В этой статье хочу показать как я изготовил интересную штуку из старого ненужного шуруповерта. Можно конечно купить готовый гравер на алиэкспресс от 1000 руб, но мы же ведь на этом сайте не для этого собрались, правда?
Бормашинка, гравер, аналог дремеля — другими словами универсальный ручной инструмент, позволяющий сверлить, отпиливать, стачивать, шлифовать и выполнять многие другие задачи. Устройство будет иметь не только плавную регулировку, но также и автоматическое увеличение оборотов при появлении нагрузки на валу.
Уже много лет у меня валялся вот такой шуруповерт на 18 вольт.
Кнопка сгорела, аккумуляторы тоже изжили свой срок. Почему бы не дать ему вторую жизнь. Также одной из причин, почему я захотел от него избавиться это то, что он очень тяжелый и неудобно лежит в руке. Аккумулятор здесь выдвигается вперед и я считаю, что это ужасное конструктивное решение. Снимается очень тяжело, часто заклинивает.
Найти такой же новый аккумулятор или хотя бы заменить банки выливается в половину стоимости нового шуруповерта, поэтому без сожаления приступаю к разборке.
Итак, я достал основные детали. Здесь установлен двигатель RS550, холостое потребление составляет около 1,5 ампера и раскручивается он почти до 20000 об./мин., естественно без нагрузки.
Часть 1. Механика.
Между мотором и патроном стоит двухступенчатый планетарный редуктор, он понижает обороты, если я не ошибаюсь, в 12 раз.
Вал двигателя приводит в движение первую ступень, состоящую из пластмассовых шестеренок-сателлитов. Далее по середине идет промежуточная деталь, которая вращает вторую ступень, где уже стальные сателлиты, т.к. крутящий момент здесь возрастает.
Самая большая деталь — коронная шестерня на торце имеет бугорки, а в корпусе в специальных отверстиях находятся шарики. При вращении регулятора момента эти шарики выдвигаются или утопают, тем самым блокируют коронную шестерню или позволяют ей проскальзывать с характерным треском. Поэтому механизм прозвали «трещеткой».
Это я рассказал вкратце, и на самом деле половина деталей мне не понадобятся.
Далее я занялся упрощением конструкции и для этого пришлось снять патрон. Внутри находится винт. Этот винт нестандартный и откручивается по часовой стрелке. Но просто так патрон не снимется, т.к. он сам тоже имеет резьбу, уже классическую.
После откручивания винта, в патрон зажимается любой Г-образный ключик и резко нужно по нему ударить, против часовой стрелки (редуктор застопорить).
Примечание: некоторые действия, описанные в статье будут более понятны по видеоролику на ПаяльникТВ.
Сейчас объясню суть переделки. Если напрямую к двигателю закрепить какой-либо патрон, то это будет неправильно, т.к. двигатель не имеет подшипников как таковых, здесь просто латунные втулки. При фронтальных нагрузках, например при сверлении будет происходит износ этих втулок с последующим люфтом.
Поэтому использование редуктора обязательно. Вся нагрузка будет приложена к нему, вернее к его подшипнику. Мое упрощение состоит в том что, шестеренка на валу двигателя будет вращать лишь одну группу сателлитов, т.е. я оставлю лишь одну ступень. Также предстоит укоротить ширину коронной шестерни.
Итак, все готово, детали очищены. Коронная шестерня была распилена болгаркой и зашлифована. Теперь она не будет выпирать.
Вместо второй половины корпуса, которая была прикручена к двигателю я подготовил переходную пластину. Она была выточена вручную напильником из нержавеющей стали.
Чтобы шестеренки не цеплялись за винтики, из фторопласта была изготовлена шайба. Также была зафиксирована коронная шестерня от прокручивания.
Из за того, что я оставил только одну ступень в редукторе, обороты возросли, а крутящий момент наоборот снизился, но это ничего, так как бормашинка не используется для закручивания шурупов. У измененного редуктора на один оборот патрона приходится 6 оборотов двигателя, т.е. понижает в 6 раз.
Скорость вращения патрона будет достаточно высокой, чтобы сверлить, пилить и шлифовать. А то что редуктор все же немного понижает обороты двигателя я думаю это плюс, т.к. снижается нагрузка на мотор и не страдает его ресурс.
Весь механизм «трещетки» полностью удален из конструкции, он не нужен.
Корпус я буду делать из пластиковой трубы 50 мм. На переходной пластине я предусмотрел ушки, для крепления этой трубки. Их нужно будет согнуть. Изначально была идея просто отрезать рукоятку от родного корпуса, но получается слишком толсто и там нет места для электронной начинки.
Возможно, я уделил слишком много внимания механике, однако некоторая информация поможет тем, кто решил отремонтировать шуруповерт.
Теперь перейдем к электронной части.
Часть 2. Электроника.
Было испробовано множество различных схем управления двигателем. Все это собиралось и тестировалось в течение долгого времени. Для управления двигателем я применил широтно-импульсную модуляцию. Слишком подробно рассказывать про ШИМ нет смысла, эта тема достаточно хорошо освещена. Если кратко, то это управление мощностью, путём изменения скважности импульсов.
