วงจรควบคุมความเร็วของเครื่องเจาะแบบปรับได้

วงจรควบคุมความเร็วสว่านแบบแปรผันที่เสนอจะรักษาความเร็วคงที่ (ปรับได้) เหนือมอเตอร์ของเครื่องเจาะโดยไม่คำนึงถึงภาระ

หนึ่งในเครื่องมือไฟฟ้าที่ใช้มากที่สุดคือเครื่องเจาะไฟฟ้า แม้จะมีข้อได้เปรียบมากมาย แต่สว่านไฟฟ้าก็มีความปราชัยที่สำคัญอย่างหนึ่งนั่นคือความเร็วสูงคงที่สำหรับการใช้งานจำนวนมาก

แม้ว่าจะมีการกำหนดค่าความเร็วสองระดับ แต่ขีด จำกัด ล่างจะครอบคลุมประมาณ 300-750 รอบต่อนาทีซึ่งยังเร็วมากสำหรับงานที่ละเอียดอ่อนเช่นการเจาะวัสดุก่อสร้างหรือการใช้ฟลายคัตบนแผ่นโลหะ

ตัวควบคุมความเร็วรุ่นของเราในสว่านไฟฟ้าอนุญาตให้มีการเปลี่ยนแปลงของความเร็วตั้งแต่ 0 ถึง 75% ของความเร็วเต็ม นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถทำงานด้วยความเร็วปกติโดยไม่ต้องถอดคอนโทรลเลอร์ออกจากสว่าน

แม้ว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงโหลดคอนโทรลเลอร์ก็มีการชดเชยในตัวเพื่อรักษาความเร็วที่สม่ำเสมอ

มันทำงานอย่างไร

ลักษณะทั่วไปของมอเตอร์ไฟฟ้าคือสร้างแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับซึ่งตรงข้ามกับแหล่งจ่ายเมื่อทำงาน

เงื่อนไขนี้เรียกว่า EMF ด้านหลัง พบว่าแรงดันไฟฟ้าตรงข้ามเป็นสัดส่วนกับความเร็วของมอเตอร์ไฟฟ้า ตัวควบคุมความเร็วสว่าน SCR ใช้เอฟเฟกต์นี้เพื่อให้ได้ค่าตอบแทนความเร็วเทียบกับโหลดที่แน่นอน

คอนโทรลเลอร์นี้ใช้ไฟล์ วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอน (SCR) เพื่อส่งกำลังครึ่งคลื่นไปยังมอเตอร์สว่าน พื้นฐานของการนำไฟฟ้าของ SCR คือ:

1. ขั้วบวก (ขั้ว A) มีประจุบวกเทียบกับขั้วลบ (ขั้ว K)
2. เมื่อประตู (ขั้ว G) พัฒนาอย่างน้อย 0.6 V เป็นบวกเมื่อเทียบกับแคโทด
3. กระแสประมาณ 10 mA ไหลเข้าสู่ขั้วประตู

เวลาที่ SCR เปิดอยู่ ในแต่ละรอบครึ่งบวกสามารถควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการควบคุมระดับของรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าไปที่ประตู สรุปได้ว่าเราสามารถควบคุมปริมาณพลังงานที่จ่ายให้กับสว่านได้อย่างสมบูรณ์แบบ

ตัวต้านทาน R1 และ R2 และโพเทนชิออมิเตอร์ RV1 กลายเป็น ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า ที่ให้แรงดันไฟฟ้าครึ่งคลื่นของค่าที่ปรับได้ไปยังประตูของ SCR หากมอเตอร์ไม่มีการเคลื่อนไหวแคโทดของ SCR จะอยู่ที่ 0 V และเกือบจะเปิดสนิท เมื่อความเร็วของสว่านสูงขึ้นแรงดันไฟฟ้าจะก่อตัวขึ้นทั่วสว่าน

ศักยภาพเพิ่มเติมนี้ช่วยลดแรงดันเกตแคโทดที่มีประสิทธิภาพ ดังนั้นเมื่อมอเตอร์เร่งความเร็วพลังงานที่จ่ายจะลดลงจนกว่ามอเตอร์จะเสถียรที่ความเร็วที่ควบคุมโดยการกำหนดค่าของ RV1

สมมติว่ามีภาระวางอยู่บนสว่าน สิ่งนี้จะทำให้สว่านช้าลงและทำให้แรงดันไฟฟ้าทั่วสว่านลดลงในเวลาเดียวกัน จากนั้นจะจ่ายพลังงานให้กับมอเตอร์มากขึ้นเนื่องจาก SCR เวลายิงขั้นสูงโดยอัตโนมัติ

ดังนั้นความเร็วในการเจาะจะคงที่เมื่อตั้งค่าโดยไม่คำนึงถึงภาระ Diode D2 ทำหน้าที่ลดกำลังไฟที่กระจายลงครึ่งหนึ่งใน R1, R2 และ RV1 โดยการ จำกัด กระแสผ่านพวกมันให้เหลือครึ่งรอบบวกเท่านั้น

Diode D1 ป้องกันประตู SCR จากแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับมาก

SW1 ตัด SCR ออกอย่างง่ายดายในตำแหน่งความเร็วเต็ม เป็นผลให้ RV1 ไม่ทำงานและจ่ายไฟหลักทั้งหมดกับสว่าน

การก่อสร้าง

สิ่งสำคัญที่สุดคือต้องรู้ว่าวงจรควบคุมความเร็วสว่านเชื่อมต่อโดยตรงกับไฟหลักโดยไม่ต้องใช้หม้อแปลงแยก

ดังนั้นจึงต้องใช้มาตรการป้องกันในระหว่างการประกอบเพื่อไม่ให้เกิดการบาดเจ็บรุนแรงหรือถึงแก่ชีวิต

ไม่จำเป็นต้องใช้แถบแท็กหรือ PCB เนื่องจากใช้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เพียงไม่กี่ชิ้น จำเป็นต้องมีข้อต่อ 'กลางอากาศ' เพียงสองข้อเท่านั้นและต้องมีการหุ้มฉนวนอย่างแน่นหนาเพื่อป้องกันการลัดวงจร

SCR ชนิดติดตั้งสตั๊ดใช้สำหรับโครงการนี้ ส่วนประกอบนี้ถูกวางโดยใช้ตัวดึงประสานที่มาพร้อมกับมันและบัดกรีเข้ากับตัวดึงตรงกลางของสวิตช์

ไม่จำเป็นต้องใช้ฮีทซิงค์สำหรับโหลดสูงสุด 3 A หากคุณมี SCR แบบแพ็คพลาสติกคุณอาจเจาะรูผ่านตัวดึงสวิตช์และสลักเกลียว SCR ให้ตรง

อย่างไรก็ตามขอแนะนำให้วางชิ้นส่วนอะลูมิเนียมที่มีขนาด 25 มม. x 15 มม. ระหว่าง SCR และสวิตช์ดึงเพื่อทำหน้าที่เป็นฮีทซิงค์

เป็นพื้นฐานที่ต้องจำไว้ว่าให้ทำการเชื่อมต่อสายดินสำหรับส่วนประกอบภายนอกทั้งหมดเนื่องจากเครื่องทำงานที่ 240 Vac สำหรับกรณีนี้เราใช้ช่องพลาสติกที่มีฝาโลหะ

นอกจากนี้ยังใช้ตัวยึดสายเคเบิลที่ยึดด้วยสกรูโลหะที่ด้านข้างของกล่องพลาสติก

อย่าลืมเตรียมการเชื่อมต่อสายดินสำหรับสกรูฝาและขั้วต่อสายดินของซ็อกเก็ตเอาต์พุต

จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องใช้เฉพาะการเดินสายไฟแบบต่อเนื่องเนื่องจากสายดินจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งโดยไม่มีการเชื่อมโยงระหว่างกลาง การบัดกรีสายดินสองเส้นเข้ากับสายดินเส้นเดียวเป็นเรื่องปกติ แต่อย่ายึดสายไฟสองเส้นด้วยสกรูตัวเดียว

ฝาปิดอะลูมิเนียมบนกล่อง UB3 ไม่แข็งแรงสำหรับการใช้งานนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการตัดรูสำหรับซ็อกเก็ตเอาต์พุต

ดังนั้นอย่าลืมสร้างฝาใหม่จากเหล็ก 18 เกจหรือวัสดุอะลูมิเนียม 16 เกจ

เพื่อเป็นการป้องกันความปลอดภัยเพิ่มเติมขอแนะนำให้ใช้กาวแล็กเกอร์หรือแม้แต่ยาทาเล็บเล็กน้อยบนร่องของสกรูที่จะยึดภายในตัวเครื่อง สิ่งนี้รับประกันการติดตั้งที่ปลอดภัย

คุณอาจสังเกตเห็นใน SCR บางตัวกระแสทริกเกอร์ที่มาจาก R1 และ R2 ไม่เพียงพอ เพื่อเอาชนะสิ่งนี้เพียงเพิ่มตัวต้านทานพิเศษ 10k ควบคู่ไปกับตัวต้านทานแต่ละตัว

วิธีใช้

ประการแรกแนบวงจรควบคุมความเร็วสว่านเข้ากับแหล่งจ่ายไฟหลักและเจาะเข้าไปในตัวควบคุม

จากนั้นเลือกความเร็วที่คุณต้องการ - ความเร็วเต็มหรือตัวแปร คุณอาจสังเกตเห็นว่าไม่มีสวิตช์เปิดหรือปิดเนื่องจากฟังก์ชันการสลับมีให้โดยสวิตช์ของสว่านเอง

ด้วยความเร็วเต็มที่สว่านจะทำงานตามปกติและการควบคุมความเร็วของคอนโทรลเลอร์จะไม่มีผล

หากเลือกความเร็วตัวแปรตัวควบคุมจะควบคุมความเร็วระหว่าง 0 ถึง 75% ของความเร็วเต็ม เป็นไปได้ว่ามีโซนตายที่ความเร็วต่ำและปลายส่วนควบคุมความเร็วสูง

นี่เป็นเรื่องปกติมากและเกิดขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติการเจาะและความคลาดเคลื่อนของส่วนประกอบภายในตัวควบคุม

