Сделай сам! Регулятор оборотов для болгарки своими руками

Болгарка, или УШМ (угловая шлифовальная машина) как она официально называется, иногда содержит встроенный регулятор оборотов. В некоторых моделях он отсутствует. Регулирование скорости вращения в таком инструменте это не просто вопрос удобства, а часто необходимость. Различные материалы требуют своей скорости резания или шлифования и если машина ее не обеспечивает, то, как минимум, серьезно снижается качество работ.

Что это такое?

В болгарках с регулятором скорости применяют коллекторные двигатели с последовательным возбуждением. Они могут работать на постоянном или переменном токе. Двигатель такого типа легко регулируется изменением тока в цепи.

Благодаря тому, что современные регуляторы используют ключевое импульсное управление, они греются очень незначительно и могут быть встроены в корпус даже малогабаритного инструмента. Для регулирования используется потенциометр, ручка которого выводится на рукоятку машины.

Зачем контролировать скорость движения диска?

Различные скорости резания или шлифования требуются по физическим свойствам материалов, с которым работают. Так, высокая скорость при небольшом давлении требуется при резке твердых материалов, которые иначе могут крошиться или раскалываться. Мягкие материалы, нестойкие к действию тепла (термопласты, дерево), наоборот, требуют малой скорости:

  • керамика: 10000 об/мин;
  • металл: 8000 об/мин;
  • твердые пластики: 5000 – 8000 об/мин;
  • дерево: 3000 – 5000 об/мин;
  • мягкие пластики: менее 2000 об/мин.

Все профессиональные инструменты снабжены стабилизированным регулятором скорости, но недорогие бытовые УШМ, мощностью менее 1200 Вт, не всегда дополняются им. В этой статье поговорим о том, как сделать такой регулятор самостоятельно, чтобы уменьшить обороты.

Как собрать схему регулировки?

Традиционная схема регулирования скорости довольно проста: фазоимпульсное отпирание симистора, в ней всего несколько деталей. Однако она ведет себя не слишком стабильно, поэтому профессиональный инструмент использует этот принцип в усложненном варианте, с обратной связью и защитой от перегрузки по току (микросхемы U2008B и U2010B).

Сейчас появляются более продвинутые варианты, с использованием ШИМ-регуляторов. Их схемы немного сложнее, но главные сложности там возникают при наладке и сборке. Могут потребоваться приборы стоимостью в десятки тысяч рублей (осциллограф), и умение работы с недешевыми деталями, которые боятся статических зарядов. В общем, это не для обычных потребителей.

Поэтому лучше взять среднее решение: вариант с симистором и микросхемой U2008, эта схема потребует лишь правильной сборки и недорогих деталей. Несложное устройство, но для бытового инструмента оно работает просто превосходно.

Принципиальная электрическая схема

Принципиальная схема изображается на рисунке ниже:

Схема 1

 

Большинство деталей, используемых в схеме: резисторы МЛТ-0.25, конденсаторы К73-17.

ВНИМАНИЕ! Резистор R2, независимо от его конструкции, должен иметь хорошо изолированную ручку. Он имеет непосредственную связь с питающей сетью.

Конденсатор C4 типа К50-35 на напряжение 50 В. Нужно учесть, что на вывод 5 микросхемы D1 подается отрицательное напряжение. Обычно в схемах общим проводом сделан минус, но здесь плюс. Резистор R5 МЛТ-0.5, R7 – лучше применить многооборотный пленочный резистор. Диод D1 можно брать КД105Б, В или аналогичный. Резистор R8 – МЛТ-2, на нем будет падать заметная мощность. Резистор R9 обсуждается далее.

Работа схемы

Микросхема U2008B – это фазовый регулятор, стабилизированный по напряжению. В нем предусмотрен выбор между функцией плавного пуска и стабилизацией скорости. На вывод 1 подается сигнал от датчика тока или, если используют плавный пуск, подключается электролитический конденсатор емкостью несколько микрофарад.

Читайте также:  Не навреди! Техника безопасности при работе с болгаркой

К выводу 2 подключают конденсатор фазозадающей цепи. Вывод 3 – вход регулятора угла отпирания симистора. Чем больше этот угол, тем позднее отпирается симистор в каждом полупериоде, и тем меньше энергии передается в регулируемую нагрузку. Вывод 4 – это общий вывод, земля для схемы. Не следует путать ее с физической землей или заземлением. Вывод 5 – питание микросхемы, от выпрямителя на сопротивлении R8, диоде D1 и конденсаторе C4.

Вывод 6 – это подстройка минимального угла открывания симистора. Его регулируют так, чтобы при крайнем положении резистора R2 в нагрузке достигалась наибольшая мощность. Вывод 7 – вход датчика напряжения сети. Микросхема использует его для компенсации фазового сдвига и определения уровня автоматического перезапуска. Также, внутренним образом, в самом чипе организована защита по току в нагрузке.

Вывод 8 – это выход импульсов управления симистором.

Резистор R9 подбирается так, чтобы напряжение на нем составляло +- 250 мВ. Для этого нужно знать ток, протекающий через мотор. Его можно определить по мощности, разделив мощность на напряжение сети. Например, для мощности 600 Вт, ток будет равен 600/220 = 2.72 А. Тогда R9 = 0.25/2.72 = 0.09. Резистор 0.1 Ом можно изготовить из куска нихромового провода достаточной толщины, чтобы он не нагревался.