Грубо говоря имеется прямоугольный сигнал, у которого мы увеличиваем или уменьшаем длину импульсов, на столько же меняется паузы между ними. Частота при этом неизменна.
В результате получается плавная регулировка оборотов от нуля до 100%.
Электрическая схема. Нажать для увеличения.
Схему управления двигателем я решил собрать на LM324.
Здесь задействовано все 4 операционных усилителя из состава микросхемы. На элементах DA1.1, DA1.2 собран генератор треугольного сигнала. Частоту данного генератора проще всего изменить путем подбора конденсатора C3.
В моем случае емкость составляет 2,2 нФ, что устанавливает частоту ШИМ около 1,5 кГц.
Этот треугольный сигнал с выхода второго элемента, это вывод номер 7, поступает на неинвертирующий вход элемента DA1.3.
На его другом входе мы видим группу резисторов, которая устанавливает напряжение, в частности переменный резистор R3 как раз предназначен для изменения ШИМ.
Но как же получается этот ШИМ сигнал?
Суть в том, что элемент DA1.
3 подключен как компаратор и он сравнивает треугольный сигнал с напряжением, который мы устанавливаем переменным резистором R3.
- Когда уровень сигнала на 10-ом выводе выше, чем напряжение на 9-ом выводе, то на выходе этого компаратора высокий уровень и наоборот.
По графику видно, что точки пересечения двух входных сигналов и обозначают, так сказать, рамки выходного прямоугольного сигнала.
Обратите внимание, что при широтно-импульсной модуляции частота остается неизменной, а меняется лишь скважность сигнала, простыми словами длительность включенного состояния и пауз между ними.
Ниже представлены показания осциллографа. Сигнал берется напрямую с выхода микросхемы.
Итак, на 8-ом выводе мы имеем изменяемый ШИМ сигнал, который через кнопку SB1 «запуск» поступает на силовую часть схемы. Значение тока сигнала небольшое, поэтому подойдет любая тактовая кнопка. Параллельно с ней можно припаять тумблер, если нет желания держать кнопку нажатой во время работы.
Силовая часть содержит не просто один транзистор, а два мощных MOSFET'а, включенных параллельно. Такая конфигурация мне очень понравилась, т.к. имеет большой запас по мощности и совсем не греется.
Также настоятельно рекомендую ставить диод параллельно с мотором (VD3). Он не только защищает от бросков самоиндукции, но, как ни странно, тоже снижает нагрев.
Во время пробных тестов я ставил один полевик и пренебрег этим диодом, в результате транзистор очень грелся и несколько штук вышли из строя.
На низких оборотах можно услышать писк, т.к. частота ШИМ находится в слышимом диапазоне. Хотя в принципе, шуруповерт так же пищит, лично мне не мешает. Не рекомендую поднимать частоту выше 2-3 кГц. На высоких частотах будут очень сильно греться полевые транзисторы.
Если у вас возникнет проблема с неполной регулировкой, т.е. потенциометр в крайнем положении, а скважность еще не дошла до своего минимума или максимума, то можно подкорректировать сопротивления R2 и R4. Они отвечают за нижний и верхний пределы.
При организации питания, отталкиваться нужно прежде всего от параметров мотора. У меня он на 18 В, но выдает приемлемую мощность уже при 10 В.
Обратите внимание, что ток на двигатель берется прямиком от плюса источника питания и подводится толстым проводом.
А вот на схему управления напряжение поступает через стабилизатор LM7805 (DA2) с выходом 5 В. Это дает стабильность работы и позволяет держать постоянное значение на резистивных делителях, к примеру, если возникнет просадка напряжения при нагрузке мотора.
Автоматический режим
Мы рассмотрели основную функцию этой схемы, но есть кое-что еще. На четвертом ОУ (DA1.4) я решил реализовать дополнительную функцию. Первоначальную задумку о стабилизации оборотов мотора сменила новая идея — автоматическое увеличение оборотов.
К примеру, представим, что нужно проделать отверстие в дереве, пластике, на плате или в другом материале. Когда это делается при помощи шуруповерта, сверление обычно начинают на малой скорости вращения. А когда сверло сконцентрировалось в необходимой точке, можно усилить надавливание на кнопку и продолжать на высоких оборотах.
Бормашины в отличии от шуруповертов не снабжаются такой кнопкой, а имеют лишь регулятор скорости. Если попытаться начать с высоких оборотов, то сверло непременно ускачет и мы получим отверстие, смещенное от назначенной точки.
Предлагаемая мной схема будет автоматически увеличивать обороты при появления нагрузки (приложенной к патрону).
Чтобы реализовать данную функцию необходимо отследить изменение тока, потребляемого мотором. Для этого в схеме имеется шунт R15. Это низкоомный мощный резистор, по которому ток от источника поступает на мотор. Сопротивление этого резистора очень низкое, всего 0,1 Ом и потерями можно пренебречь.
Ток проходящий через шунт, создает на нем падение напряжения. В холостом режиме это примерно 0,2 вольта. Это напряжение многократно повышается дифференциальным усилителем, построенным, как я уже сказал, на элементе DA1.4.
Усиленный сигнал выходит с 14-го вывода и управляет оптопарой. Оптопара U1, в моем случае PC123.
Управляющая часть — это светодиод, а в роли принимающей — фототранзистор.
