Автоматический регулятор оборотов для мини дрели

Автоматический регулятор оборотов работает следующим образом — на холостых оборотах сверло вращается со скоростью 15-20 оборотов/мин., как только сверло касается заготовки для сверления, обороты двигателя увеличиваются до максимальных. Когда отверстие просверлено и нагрузка на двигатель ослабевает, обороты вновь падают до 15-20 оборотов/мин

Станок теперь выглядит вот так:

Светодиоды для подсветки я использовал из вот такого китайского светильника :

Схема автоматического регулятора оборотов двигателя и светодиодной подсветки:

Транзистор КТ805 можно заменить на КТ815, КТ817, КТ819.

КТ837 можно заменить на КТ814, КТ816, КТ818.

Подбором резистора R3 устанавливаются минимальные обороты двигателя на холостом ходу.

Подбором конденсатора С1 регулируется задержка включения максимальных оборотов двигателя при появлении нагрузки в двигателе.

Транзистор Т1 обязательно размещать на радиаторе, греется довольно сильно.

Резистор R4 подбирается в зависимости от используемого напряжения для питания станка по максимальному свечению светодиодов.

Я собрал схему с указанными номиналами и меня работа автоматики вполне устроила, единственное конденсатор С1 заменил на два конденсатора по 470мкф включенных параллельно (они были меньше габаритами).

Кстати схема не критична к типу двигателя, я проверял ее на 4 различных типах, на всех работает отлично.

Светодиоды закреплены на двигателе для подсветки места сверления.

Печатная плата моей конструкции регулятора выглядит вот так:

Для производства сверлильных работ на миниатюрных заготовках, обычно используют гравировальные машинки, так называемые «дремели». Название происходит от имени наиболее популярного производителя. Это удобный ручной инструмент, но его стоимость обычно высока (особенно это касается качественных брендовых изделий).

Самая распространенная область применения – любительское моделирование и производство печатных плат. Как правило, промышленный образец для таких работ избыточен: некоторые его возможности не востребованы. Поэтому домашние мастера часто создают инструмент своими руками.

Какие материалы нужны для создания мини дрели своими руками?

• Разумеется, электродвигатель. Питание желательно не более 12 вольт: как минимум, из соображений безопасности.
• Блок питания, по возможности с регулятором напряжения (для изменения количества оборотов вала).
• Корпус (в самых примитивных конструкциях можно обойтись без него).
• И вторая по важности деталь (после моторчика) – патрон для сверла.

Все, кроме электромотора можно изготовить самостоятельно. Хотя, стоимость остальных комплектующих настолько мизерна, что можно ограничиться лишь сборкой электроинструмента из готовых узлов.

Рассмотрим несколько опробованных вариантов

Полный аналог фабричного «дремеля»

Для изготовления понадобится моторчик с питанием 5V или 12V, который можно извлечь из сломанной детской игрушки, миниатюрного вентилятора, принтера, магнитофона, или просто купить на Aliexpress. Если дрель планируется использовать не только для сверления печатных плат, можно изготовить удобный корпус из полипропиленовой водопроводной трубы. Подбираем диаметр таким образом, чтобы мотор плотно держался за стенки. Вентиляция, как правило, проходит вдоль вала. Можно использовать пустую тубу из-под строительного герметика.

Торцевые заглушки выпиливаются из любого материала: например, ПВХ или акрила. Если двигатель достаточно мощный – зарядное устройство от старого мобильника не подойдет. Нужен запас по току хотя бы 3А (для 5 вольт). Хороший вариант – старый блок питания от компьютера (можно за копейки приобрести на радиорынке).

Совет: Из компьютерного блока питания можно сделать универсальный источник для домашней мастерской. Стабильное питание 5V с нагрузкой до 20 ампер, и 12V с нагрузкой до 8 ампер. Можно подключать и «дремель», и паяльник.

Цанговый патрон приобретается в магазине: отдел комплектующих для граверов и «дремелей». Если есть необходимость регулировки оборотов – можно изготовить схему самостоятельно, или приобрести готовый блок.

На иллюстрации китайский регулятор и блок питания от интернет-роутера (12V, 1,2A).

С помощью такого самодельного «дремеля» можно не только сверлить миниатюрные отверстия. Установив соответствующую насадку, вы сможете работать фрезой, шарошкой, или отрезным диском.

Дрель из зубной щетки

На первый взгляд – звучит абсурдно. Но речь пойдет об электрической щетке, внутри которой вполне надежный моторчик. Достаточно добраться до стального вала, на который одевается редуктор с вращающимися щетинками, и заготовка у вас в руках.

На вал одевается все тот же цанговый патрон, а вместо батареек устанавливаются аккумуляторы. Или можно приспособить подходящий сетевой блок питания.

Сверлить стены таким прибором не получится, а вот отверстия в печатной плате – запросто. В принципе, можно использовать любой компактный электроприбор, у которого удобно расположен вал двигателя. Например, старую электробритву.

