Електронний регулятор для роботи з приладами, плавним пуском

Зручним, а іноді й просто необхідним, елементом сучасного електроінструменту, такого як електродриль, електропила, болгарка, електролобзик, електром'ясорубка і багатьох інших, є регулятор швидкості обертання електромотора. У найдешевших моделях таких регуляторів немає взагалі, а в дорогих встановлюються найпростіші мініатюрні вбудовані в ручку. Габарити такого пристрою не дозволяють забезпечити необхідний запас по потужності і після інтенсивної роботи або заклинювання інструменту вони часто виходять з ладу.

Крім того, потужний електроінструмент має великі пускові струми, що шкідливо не тільки для самого інструменту, але і для інших підключених до мережі електроприладів через що виникають при цьому перешкод. Щоб пусковий струм знизити, необхідний електронний регулятор з режимом плавного зростання живлячої напруги при включенні.

Чим краще замінити що вийшов з ладу регулятор? У літературі наведено багато різних схем електронних регуляторів, але серед них досить рідко зустрічаються схеми, які забезпечують режим плавного зростання вихідної напруги. А ті з них, в яких такий режим є [Л4, Л5], для живлення електроінструменту не зручні. Це пояснюється тим, що, як правило, в них плавність наростання напруги забезпечується за допомогою заряду конденсатора. Цей конденсатор також повільно розряджається. І якщо при роботі з приладом доводиться його часто вмикати-вимикати, то такий регулятор не забезпечує плавного пуску мотора із-за інерційності.

Усіх цих недоліків позбавлена електрична схема, приведена на рис. 1. Вона забезпечує плавний пуск мотора, а також плавне регулювання швидкості в широких межах. Крім того, дана схема практично не має інерційності, тобто при повторному включенні відразу після відключення вихідна напруга все одно буде поступово плавно зростати.

Схема електронного регулятора для роботи з приладами, плавним пуском
Рис. 1. Схема електронного регулятора для роботи з приладами, плавним пуском

Пристрій виконується у вигляді окремої приставки, через яку живиться електроінструмент. Це дозволяє зробити його універсальним – забезпечується можливість підключення навантаження потужністю до 5 … 10 КВт. Включається схема в роботу за допомогою кнопки на самому інструменті, що зручно при експлуатації.

Схема працює в такий спосіб. Регулювання що надходить в навантаження напруги виконана за рахунок зміни кута відкривання оптронного сімістора VS1. При цьому керуючі відкриванням комутатора (VS1) імпульси формує автогенератор, зібраний на елементах VT1-C1-R3-R1 (в усталеному режимі польовий транзистор VT2, що стоїть в ланцюзі заряду С1, повністю відкритий і має маленьке опір сток-витік).

Відкривають силовий оптронів сімісторний комутатор імпульси синхронізовані з частотою мережі за рахунок пульсуючого напруги живлення, що подається на автогенератор. А момент часу їх формування залежить від положення регулятора R1.

Для відкривання сімістора за будь-якої навколишній температурі через його внутрішній світлодіод повинен проходити струм не менше 80 … 100 мА. Використання одноперехідного транзистора дозволяє мати джерело харчування схеми управління невеликої потужності, так як необхідна для відкривання сімістора енергія накопичується на конденсаторі С1 і віддається на протязі короткого імпульсу.

Режим плавного пуску при включенні забезпечується за допомогою лічильника на мікросхемі DD1 за рахунок зміни опору сток-витік польового транзистора VT2. У початковий момент на вхід "С" мікросхеми DD1 через резистор R8 надходять імпульси мережевий пульсації. На виходах лічильника будуть послідовно з'являтися рівні лог. "1". Ця напруга сумується з встановленим під-строечним резистором R14 рівнем. Після того, як лог. "1" з'явиться на виході DD1/15, через діод VD3 сигнал надійде і на DD1/10. При цьому мікросхема DD1 перестає вважати імпульси і зафіксується в такому стані.

Схема настроюється так, щоб транзистор VT2 був при цьому повністю відкритий, а мікросхема в подальшому на роботу пристрою впливу не чинила.

Для того щоб при повторному включенні пристрою забезпечити роботу лічильника з нуля – ланцюг з елементів C2-R10 виконує формування короткого імпульсу на вході R лічильника DD1 для його обнуління в початковий момент при подачі живлення.

З-за розкиду параметрів застосовуваних транзисторів елементи, позначені на схемі зірочкою "*", потрібно буде підбирати при регулюванні.

Налаштування пристрою краще починати з автогенератора. Для цього замість електромотора підключаємо будь-яку освітлювальну лампу і стрілочний вольтметр. Резистором R14 добиваємося, щоб транзистор VT2 був повністю відкритий. Встановивши регулятор R1 на нульове опір підбором номіналу резистора R3 в діапазоні 3,6 … 6,8 кОм, добиваємося максимальної напруги в навантаженні (на лампі). При цьому за допомогою резистора R1 воно має регулюватися від нуля до максимуму.

Налаштування вузла плавного збільшення напруги зручніше виконувати у такій послідовності. Тимчасово від'єднуємо у діода VD3 анод від виведення DD1/15 мікросхеми та перемикаємо його на DD1/13. Підстроюванням резистора R14 добиваємося на навантаженні напруги приблизно близько 70 В (при меншій напрузі мотор дрилі буде гудіти, але не зрушить з місця). Робити це треба при нульовому опорі R1. Тепер, послідовно перемикаючи анод діода на виходи 12 і 14, добиваємося за допомогою підбору номіналів резисторів R11 і R12 отримання проміжних значень напруги: 110 і 170 В відповідно. Після цього можна перевірити роботу схеми в тому вигляді, як вона показана на малюнку.

При включенні налаштованої схеми в початковий момент лічильник в точці з'єднання резисторів R11-R12-R13-R14 формує зростаюче сходинками напруга. Більш плавним зміна напруги робить конденсатор З-. Ця напруга управляє опором витік-стік в польовому транзисторі VT2.

У схемі застосовано деталі: регулювальний резистор R1 типу СП – 4а, підлаштування R14 – СП – 19а, постійні резистори МЛТ; конденсатори С1, С2-К10-17; С-, С4 – К50-35 на 25 В.

Всі елементи схеми, виділені пунктиром, розміщені на односторонній друкованій платі з склотекстоліти розміром 100х30 мм, рис. 2. Плата містить одну об'ємну перемичку – вона показана пунктиром.

Топологія друкованої плати і розташування елементів
Рис. 2. Топологія друкованої плати і розташування елементів

У цьому пристрої в якості силового регулятора VS1 замість оптронного сімістора можна використовувати і звичайний із серії ТС112 або ТС122, але в цьому випадку буде потрібно виготовити гальванічно розв'язують ланцюга імпульсний трансформатор Т1. Його підключення показано на рис. 3.

Зміна у схемі для підключення звичайного сімістора
Рис. 3. Зміна у схемі для підключення звичайного сімістора

Трансформатор Т1 намотується проводом ПЕЛШО діаметром 0,18 мм на феритових М2000Л4000НМ1 кільці типорозміру К20х12х6 мм і містить в обмотці 1 – 80 витків, 2 – 60 витків.

Перед намотуванням гострі грані сердечника потрібно закруглити надфілем, інакше вони можуть прорізати провід. Обмотки краще розташовувати роздільно на сердечнику. Після намотування і просочення котушки лаком необхідно переконатися у відсутності опору між обмотками.

На закінчення можна відзначити що для того щоб забезпечити захист електроінструменту від пошкодження у разі перевантаження – в розрив ланцюга живлення схеми регулятора можна встановити струмовий електромеханічний автомат на потрібний струм. Він може використовуватися також як вмикач. У продажу таких пристроїв є завжди великий вибір.

Джерело матеріалу