Для удобства на схеме я их разнес и обозначил U1.1, U1.2.
Для включения этого режима нужно замкнуть переключатель SA1. Итак, светодиод, включается открывает фототранзистор и закорачивает средний вывод потенциометра с крайним. Скважность ШИМ сигнала резко уменьшается и обороты возрастают. Это продемонстрировано в видео.
Настройка срабатывания производится подстроечным резистором R19. Первым делом установить регулятор скорости (резистор R3) в положение, при котором обороты патрона минимальны и начинать сверление комфортно (т.е. позиционировать сверло в точке).
Подстроечным резистором R19 подобрать момент срабатывания. Как только на патроне появится нагрузка (прижатие сверла, фрезы и проч. к поверхности), обороты резко увеличатся.
Подстроечник R19 фактически устанавливает напряжение срабатывания оптопары, а светодиод у оптопары включается уже при 1,2 Вольта.
- Сборка схемы.
- В окончательном виде плата управления выглядит так.
Как и всегда пайка выполнена на отрезке монтажной платы. Из-за небольшого пространства в корпусе пришлось все разместить плотно, и даже не хватило места для нормального конденсатора по питанию.
Также в последний момент вспомнил про оптопару, которую пришлось разместить выводами вверх. От платы отходит целый жгут проводов.
Сигнал ШИМ, провода питания, на переключатель, на кнопку и на датчик тока.
Силовая часть схемы разместилась на отдельной плате. Здесь мы видим два мощных MOSFET'а IRF3205, которые подключены параллельно. А также одинаковая обвязка, по три элемента на транзистор. Соединения усилены проволокой и припоем. Вообще модуль обладает большим запасом, т.к. заявленный максимум у этих транзисторов 110 Ампер.
Разместив термопару на теплоотводах, я произвел измерение температуры. Создал нагрузку на патроне, но мультиметр заметного нагревания не показал. Транзисторы остались комнатной температуры.
Корпус.
С корпусом я тоже возился долго. Материалом послужили отрезки 50-той трубы и заглушка.
- Первоначальный вариант выглядел так.
Внутри можно заметить перегородку для разделения плат. Плата управления плотно устанавливается в нижний отсек и закрепляется гайкой потенциометра. Там же есть отверстие для светодиода. Силовая плата установится сверху. Потом выяснилось, что шунт не помещается, пришлось немного переделать.
Т.к. транзисторы совсем не греются в большом радиаторе нет необходимости, к теплоотводам я прикрутил маленькую деталь.
На фото две половины корпуса. Все соединения припаяны, добавил переключатель. Провод питания использовал большого сечения (сетевой).
Итак, перед вами готовое устройство. Корпус прибора получился надежным, не скрипит и не болтается.
- Инструмент можно удерживать в руке двумя способами, левый вариант подойдет для точных работ, правый — для силовых.
- Тест.
Подходящий блок питания я не нашел, поэтому питание во время тестов подавалось от свинцового аккумулятора 12 вольт. Если не учитывать пусковых токов, то потребление во время работы не превышало 1,5 — 2 А.
Патрон позволяет закреплять сверла от 0,8 мм. Для сверления печатных плат вполне годится.
- Алмазным кругом я отпиливал пластик, оргстекло и металл.
- При наличии насадок возможности этого инструмента многократно увеличиваются.
- Например разные шарошки, фрезы, шлифовальные и полировочные насадки.
На этом всё, был показан весь процесс изготовления этого полезного инструмента.
Рекомендую к просмотру видеоролик об этой переделке на ПаяльникТВ.
Скачать список элементов (PDF)
Источник: https://cxem.net/master/121.php
Мини дрель своими руками
Не секрет, что много полезного и нужного для домашней мастерской инструмента можно легко сделать своими руками. Одной из таких интересных поделок является самодельная мини дрель. Сегодня мы покажем, как всего за пару часов можно собрать мини дрель своими руками.
Основой самодельной мини дрели послужит двигатель от старого фена, а в качестве корпуса будет использоваться упаковка (пластиковая туба) от витаминов.
Немного о двигателе. Использовать двигатель от магнитофонов, как рекомендуют некоторые народные умельцы крайне нежелательно. Он имеет явно недостаточную мощность для комфортной работы мини дрели.
На используемый нами двигатель от Mabuchi Motor RS-365SD-2275 точный даташит найти не удалось (видимо снят с производства), но на некоторых форумах нашлась инфа о том, что он работает при напряжении 6-20 В (стартует от 3 В), а число максимальных оборотов составляет по разным источникам составляет 12000-18000 об/мин.
Таким двигателем при желании можно будет не только сверлить пластик и текстолит, но и шлифовать или резать тонкий металл.
Приступим к подготовке корпуса. Срезаем дно нашей тубы и подготавливаем для отверстия резиновую заглушку (идеально подходит ножка от старого системника). Далее в этой заглушке мы сделаем отверстие для разъема питания и переключатель реверса.
С обратной стороны запрессовываем наш двигатель. Посадка происходит очень плотно и надежно, дополнительно фиксировать двигатель в корпусе нет никакой необходимости.
В качестве схемы регулятора оборотов мини дрели можно использовать массу вариантов. Мы взяли простейшую схему на одном транзисторе.
Она имеет массу недостатков, но ее единственный плюс в том, что она проста, работает без предварительных танцев с бубном и с легкостью помещается в нашем небольшом корпусе.
Схему можно собрать навесным монтажом, а транзистор обязательно нужно установить на хороший радиатор.
Транзистор лучше взять посерьезней, например КТ837, а еще лучше КТ825 (или другой не менее мощный аналог).
При работе двигателя, с его тыльной стороны, создается небольшой поток воздуха. Благодаря этому сзади двигателя можно расположить радиатор с транзистором, это улучшит его температурный режим.
Немного о реверсе. Нужен ли реверс на мини дрели? Несомненно, эта функция будет полезной, но не является главной, а при желании можно обойтись и без нее. Для реализации реверса применена простенькая схема на одном шестиконтактном переключателе.
- Крепим переменный резистор регулятора оборотов, устанавливаем резиновую заглушку с разъемом питания и переключателем реверса.
- Осталось установить цанговый патрон и мини дрель своими руками готова.
- Для питания такой самодельной мини дрели можно брать блок питания с напряжением 15-18 В и током в пару ампер.
- На первое время и для тестов был подобран блок 15 В; 0,4 А.
Мини дрель с таким блоком питания работает, но мощности блока при большой нагрузке немного не хватает. Возможно, в дальнейшем она будет запитываться от небольшого блока питания ноутбука.
- Ну и финальная видео-демонстрация работы самодельной мини дрели.
Источник: http://diodnik.com/en/mini-drel-svoimi-rukami/
Автоматический регулятор оборотов для мини-дрели
При работе с выводными компонентами приходится изготавливать печатные платы с отверстиями, это, пожалуй, одна из самых приятных частей работы, и, казалось бы, самая простая. Однако, очень часто при работе микродрель приходится то отложить в сторону, то снова взять ее в руки, чтобы продолжить работу.
Микродрель лежащая на столе во включенном состоянии создает довольно много шума из-за вибрации, к тому же она может слететь со стола, а зачастую и двигатели прилично нагреваются при работе на полную мощность.
Опять же, из-за вибрации довольно трудно точно прицеливаться при засверливании отверстия и нередко бывает так, что сверло может соскользнуть с платы и проделать борозду на соседних дорожках.
Решение проблемы напрашивается следующее: нужно сделать так, чтобы микродрель имела маленькие обороты на холостом режиме, а при нагрузке частота вращения сверла увеличивалась.
Таким образом, нужно реализовать следующий алгоритм работы: без нагрузки – патрон крутится медленно, свело попало в кернение — обороты возросли, прошло насквозь – обороты снова упали.
Самое главное, что это очень удобно, во-вторых двигатель работает в облегченном режиме, с меньшим нагревом и износом щеток.
Ниже приведена схема такого автоматического регулятора оборотов, обнаруженная в интернете и немного доработанная для расширения функционала:
После сборки и тестирования выяснилось, что под каждый двигатель приходится подбирать новые номиналы элементов, что совершенно неудобно. Также добавили разрядный резистор (R4) для конденсатора, т.к. выяснилось, что после отключения питания, а особенно при отключённой нагрузке, он разряжается довольно долго. Изменённая схема пробрела следующий вид:
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.
Собранное устройство выглядит следующим образом:
На вход подается напряжение от 12 до 35 вольт, к выходу подключается микродрель, после чего резистором R3 выставляется требуемая частота вращения на холостом ходу и можно приступать к работе. Здесь следует отметить, что для разных двигателей регулировка будет отличаться, т.к. в нашей версии схемы был упразднен резистор, который требовалось подбирать для установки порога увеличения оборотов.
Транзистор Т1 желательно размещать на радиаторе, т.к. при использовании двигателя большой мощности он может довольно сильно нагреваться.
Ёмкость конденсатора C1 влияет на время задержки включения и отключения высоких оборотов и требует увеличения если двигатель работает рывками.
Самым важным в схеме является номинал резистора R1, от него зависит чувствительность схемы к нагрузке и общая стабильность работы, к тому же через него протекает почти весь ток, потребляемый двигателем, поэтому он должен быть достаточно мощным. В нашем случае мы сделали его составным, из двух одноваттных резисторов.
- Печатная плата регулятора имеет размеры 40 х 30 мм и выглядит следующим образом:
- Скачать рисунок платы в формате PDF для ЛУТ: «скачать» (При печати указывайте масштаб 100%).
- Весь процесс изготовления и сборки регулятора для минидрели занимает около часа.
- После травления платы и очистки дорожек от защитного покрытия (фоторезиста или тонера, в зависимости от выбранного метода изготовления платы) необходимо засверлить в плате отверстия под компоненты (обратите внимание на размеры выводов различных элементов).
- Сверлить отверстия рекомендуется со стороны дорожек, а для того, чтобы компоненты было легче устанавливать – со стороны деталей все отверстия необходимо немного раззенковать сверлом большего диаметра (3-4 мм).
- Затем дорожки и контактные площадки покрываются флюсом, что очень удобно делать при помощи флюс-аппликатора, при этом достаточно флюса СКФ или раствора канифоли в спирте.
После лужения платы расставляем и припаиваем компоненты. Автоматический регулятор оборотов для микродрели готов к эксплуатации.
Данное устройство было проверено с несколькими видами двигателей, парой китайских различной мощности, и парой отечественных, серии ДПР и ДПМ – со всеми типами двигателей регулятор работает корректно после подстройки переменным резистором.
Важным условием является чтобы он был в хорошем состоянии, т.к. плохой контакт щеток с коллектором двигателя может вызывать странное поведение схемы и работу двигателя рывками.
На двигатель желательно установить искрогасящие конденсаторы и установить диод для защиты схемы от обратного тока при отключении питания.
Список компонентов для автоматического регулятора оборотов
Источник: https://oao-sozvezdie.ru/6-stati/30-avtomaticheskiy_regulyator_oborotov_dlya_mini_dreli/
Бормашина — советы профи
Владимир Липатов, начальник конструкторского бюро НПК АВЕРОН
С каждым днем на рынке появляется все больше бормашин различных производителей. Все они имеют разные технические характеристики, выраженные к тому же в разных единицах измерения.
У покупателей голова идет кругом! В результате техники определяют для себя 1-2 параметра, не всегда верно оценивая их значимость, и судят по этим параметрам о качестве всего изделия.
Давайте еще раз остановимся на основных ошибках, которые совершаются при выборе бормашины.
Коллекторная и бесколлекторная
Для начала немного об устройстве бормашины и ее разновидностях.
Двигатель любой бормашины состоит из подвижной части — ротора, к которому крепится цанга c инструментом, и неподвижной – статора. Вращение происходит за счет электроэнергии, подаваемой на обмотки двигателя: электрическая энергия преобразуется в энергию магнитного поля, а уже взаимодействие магнитных полей статора и ротора создает вращающий момент.
Магнитное поле может создаваться двумя способами: механически (коллекторные бормашины) и электронно (бесколлекторные бормашины).
В коллекторной бормашине магнитное поле изменяется с помощью якоря и щеток, скользящих по коллектору. Коллектор — это набор пластин, расположенных на роторе, щетки — скользящие контакты, прижатые к коллектору. Статор сделан из постоянных магнитов, создающих постоянное магнитное поле, пронизывающее ротор.
Коллекторную бормашину можно подключить к источнику постоянного напряжения (например, к автоаккумулятору), и она будет работать.
В бесколлекторной бормашине ротор сделан из магнита, а статор в виде обмотки. Переменное магнитное поле создается внешним источником – блоком управления.
В блоке управления стоят полупроводниковые приборы, которые включают или выключают ток через статор в
нужное время. Полупроводниковые приборы традиционно называются вентилями, поэтому бесколлекторную машину часто называют вентильной.
Коллекторные бормашины:
* проще в изготовлении, поэтому существенно дешевле, бесколлекторным требуется более дорогой и сложный блок управления;
* менее мощные, не позволяют развивать частоту вращения более 45 тыс. об./мин. (насколько это важно — чуть позже), у бесколлекторных скорость вращения может достигать 50-60 тыс. об./мин.;
- * мощность микромотора ограничена потерями от трения щеток о коллектор – возникает необходимость вентилировать микромотор;
- * через коллектор нельзя пропускать большие токи, следовательно, нельзя получить большой момент, не увеличивая коллектор по размерам;
- * меньше срок службы;
- * более шумные;
- * габариты больше за счет щеточно-коллекторного узла;
- * КПД – 60-70% против 90% у бесколлекторных.
По самым важным параметрам, таким как: соотношение цены и качества, приемлемая мощность, хорошо отлаженная технология изготовления, простота электронного регулятора коллекторные микромоторы пока все же опережают бесколлекторные и используются в большинстве зуботехнических операций. Поэтому в дальнейшем мы будем говорить только о коллекторных бормашинах.
Единственное преимущество бесколлекторных – они чаще применяются при усиленной обработке твердых сплавов типа КХС и больших объемов гипса. Коллекторными все это тоже можно сделать, но потребуется больше времени.
- Число оборотов
- Основными показателями, по которым техники обычно выбирают бормашину, являются:
- * скорость (число оборотов);
- * мощность;
- * усилие (крутящий момент).
Почему-то многие считают, что главный показатель хорошей бормашины – число оборотов: чем оно больше, тем лучше, а инструмент с надписью «50 000 об.» кажется пределом совершенства. Однако любой опытный техник подтвердит, что 50 000 оборотов – избыточная скорость.
Фирмы используют завышенную цифру как маркетинговый ход, отвлекая внимание потребителя от других параметров, по которым они проигрывают. На деле 35-40 тыс. оборотов вполне достаточно для выполнения практически всех зуботехнических работ. Например, твердосплавные боры и фрезы рассчитаны на скорость до 15 тыс. об./мин.
, а алмазные боры для обработки керамики — на скорость до 35-40 тыс.об./мин.
Аналогичный маркетинговый прием в свое время использовали многие компании, выпускающие фотоаппараты — они делали упор на количество мегапикселей. Но фирма Sony, доказала, что, используя цейсовскую оптику и большую матрицу, можно добиться снимков более высокого качества при меньшем разрешении.
Разогнать бормашину до больших оборотов не проблема — нужно просто взять блок питания с напряжением повыше, но вот выдержат ли подшипники такую скорость и долго ли они смогут ее поддерживать под нагрузкой и без? Не сгорят ли обмотки наконечника при большей, чем он рассчитан, нагрузке?
На практике куда более важным параметром является момент вращения двигателя (или его еще называют крутящий момент). Это величина, которая определяет мощность бормашины. Чем он больше – тем комфортнее работать технику. Для простоты проведем аналогию с автомобилем:
Можно написать на спидометре 1500 км/ч, но никто никогда не разгонится до такой скорости, да она и не нужна. А вот мощность, с которой автомобиль ускоряется, — более важная характеристика.
При подъеме в горку маломощный мотор будет замедляться, при разгоне с места – долго набирать обороты.
Если же автомобиль имеет мощный мотор, водитель даже не почувствует горку, а с места будет трогаться легко и быстро.
То же самое происходит и с мотором бормашины. Обороты на тахометре автомобиля – это обороты бормашины.
Момент вращения влияет на результат обработки бормашиной как на динамику автомобиля: при работе под нагрузкой (например, с твердым материалом) мотор с большими оборотами, но недостаточным моментом вращения будет притормаживать, снизится частота вращения инструмента, а в худшем случае бормашина просто остановится. Мотор с большим моментом вращения не замедлится, а продолжит уверенно работать. Поэтому серьезные производители уделяют внимание именно постоянно высокому значению
момента вращения, а вовсе не количеству оборотов.
Золотое правило механики: выигрывая в крутящем моменте (в силе), проигрываем в частоте вращения (оборотах).
Кстати, слишком большие обороты бормашины могут быть просто опасны: при этом часто ломается фреза, и высока вероятность травмы техника. Именно поэтому, например, микромоторы АВЕРОН имеют ограничение по оборотам и до 50 тыс. не разгоняются (им непозволяет «умный» блок управления).
Момент, мощность, скорость, напряжение – как все это увязано в бормашине
Другой важной характеристикой бормашины является потребляемая мощность, но нужно знать, что именно производитель указал в данном случае:
1. Какая мощность? Дело в том, что мощность может быть механической, электрической, на валу и … не известно, что еще заявит производитель под этим названием, чтобы привлечь покупателя максимально большой цифрой.
2. Как она была измерена? Иногда в целях рекламы производители указывают максимальный момент, когда бормашина почти остановилась и скорость, когда на вал ничего не действует (бормашина работает на холостом ходу). А потом их множат…
Получается нереальная мощность! Мощность выхода бормашины из строя. В действительности это то же самое, что указать для автомобиля максимальную скорость (измеряется на ровной дороге) и максимальную тягу (измеряется на первой передаче).
Но! Никто не ездит на первой передаче с максимальной скоростью.
- На самом деле картина такая.
- Скорость вращения бормашины (число оборотов в минуту) связана с механической мощностью простым соотношением:
- Рмеханическая ≈ 0.1×М×n
- Р – мощность,
- М – крутящий момент,
- n — число оборотов в минуту (скорость вращения).
Т.е. чем больше мощность бормашины Р, тем больший момент М или большую скорость
можно получить.
Идем дальше. Например, на микромоторе указано 350 гсм и 50000 об/мин. Значит, он должен иметь механическую мощность (см. формулу выше):
Pмеханическая = 0.1×0.0350×50000=175 Вт
Механическая мощность вращения получается путем преобразования электрической мощности, которая подается из источника питания. Из курса физики известно, что это преобразование происходит с потерей — половина электрической энергии уходит в тепло (при КПД 50%).
Значит, при 350 гсм и 50000 об/мин бормашина должна потреблять из сети в 2 раза больше – 175 Вт×2=350 Вт. Из них половина (175 Вт) — преобразуется в механическую мощность и будет крутить микромотор, другая половина (еще 175 Вт) — уйдет в паразитное тепло, разогревая бормашину.
Вы когда-нибудь держали голой рукой 100-ватную лампочку? А что будет с микромотором, нагретым до такой же температуры? Он быстро сгорит. И держать его в руке невозможно.
Поэтому включать бормашину на максимальную нагрузку можно только кратковременно. Все остальное время она должна работать на средних оборотах, чтобы прослужить обещанный производителем срок.
Следовательно, «350 гсм, 50000 об/мин» – это почти идеальная, а не рабочая характеристика.
И обратите внимание, что мы рассматривали работу микромотора на средней нагрузке. При дальнейшей нагрузке наконечник еще больше тормозится, скорость вращения падает, при этом КПД еще снижается, в тепло уходит еще больше энергии.
В реальности при неизменной подводимой мощности и увеличении нагрузки обороты падают.
При уменьшении подводимой мощности и неизменной нагрузке обороты тоже падают, а при увеличении нагрузки будут падать еще сильнее.
С наконечником разобрались. Теперь о блоке управления.
Блок управления
Блок управления предназначен для дозирования электрической мощности микромотора и преобразования ее в удобоваримую для микромотора форму. Реальная мощность бормашины определяется именно мощностью блока управления: один и тот же инструмент может комплектоваться блоком как на 15 Вт, так и на 30 Вт или на 60 Вт и в каждом случае будет работать по-разному.