Экономный вариант без корпуса

Переходим к созданию мини дрели с минимальными затратами. Не покупаем ничего, кроме собственно моторчика (хотя и его можно бесплатно найти в старой технике). Большинство компактных электродвигателей рассчитаны на постоянное напряжение 12 вольт. Под него и создаем блок питания.

Поскольку никаких дополнительных опций не будет (регулятор оборотов, стабилизатор напряжения), блок питания стабилизируется постоянной нагрузкой. Типичный 12 вольтовый микродвигатель работает с током, не превышающим 2 ампера. Простой расчет показывает, что мощность на выходе должна быть 24 Вт. Добавляем 25% на потери при выпрямлении, получаем трансформатор 30 Вт.

Чтобы получить 12 вольт под нагрузкой, с вторичной обмотки необходимо снять 16 вольт. Изготовить такой трансформатор можно за час, из любого ненужного блока питания. Далее – выпрямительный мост на любых диодах: например, 1N1007.

Нашему мотору ни к чему пульсации выпрямленного напряжения, поэтому на выходе подключаем электролитический конденсатор на 25 вольт емкостью около 1000 мкФ. Он будет сглаживать выходной ток. Несмотря на простоту, такой тандем работает устойчиво, с одним лишь недостатком: при повышении нагрузки напряжение падает. То есть, при равномерном вращении – блок питания выдает 12 вольт. А если вы сверлите «тяжелый» материал – надо следить за оборотами, не давая им опуститься. Иначе вал просто остановится.

Можно немного усложнить схему блока питания, добавив подходящий стабилизатор напряжения. Например, КР142ЕН8Б или L7812CV.

В этом случае падения напряжения при нагрузке на сверло не будет.

Далее нужно изготовить достаточно точный элемент конструкции – патрон для сверла. Не хотите тратить деньги на фабричный цанговый зажим – подойдет любая втулка. Все зависит от сферы применения мини дрели:

• Если вы будете сверлить только текстолит печатных плат – смена сверла не потребуется. Значит крепим его стационарно. Переходную втулку можно сделать из чего угодно: трубка от телескопической антенны, игла от медицинского шприца, стержень от гелевой авторучки.

Учитывая миниатюрность конструкции, никакие зажимы не нужны. Все можно закрепить клеем или скотчем.

• При универсальном использовании дрели, подразумевающим смену сверла или установку иных насадок, правильнее будет приобрести универсальный цанговый патрон.

• Можно использовать стандартный кулачковый патрон, установив его на вал с помощью переходной втулки.

Исполнение корпуса зависит только от вашей фантазии. Большинство мастеров оставляют «голую» утилитарную конструкцию: напряжение питания безопасное, размеры моторчика позволяют удерживать его в руках без корпуса.

Если хочется элементарной эстетики – вариантов множество: и все они условно бесплатны.

Самодельный инструмент не просто экономит финансовые средства. Его можно изготовить в точности под ваши задачи, в отличие от универсальных фабричных вариантов.

Регулятор оборотов «Смарт» для минидрели по идее Александра Савова.
Идея проста: положительная обратная связь по току. На холостом ходу мотор работает на 2-3 Вольтах, поэтому вращается медленно. При возрастании нагрузки на валу потребляемый ток повышается, это приводит к тому, что напряжение резко поднимается до максимума и мотор раскручивается на полную.
Удобства: нет постоянного жужжания, мотор не греется, легко «прицелиться» сверлом на малых оборотах.
Неудобства – схема «навороченная», заторможенная реакция на нагрузку, резкий рывок при разгоне.

[B]То же самое можно сделать по нижеследующей схеме.
Работает регулятор следующим образом: после подачи питания, на мотор поступит пониженное питание (около 2 вольт) и тот, после стартового рывка, слабо закрутится – это «холостой» режим. Стоит только слегка придавить сверло к печатной плате и обороты резко повышаются, позволяя просверлить отверстие, после чего обороты снова падают. Схема заставляет моторчик «чутко» реагировать на прикосновения к валу, плавно меняя обороты в зависимости от нагрузки.