ด้วยความเร็วต่ำมากคุณอาจสังเกตเห็นสว่านกระตุกเมื่อไม่มีแรงกด แต่ในขณะที่มีการโหลดการกระตุกจะลดลงและหายไปในที่สุด

ตราบใดที่ใช้สว่านที่ความเร็วต่ำกว่าความเร็วเต็มที่ผลการระบายความร้อนของมอเตอร์จะลดลงอย่างมาก

สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากพัดลมระบายความร้อนติดอยู่ที่เพลากระดองและหมุนช้าลง ดังนั้นสว่านจะร้อนขึ้นเมื่อใช้งานด้วยความเร็วต่ำดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะไม่ใช้สว่านในโหมดนี้เป็นเวลานาน

ส่วนรายการ
R1, R2 = ตัวต้านทาน 10k 1W 5%
RV1 = โพเทนชิออมิเตอร์ 2.5k Lin
D1, D2 = ไดโอด 1N4004
SCR1 = SCR 2N4443 หรือ BT151 (8A / 10A, 400V)
SW1 = กล่องสวิตช์
3 -core ดิ้นและเสียบ
ที่ยึดสายเคเบิล
ปลั๊กไฟ 3 พิน

คุณอาจพบว่า SCR บางตัวมีการเรียกกระแสเกินค่าปกติซึ่งอาจขัดขวางการทำงานของหน่วย ในกรณีเช่นนี้คุณสามารถเพิ่ม SCR แบบขนานพร้อมกับตัวต้านทาน 10k สองตัวพร้อมตัวต้านทาน 10k เพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่ามีกระแสเพียงพอสำหรับการทริกเกอร์เกท SCR

ใช้ Triac Phase Control

ตัวควบคุมความเร็วสว่านเกือบทั้งหมดมีปัญหาด้านลบหลายประการ ตัวอย่างเช่นความเสถียรของความเร็วที่ไม่เพียงพอความสั่นคลอนมากเกินไปที่ความเร็วลดลงและการกระจายพลังงานขนาดใหญ่จากตัวต้านทานแบบอนุกรมที่ใช้ในการตรวจจับกระแสมอเตอร์

วงจรที่อธิบายในบทความนี้ไม่มีข้อเสียใด ๆ เลยและยิ่งไปกว่านั้นก็ง่ายมาก อินพุต AC หลักถูกแก้ไขโดย D1 และลดลงโดย R1

กระแสที่ T1 ใช้ไปเขาสามารถควบคุมผ่าน P1 ได้ดังนั้นจึงจัดการกับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงซึ่งแสดงตัวเองผ่าน C2 ดังนั้นที่ฐาน T2 T2 เชื่อมต่อเป็นตัวติดตามตัวปล่อยและแรงดันไฟฟ้าที่พัฒนาในแคโทดของ D3 อยู่ที่ประมาณ l 5 V ต่ำกว่าแรงดันฐาน T2

สมมติว่ามอเตอร์กำลังเปลี่ยน แต่ triac ปิดอยู่ไฟล์ ย้อนกลับ e.m.f. สร้างขึ้นผ่านมอเตอร์ จะพัฒนาบนขา T1 ของ triac

ตราบใดที่แรงดันไฟฟ้านี้สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าแคโทด D3 ไตรแอกจะยังคงปิดอยู่อย่างไรก็ตามเมื่อมอเตอร์ลดความเร็วแรงดันไฟฟ้านี้จะลดลงและไตรแอกจะทำงาน

ในกรณีที่โหลดของมอเตอร์เพิ่มขึ้นซึ่งเป็นผลให้มอเตอร์สว่านช้าลง e.m.f. จะลดลงเร็วขึ้นและ triac จะทำงานเร็วขึ้นซึ่งส่งผลให้มอเตอร์สำรองเพื่อเพิ่มความเร็ว

เนื่องจาก Triac สามารถเปิดใช้งานได้เฉพาะครึ่งรอบบวกของรูปคลื่น AC ตัวควบคุมความเร็วสว่านจะไม่ปรับความเร็วมอเตอร์อย่างต่อเนื่องจากศูนย์ถึงความเร็วในการควบคุมและสำหรับการทำงานเต็มความเร็วมาตรฐานจะรวม S1 ซึ่งจะเปิดใช้งาน trlac ในทั้งหมด

อย่างไรก็ตามวงจรดังกล่าวแสดงคุณลักษณะการควบคุมความเร็วที่ดีมากในช่วงความเร็วที่ลดลงที่สำคัญ L1 และ C1 ส่งมอบ r.f. การปราบปรามการรบกวนที่เกิดจากการสับเฟสไตรแอค

L1 อาจเป็น r.f. ที่หาซื้อได้ตามเคาน์เตอร์ ตัวป้องกันการสำลักของตัวเหนี่ยวนำ microhenries หลายตัว

พิกัดกระแสของ L1 ต้องอยู่ระหว่างสองถึงสี่แอมป์ตามพิกัดกระแสของมอเตอร์สว่าน เพียงใด ๆ 600V 6 ไตรแอค จะทำงานได้ดีมากในวงจร