В рекламных акциях нередко указывают мощность наконечника, не особо заботясь об указании мощности блока управления, поэтому цифра получается многократно завышенной. Очень часто встречаются случаи, когда микромотор 350 гсм, 30 000 об./мин. комплектуется блоком управления, в котором стоит трансформатор на 10-20 Вт, но при этом заявляются максимальные параметры наконечника.
Однако и мощность блока управления – это далеко не все. В одном и том же корпусе может оказаться совершенно разная электронная начинка, а именно она определяет «интеллект» устройства.
В самом простейшем случае это примитивный набор из вкл/выкл и регулировки мощности. Во многих, особенно недорогих бормашинах, такой и стоит. Тогда как «умный» блок управления – это сложная электроника, которая позволяет контролировать множество важных функций:
- * плавный разгон и быструю, но плавную остановку вращения инструмента;
- * плавное регулирование скорости вращения;
- * защиту от скачков напряжения в сети;
- * подключение педали;
- * реверс (обратный ход);
- * контроль потребляемой мощности.
Чем больше защитных и контрольных функций в блоке питания (блокировка самопроизвольного включения двигателя при смене режима, защита от перегрева наконечника и управляющей электроники и т.д.
), тем сложнее и дороже его изготовление. Но зато благодаря системе защиты бормашина с «умным» блоком управления служит намного дольше.
А экономия на «интеллекте» может привести к тому, что Вам придется слишком быстро покупать новую.
Естественно, все серьезные производители обеспечивают свои микромоторы качественной электроникой. Но наша компания в этом вопросе пошла еще дальше, предложив концепцию экологичной бормашины БМ ЭКО, где блок управления обеспечивает кроме перечисленных функций еще и следующие:
1. Автоматическое включение вытяжки при запуске микромотора. Почему это важно: если техник забудет включить вытяжку, стол и пространство вокруг мгновенно покроются слоем гипсовой пыли. А это не только грязь и брак в работе, но и вред здоровью.
2. Автоматическое выключение вытяжки. Благодаря автоотключению предотвращается холостая работа и, следовательно, износ оборудования, а также лишние траты на электроэнергию. Экономится рабочее время
(попробуйте сосчитать, сколько раз в день нужно было бы включить/выключить вытяжку).
3. Удобство и эргономику. Блок управления легко адаптируется к любому столу со встроенной вытяжкой. Его можно разместить на специальном кронштейне под столешницей, освободив рабочее место от лишних элементов и проводов.
Включается он двумя способами – кнопкой энкодера на настольном пульте управления и педалью. По желанию комплектуется универсальным коленным выключателем. Выключатель крепится под столешнице и приводится в действие легким движением колена.
При его использовании ступня техника не перенапрягается, лишние провода и педаль не мешают при работе и уборке помещения, а педаль еще и не теряется.
4. Стабильную работу, т.к. обеспечивает защиту от перегрузки, плавный пуск и плавный останов. Вообще показатель стабильности скорости при обработке твердых материалов у БМ ЭКО – один из лучших.
5. Контроль потребляемой мощности. Когда при заданных оборотах мы увеличиваем нагрузку, увеличивается отбор мощности от источника. Чтобы он не выключился от перегрузки, при увеличении момента автоматически снижается скорость, тем самым поддерживая постоянство мощности без снижения момента.
6. Контроль работы на холостом ходу. Если Вы случайно включили бормашину, и она крутится на холостом ходу без нагрузки, блок управления автоматически отключит ее через 10 минут, предохраняя от случайных травм, износа микромотора и лишнего расхода электроэнергии.
О единицах измерения
Иногда у техников возникают затруднения из-за путаницы в единицах измерения скорости и усилия. Со скоростью все более-менее ясно, ее обычно измеряют в оборотах в минуту (в англоязычном варианте – rpm). Немного сложнее с усилием. Одни производители указывают усилие своих бормашин в граммах на сантиметр, другие в gf-Cm, третьи в ньютонах.
- Соотношение следующее:
- 1 ньютон на сантиметр (Нсм) = 101,97 грамм на сантиметр (гсм). Для удобства можно считать еще проще:
- 1 Нсм = 100 гсм
- gf-Cm (gram-force per centimetre) – это всего лишь англоязычный вариант величины грамм на сантиметр (гсм):
- 1 Нсм = 100 gf-Cm.
- 1 Нсм — 100 гсм — 100 gf-Cm
- 1 Нм — 10 000 гсм — 10 000 gf-Cm
Источник: https://stomatologclub.ru/stati/zubotehnicheskaya-148/bormashina-sovety-profi-152/
Мини дрель, бормашинка на аккумуляторах
6 февраля 2017 Mike Ike 2 10 649 просмотров
- Видеозапись сборки и теста инструмента для ознакомления.
- Нам понадобится:1. Дешевый клеевой пистолет из фикс прайса (60руб);
- 2. 2 аккумуляторные батареи 18650 одинаковой емкости (ссылка на батареи);
- 5. Мотор 6 — 12В (ссылка на мотор);
3. Переключатель из дисковода старого музыкального центра;4. Разъем и штекер 4мм для подключения питания(или любой другой);6. Не дорогая цанга в наборе (ссылка на цангу);7. Термоусадка 3мм;8. Медные проводки;9. Термоклей;10. Скотч;
11. Изолента.