Рассмотрим схему. R1 и VD1 образуют параметрический стабилизатор с напряжением 2,5В в широком диапазоне входных напряжений. Стабилитрон использовать можно, только, если у вас мощный хорошо стабилизированный блок питания, у которого просадка напряжения под нагрузкой не более 0,5В. Использование TL431 снимает требования к стабилизации напряжения, можно использовать простой выпрямитель со сглаживающим конденсатором или любые блоки питания от 12 до 24 вольт без перенастройки самого регулятора. Для 12В моторчика хорошо подойдёт питание 15-18В.
Во время вращения на малых оборотах, на резисторе R5 падает несколько десятков милливольт. Резистором R2 устанавливаете «чувствительность» — порог напряжения, когда транзистор откроется, т.е. около 0,7В. В этот момент моторчик резко сбросит обороты. Ври возрастании нагрузки на валу, потребляемый мотором ток возрастает, так же, как и падение напряжения на R5. При стабильном потенциале базы, повышение потенциала эмиттера приводит к закрыванию транзистора VT1. Напряжение на его коллекторе, а значит и на управляющем входе LM317 повышается. Стабилизатор вслед за этим повышает напряжение на выходе, мотор ещё сильнее раскручивается, потребление тока и падение напряжения на R5 возрастёт что окончательно закроет транзистор, и LM317 выдаст максимальное напряжение до снятия нагрузки, т.е. окончания сверления отверстия. Благодаря такой положительной обратной связи через R5 схема чутко реагирует на нагрузку, и, при определённых режимах работы VT1 (настраивается R2), способна, либо плавно менять обороты моторчика при изменяющейся нагрузке, либо подобно триггеру резко раскручивать моторчик с минимальной задержкой.
Схему можете собрать на предлагаемой печатной плате. Стабилизатор LM317 устанавливается с обратной стороны платы, в лежачем положении, металлом наружу, что позволяет закрепить плату регулятора и стабилизатор на одном радиаторе. Рассеиваемая мощность невелика, около двух ватт, при потребляемом мотором токе в 250мА, поэтому достаточно радиатора сравнимого с размерами печатной платы. Схема запускается и работает сразу, при условии, что применили все исправные радиодетали. Транзистор следует выбрать любой n-p-n c повышенным коэффициентом передачи тока (достаточно 400-600), например, отечественный КТ3102Б, можно попробовать КТ315Б, Г. Из заграничных хорошо работают BC338-40, BC547C, BC548C.

Резистор R5 мощностью от 0,25Вт, остальные 0,125 Вт. Резистор R2 обязательно многооборотный, или используйте два на 10кОм и 220 Ом, для точной настройки порога. Резистором R4 устанавливаете «обороты холостого хода».
Настраивается схема так: сначала R4 установите в ноль, его сопротивление подстроим позже. Включите без мотора, с вольтметром. Вращением R5 найдите порог закрытия схемы, т.е. когда напряжение резко падает с максимума до почти 1,5В. Запомните в каком направлении вращали резистор. Это порог самой высокой чувствительности. Теперь резистором R4 поднимите напряжение до 2,5В. Подключите мотор, он запустится на полную, т.к. чувствительность схемы слишком высока. Не прикасайтесь к оси моторчика, положите его на стол, и снова поверните резистор R2 в сторону закрытия схемы, чтобы моторчик сбросил обороты. Теперь снова подстройте резистором R4 желаемые холостые обороты. Закрепите сверло в патроне и попробуйте сверлить, по пути подстраивая чувствительность схемы резистором R2.
Если не получилось или обороты поднимаются вяло, то поменяйте транзистор на другой, с большим коэффициентом передачи тока или попробуйте увеличить R5 в два раза, или вплоть до 1 Ома. Повторите настройку, по моменту сброса оборотов. Схема работоспособна с широким спектром моторчиков, даже можно применить с аккумуляторным шуруповёртом, удобно "наживуливать" шурупы на малых оборотах, а потом простым нажатием на дрель доворачивать их.

[B]Ещё один вариант, без использования стабилизатора, только на транзисторах.
Преимущества схемы — простота, широкий диапазон питающих напряжений и мощностей двигателей. Регулятор также плавно меняет обороты в зависимости от нагрузки на валу. Транзисторы желательно подобрать по наибольшему коэффициенту передачи, но работает и так.
От резистора R6 зависит чувствительность, для 12В моторчиков достаточно 0,68 — 0,22 Ом, если обороты не растут при лёгком касании к патрону, то увеличьте это сопротивление. Резистором R7 регулируете холостые обороты, если обороты слишком низкие (ниже 200/мин), то реакции на нагрузку может не быть. Чем выше напряжение питания, тем больше R7 должен быть. Я сначала поставил подстроечник на 100кОм, затем подобрав холостые обороты, заменил его постоянным на 56кОм. Это при питании 18В. Если при работе двигателя наблюдаются рывки, увеличьте ёмкость конденсатора С4.
Настройка схемы проста до нельзя! просто включите питание и подберите R7, так чтобы мотор стал медленно вращаться. Прикасайтесь к патрону и смотрите на реакцию. Если мотор крутится не стабильно, уменьшите R6, если наоборот, обороты начинают расти при сильном воздействии на вал моторчика — увеличьте R6. Транзистор T3 рассеивает около 1 Вт, поэтому достаточно небольшого радиатора. Необходимо учесть, что в отличие от схемы со стабилизатором, холостые обороты могут немного возрасти при длительной работе и прогреве транзистора Т3.
Данные схемы можно применить не только со сверлильной, но и с полировочной головкой, т.к. обороты плавно меняются в зависимости от прижима к поверхности, и есть возможность тонкие детали и напыления полировать на малых оборотах.

Все файлы во вложении, там же схемы в симуляторе,можете самостоятельно поиграть. )))