый из которых управляет "своим" мощным полевым транзистором. Схема включения микросхем соответствует режиму "кнопка”. Напряжение питания микросхем стабилизировано параметрическим стабилизатором напряжения на элементах VD1, R1 и С1. Конденсатор С1 подавляет помехи по цепи питания.

Принципиальная схема сенсорного регулятора скорости вращения электродвигателя

Рис. 1. Принципиальная схема сенсорного регулятора скорости вращения электродвигателя.

Питание на электродвигатель М1 подаётся по двум цепям - напрямую через транзистор VТ1 и через гасящий резистор R2 и транзистор VТ2. Диод VD2 подавляет выбросы напряжения на электродвигателе.

Конденсатор С2 подавляет помехи по цепи питания, возникающие при работе электродвигателя. Чтобы исключить возможность подключения напряжения питания в неправильной полярности, установлен диодный мост VD3-VD6.

Регулятор работает следующим образом. После подачи питающего напряжения микросхемы DA1 и DA2 калибруются, и на их выходах Q появляется низкий логический уровень. В результате транзисторы закрыты и электродвигатель обесточен.

При приближении пальца к сенсорному элементу Е2 микросхема DA2 переключится, и на ее выходе появляется высокий уровень (5 В). В результате транзистор VТ2 открывается и на электродвигатель питающее напряжение поступает через токоограничивающий резистор R2. Скорость вращения его вала в этом случае существенно меньше максимальной.

При приближении к сенсорному элементу Е1 переключится микросхема DA1, откроется транзистор VТ 1, и на электродвигатель поступит всё питающее напряжение. При удалении пальца от сенсорных элементов всё происходит в обратном порядке. Если устройство питать от регулируемого блока питания, максимальную скорость вращения можно установить с помощью напряжения питания.

Детали и печатная плата

Все элементы размещены на двух круглых односторонних печатных платах. Их диаметр равен диаметру электродвигателя. На первой из них установлены транзисторы, диоды, конденсатор С2 и резистор R2.

Печатная плата для схемы сенсорного регулятора скорости вращения электродвигателя

Рис. 2. Печатная плата для схемы сенсорного регулятора скорости вращения электродвигателя.

Размещение деталей на печатной плате

Рис. 3. Размещение деталей на печатной плате.

Чертёж платы показан на рис. 2, размещение элементов - на рис. 3, а её внешний вид - на рис. 4.

Готовая плата регулятора

Рис. 4. Готовая плата регулятора.

Печатная плата стороны с сенсорами

Рис. 5. Печатная плата стороны с сенсорами.

На второй плате установлены микросхемы, элементы параметрического стабилизатора и сформированы печатные площадки сенсорных элементов Е1 и Е2. Её чертёж показан на рис. 5.

Рабочая сторона этих элементов - противоположная показанной на этом рисунке. Размещение элементов показано на рис. 6, а внешний вид - на рис. 7.

Расположение деталей на плате

Рис. 6. Расположение деталей на плате.

Применены элементы для поверхностного монтажа. Резисторы - типоразмера 1206, причем резистор R2 составлен из шести соединённых последовательно-параллельно резисторов мощностью 0,25 Вт и сопротивлением 22 Ом, но можно применить резисторы и другого типа.

Конденсатор С1 - типоразмера А или В, конденсатор С2 - типоразмера С или D. Транзисторы можно применить мощные с каналом п-типа, напряжением открывания 1...2 В, и в корпусе ТО-252, например IPD1303LA.

Применен электродвигатель ДМП-30Н1-09 с номинальным напряжением 12 В. Практика показала, что при сверлении в платах небольших отверстий питать этот регулятор целесообразно пониженным напряжением 9... 10 В.

Можно использовать и электродвигатели серии ДМП с номинальным напряжением 27 В. В этом случае питать регулятор целесообразно напряжением 18...20 В, сопротивление резистора R1 надо увеличить в три раза, а конденсатор С2 должен быть с номинальным напряжением 25 В.

Конструкцию регулятора поясняет рис. 8 Первая плата 8 приклеена к электродвигателю 1. В качестве корпуса регулятора применён полый диэлектрический цилиндр 2 длиной несколько сантиметров с внутренним диаметром, равным диаметру электродвигателя.

Цилиндр должен надеваться на электродвигатель с небольшим трением. Изготовить такой цилиндр можно самостоятельно, склеив его клеем ПВА из нескольких слоёв писчей бумаги [1].

Выводы 4 электродвигателя 1, выходящие сбоку через втулку 3, пропускают через первое отверстие и припаивают к соответствующим контактам первой платы 8. Аналогично через второе отверстие пропускают провода питания 5 и припаивают к плате 8.

Цилиндр 2 надевают на электродвигатель 1 сверху, для втулки 3 в цилиндре 2 вырезают паз соответствующей ширины. Вторую плату 6 соединяют с помощью тонких монтажных проводов 7 с платой 8.

Готовая плата со стороны сенсоров

Рис. 7. Готовая плата со стороны сенсоров.

Конструкция регулятора

Рис. 8. Конструкция регулятора.

После проверки работоспособности и налаживания устройства плату 6 приклеивают к верхней части цилиндра 2 по всему периметру.

При этом плату 6 надо расположить свободной от печатных проводников стороной вверх и сориентировать таким образом, чтобы при приближении к ней пальца ближайшим сенсорным элементом был элемент Е2. Вешний вид устройства показан на рис. 9.

Регулятор можно сделать трёхскоростным. Для этого с помощью навесного монтажа надо установить резистор R3, выделенный на рис. 1 цветом, и подобрать его так, чтобы при подаче питающего напряжения вал электродвигателя вращался очень медленно.

Внешний вид устройства

Рис. 9. Внешний вид устройства.

При малой скорости удобнее "прицеливаться*’ в точку сверления. Вторая скорость будет ‘'крейсерской'’, на которой сверлят отверстия. Для её установки подбирают резистор R2. И третья скорость - "форсаж”, т. е. максимальная.

Кроме подборки резистора R3, налаживание сводится к подборке резистора R2 для получения желаемой "крейсерской" скорости вращения вала электродвигателя.

Для повышения удобства микродрель можно снабдить осветительными диодами, как это сделано в [1]. Для удобства пользования регулятором с внешней стороны второй платы можно нанести метки, соответствующие скорости вращения вала электродвигателя.

Для уменьшения чувствительности сенсорных элементов Е1 и Е2 размеры их печатных площадок можно сделать меньше.

Печатная плата - Скачать.

И. Нечаев. г. Москва. Р-06-19.

Литература:

  1. Нечаев И. Сенсорный регулятор скорости вращения для микродрели. Р-04-2019.
  2. Нечаев И. Сенсорный выключатель (сенсорные кнопки) на микросхеме ТТР223. Р-05-2018.

0 514 Регуляторы
двигатель электродвигатель сенсорное управление
Оставить комментарий:

cashback