Из инструментов:1. Длинногубцы или плоскогубцы;2. Канцелярский нож;3. Клеевой пистолет;4. Отвертка;
5. Паяльник.
Изготовление
Нам понадобится клеевой пистолет из фикс прайса, стоит не дорого и не жалко пустить в дело. Может у кого и завалялся старый такой, они часто выходят из строя.
Разбираем его, вытаскиваем все внутренности(может потом для чего и пригодятся) и оставляем только корпус. Выбрал именно этот корпус из за того, что мотор хорошо вписывается, если вырезать под него место, низкая стоимость и удобство дальнейшей эксплуатации. Не придется мудрить ручку и корпус из чего попало, почти готово уже.
Заказывал мотор (ссылка на мотор), который часто используют в бюджетных бормашинках, стоит не дорого. Можно попытаться достать такой из старых принтеров или МФУ, тоже подойдет.
Вырезаем место под мотор в корпусе от клеевого пистолета так, чтобы остались ножки для фиксации двух половинок саморезами, мотор как раз вписывается под места их расположения. Резать можно канцелярским ножом, но аккуратно, главное не переусердствовать и не сломать корпус. Вырезал отверстия путем постепенного подгона под размеры мотора, срезая по немного.
- Вал должен оказаться по центру как на фото.
- Очень удачно расположились отверстия для вентиляции.
- Проделываем то же самое с другой половинкой корпуса и соединяем для примерки.
После подгонки корпуса под мотор необходимо подрезать часть корпуса, где будет крепиться цанга на вал. Должно получиться как на фото. Подрезать до фиксирующих ножек, они нам нужны.
Далее понадобится подобрать разъем для подключения питания. Я использовал 4мм разъем от старого удлинителя зарядного устройства. Решил установить его в отверстие, куда подавались клеевые стержни. Немного подрезать канцелярским ножом и теперь плотно держится. Потом зафиксируем его на одной половине термоклеем для надежности.
От старого привода музыкально центра, после его разбора, остался такой переключатель. Использовался для отключения мотора, когда лоток привода закрывался.
Очень удачно подходит по размерам к корпусу и есть ушко для самореза или болта. К тому же, в нем установлена пружинка, которая возвращает рычаг в исходное положение.
В держатель, где была установлена кнопка клеевого пистолета заполняем термоклеем и помещаем на то место наш переключатель с саморезом в ушке. После того, как клей остынет, переключатель будет хорошо зафиксирован.
Можно для надежности с внутренней стороны корпуса зафиксировать переключатель еще термоклеем.
Вырезаем лишнее на второй половинке под размеры переключателя и совмещаем обе половинки для просмотра результата. Должно получиться как на фото.
- Далее помещаем мотор на подготовленное место, разъем для подключения питания фиксируем термоклеем и припаиваем проводки.
На счет подключения проводов. Во взятом мной разъеме полярность следующая:+ находится внутри разъема(вывод светло коричневый провод)- находится снаружи разъема(вывод черный провод) Плюс от питания(светло коричневый провод). я подключил к плюсу мотора(обычно отмечен красным цветом) напрямую.
Минус от питания(черный провод) припаял к переключателю и от переключателя(темно коричневый) подвел к минусу мотора. Места спайки заизолировал термоусадкой 3мм.
При таком подключении вал мотора будет крутиться по часовой стрелке, для возможности использования сверления, так как нет реализованной системы реверса направления вращения мотора.
Закручиваем саморезы фиксирующие корпус и на этом конструкция готова.
В силу больших размеров разъема, я сделал его немного выпирающим наружу. Мне это никак не мешает, а вам надо подбирать разъем под себя.Теперь приступим к изготовлению аккумулятора для мини дрели.Нормальное напряжение для мотора не нагружающее и не перегревающее его 6-10В.
Изначально я хотел использовать одну аккумуляторную батарею 18650 помещенную в ручку корпуса и повышающий преобразователь напряжения MT3608. Он позволит 4В повысить до 10В. Доставка задерживается, потом доделаю так как запланировал.
А сейчас буду использовать 2 аккумулятора 18650 соединенные последовательно. С одной стороны соединены закрученной с двух сторон в спираль медной проволокой, а с другой припаян штекер для подключения к мини дрели.
Суммарное напряжение двух батарей равно 7.
6-8В, что достаточно для мелких работ.Заряжать их придется по отдельности или используя модуль для зарядки последовательно соединенных двух аккумуляторов 18650 (такой модуль). Закрепил аккумуляторы можно сверху или снизу на ручку, как кому удобно. Мне удобнее сверху.
Приступаем к тесту/В видеоролике я провел несколько тестов работы. Мощности хватает для мелких работ.Даже старое сверло не плохо справляется с поставленной задачей.
- Дерево, пластик и монтажную плату от фотоаппарата сверлит уверенно.
Пилит дерево и пластик как нож по маслу. Не застревает.
- Насадка с алмазным напылением обрабатывает металл уверенно и быстро.
В дальнейшем буду улучшать конструкцию и мощность. Надеюсь статья была полезна и поможет кому нибудь в создании подобной самоделки.
Категория: Самодельные инструменты
Вам понравится
Всего 2 :
^Наверх
Источник: https://www.freeseller.ru/6094-mini-drel-bormashinka-na-akkumulyatorah.html
Загрузка...