Приведенная схема будет стабилизировать скорость вращения, делая ее независимой не только от напряжения сети, но и в хорошей степени от нагрузки на диск болгарки. Если нужен только плавный пуск, то вместо R9 нужна перемычка, а C1 нужно заменить на электролитический конденсатор емкостью 22 … 100 мФ. К выводу 1 микросхемы нужно подключить минус конденсатора.

Порядок сборки

Для сборки лучше всего использовать печатный монтаж. Он прочно закрепляет детали. Схема выше нарисована таким образом, что может подсказать как располагать детали – все выводы микросхемы идут от ключа по кругу в порядке возрастания. Из-за необходимости охлаждения симистора, размер платы не может оказаться меньше, чем спичечный коробок.

Охлаждать симистор придется, так как в более-менее мощных моделях болгарки на нем будет падать около 10-15 Вт мощности. Поэтому нужно предусмотреть место для алюминиевого радиатора для симистора. На листе бумаги в натуральную величину рисуют монтажную схему и с помощью кернера переносят отверстия под выводы деталей на заготовку из фольгированного текстолита. Отверстия сверлят мини-дрелью сверлами подходящего под выводы деталей диаметра.

Затем со стороны, обратной установке деталей, аккуратно рисуют нитролаком дорожки, стараясь, чтобы они не замыкали между собой. После высыхания, плату травят раствором хлорного железа, или медного купороса с обычной кухонной солью. Протравленную плату нужно тщательно промыть большим количеством воды и высушить. Высушенную плату залуживают, используя канифоль и припой.

Выводы деталей также залуживают перед запайкой в плату, стараясь не перегревать полупроводниковые детали, особенно микросхему. Перед лужением можно протереть выводы спиртом, это может значительно облегчить качество лужения, особенно, если выводы касались руками.

СОВЕТ: В таких работах как химия, лужение и пайка руки человека всегда грязные по определению. Малейшие следы жира портят поверхность лужения и затрудняют работу флюсу. Не следует касаться поверхностей лужения руками, используйте пинцеты.

Как подключить прибор?

Самодельный регулятор, возможно, и не удастся внедрить в корпус самого инструмента, даже если и будет такое желание. Это связано, как всегда, с нехваткой места, и тем, что конструкторы изначально не предусматривали такую возможность. Или было предусмотрено место для установки другого устройства, которое в этой модификации машинки может и отсутствовать.

Читайте также:  Что делать в домашних условиях если попала в глаз стружка, искра или крошка от болгарки?

Установка самодельной платы

Полезно начинать делать плату со схемой, сначала разобрав и осмотрев корпус машинки. Возможно, там найдется место и идея как его использовать. Тогда разработку платы нужно вести под имеющееся место. Ручка регулятора скорости выводится также по обстоятельствам. И тип переменного резистора выбирается аналогично: бывают с плоским колесиком, и бывают с осью. Не забывайте изолировать ручку регулятора.

Если устройство невозможно встроить в корпус машины, то его придется делать в небольшой коробке с розеткой или встроить в шнур болгарки поблизости рукоятки.

Особенности монтажа готового блока

При сборке регулятора в корпус нужно проявить осмотрительность и не перестараться с плотностью элементов на плате. Иначе возможны замыкания в цепях или перегрев элементов.

При сборке в отдельной коробке можно использовать корпус розетки или удлинителя. Это удобный и распространенный вариант. В этом случае нужно обязательно как-то пометить готовое изделие, чтобы не спутать его с простым удлинителем. Превышая нагрузку, можно сжечь симистор и датчик тока R9.

Если использовать вариант заделки регулятора в шнур болгарки, то здесь нужно позаботиться о плотном вводе шнуров в корпус, при помощи резинового уплотнения. Это нужно во избежание скручивания проводов и попадания влаги или металлической пыли в корпус. Ось или колесико потенциометра R2 желательно защитить хотя бы от пыли.

Тонкости работы

Если регулятор собран правильно и настроен, то включение инструмента будет удобно производить на малых оборотах, когда не наблюдается рывка. При работе, особенно учитывая повышенную опасность УШМ, нужно сделать так, чтобы случайное воздействие на ручку регулятора было невозможным. Особенно это важно, если регулятор встраивают в шнур, недалеко от корпуса самой болгарки.

Если до этого машинка не имела регулятора, то нужно иметь в виду, что этот регулятор будет стремиться поддерживать под нагрузкой близкие к холостому ходу обороты, так что не нужно особенно разгонять болгарку под большую нагрузку. Когда сопротивление обрабатываемого материала тормозит диск, напряжение на датчике тока возрастает за счет увеличения тока, а напряжение на моторе немного падает. Микросхема реагирует на это изменением угла (момента отпирания симистора) в сторону увеличения мощности.

В случае слишком большого тока срабатывает защита и угол изменяется в сторону уменьшения мощности. Так что, возможно, придется подобрать R9 путем экспериментов, в небольших пределах изменяя расчетное сопротивление.

Заключение

Собрать регулятор оборотов для недорогой болгарки по силам почти каждому владельцу. Для этого нужно несколько недорогих деталей, любая из которых, в крайнем случае, может быть куплена в интернет-магазине. Тиристор из статьи стоит 40 руб на Чип-и-Дип, а U2008B есть на Алиэкспресс за 140 руб. Остальные материалы также доступны, возможно уже есть под руками.

УШМ с регулятором оборотов намного функциональнее и безопаснее, изнашивается значительно меньше. А самодельный регулятор стоит гораздо дешевле, чем встроенная опция, даже в бытовой машинке.

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий