Ремонт регулятора оборотов дрели. Случай из практики

Электродрель, ремонт своими руками

Вторая статья летнего конкурса. На этот раз автор известен постоянным читателям блога. Это – Алексей Сидоркин, который уже участвовал в первом конкурсе со статьёй про самодельное реле времени.

Алексей не только автор блога, но активный комментатор. Его дельные комментарии под псевдонимом “Alex S” можно встретить под многими статьями на СамЭлектрике.ру.

Итак, статья Алексея Сидоркина:

Думаю, у каждого человека в жизни происходило не одно событие или случай, которому он никак не смог найти подходящее объяснение, оставаясь секретом на долгое время. Так произошло с моей дрелью.

Этой дрелью Bosch PSB 500 RE мой зять Дмитрий обзавелся в мае 1998 года для обустройства своей новоприобретенной квартиры. По тем временам такой престижный инструмент (мощность 500 Вт, регулировка оборотов, реверс вращения, возможность ударного режима – «перфоратор») в хозяйстве был не у каждого. Покупка вызывала тихую зависть – у меня была простая советская дрель без всяких «наворотов». Дрель Bosch отдала моя дочь позже после трагической гибели зятя во время ДТП в 2002 году.

Конечно, моя эксплуатация инструмента не была «каждый день с утра до вечера», дрель использовалась по бытовой необходимости, как и в большинстве обычных семей, плюс летний сезон на даче.

Рис.1. Общий вид дрели BoschPSB 500 RE.

Дрель работала исправно, успешно выполняя все свои опции и функции…, и вдруг лет 5-6 назад перестал «слушаться» регулятор скорости оборотов – при любом положении/уставке колесика/маховичка регулятора при нажатии на курок дрель сразу давала полные обороты безо всякой плавности. Первое, что пришло в голову, почему нет малых оборотов – «сгорела» схема регулировки оборотов дрели. Но к тому времени в хозяйстве появились другие инструменты, включая шуруповерт и еще одну дрель в деревне, и работа дрели Bosch в режиме малых оборотов была не столь актуальна, руки до устранения неисправности так и не доходили.

Совсем недавно пришлось аккуратно поработать дрелью, и ее высокие обороты оказались очень некстати, а других инструментов с патроном под рукой не оказалось. Неподалеку от дома есть мастерская по ремонту бытовой техники. Мне там сказали, что регулятор оборотов (далее РО) для дрели Bosch только «под заказ», ждать не менее 2-х месяцев, стоимость работы 500 рублей.

Я решил разобраться самостоятельно, как-никак наладчик энергетического оборудования [1], хоть и на пенсии.

Сам наладчик, а пошел в мастерскую? Если срочно, да за пару сотен (раньше это называлось «за бутылку»), то и нет смысла «расчехлять свою винтовку», другим тоже надо давать жить.

(Прим.автора)

Вскрыл дрель, отсоединил РО (два электроконтакта разъёмные ножевого типа, два «под винт» и один шуруп крепления силового провода – рис. 2).

Рис. 2. Подсоединение регулятора оборотов в дрели.

Регулятор оборотов дрели представляет собой отдельный узел. На рис.3 практически в натуральную величину две половинки (крышка и корпус) уже вскрытого РО, материал – пластик, между собой половинки фиксируются «на защелках».

Рис. 3. Регулятор оборотов дрели со снятой крышкой

На рис.3 обозначены: 1 – контактная группа; 2 – скользящие контакты; 3 – резисторные полоски; 4 – маховичок регулировочного винта; 5 – возвратно-отжимная пружина курка.

В корпусе регулятора оборотов для дрели размещены контактная группа 1 и скользящие контакты 2 в виде двух пружинных пластиночек, приводимых в движение по нажатию курка и приходящих в исходное положение под воздействием возвратно-отжимной пружины 5.

В крышке располагаются конденсатор (внизу) и плата (вверху) с элементами электроники и двумя резисторными полосками 3, по которым при нажимании курка скользят контакты 2 для плавного изменения оборотов инструмента. На резисторные полоски нанесена специальная смазка для защиты полосок, снижения трения и предотвращения искрения скользящих контактов.

Регулировочный винт с маховичком 4 на курке ограничивает глубину нажатия курка и расстояние/длину скольжения контактов 2 по резисторным полоскам 3, определяя тем самым диапазон регулирования и максимальные обороты дрели. Если регулировочный винт вывернут полностью, то курок при полном нажатии замыкает контактную группу на прямое включение двигателя дрели, минуя электронные регулировочные элементы, и двигатель работает на максимально возможных оборотах (3000 об/мин).

Схема регулятора оборотов дрели практически идентична схеме поворотного диммера. Различия есть только в конструкции и габаритах.

В объем моих работ вошла проверка четкости работы курка при нажатии, взаимодействия частей контактной группы, вращения регулировочного винта, выравнивание распределения смазки на резисторных полосках, очистка доступных мест от накопившейся пыли-грязи. Никаких неполадок, неисправностей или подозрительных моментов обнаружено не было. Иными словами – провел небольшую ревизию, после чего собрал дрель, включил и… заработал регулятор оборотов, как ни в чем не бывало!

Таким образом, ремонт регулятора оборотов дрели Бош свелся к банальной чистке!

Много можно было делать предположений относительно причин временного недуга дрели – от удара или незамеченного падения инструмента до неполадок в элементах электроники. Однако анализ ситуации все же склоняет к нарушению работы пары «скользящие контакты – резисторные полоски» по непонятной причине, достаточно, чтобы просто попала соринка (частица) под один из скользящих контактов – и всё, регулировки не будет. За это же говорит и включение инструмента сразу на полные обороты, что возможно только при срабатывании контактной группы.

Но, что ни говори, а получается, что инструмент оказался сам электрик и отремонтировал сам себя!

Для чего нужен регулятор оборотов

Обычно минидрели строятся на базе обычных двигателей постоянного тока. А обороты таких двигателей зависят от нагрузки и приложенного напряжения. В результате на холостых оборотах двигатель раскручивается очень сильно, а в моменты сверления обороты двигателя плавают в большом диапазоне.
Если снижать напряжение на двигателе, когда не нем нет нагрузки, можно добиться увеличения ресурса как свёрл, так и самих двигателей. Кроме того, даже точность сверления повышается. Самый простой способ добиться этого — измерение тока, потребляемого двигателем.

В интернете много схем подобных регуляторов, но большинство из них используют линейные регуляторы напряжения. Они массивные и требуют охлаждения. В соавторстве с TinyElectronicFriends нам захотелось сделать компактную плату на базе импульсного стабилизатора, чтобы она могла быть просто «надета» на двигатель.

Алгоритм поиска и устранения поломок электрической части

Мини дрель своими руками

При намерении чинить дрель надлежит придерживаться определенного алгоритма, начиная с наиболее простых и распространенных проблем и отсеивая их по мере диагностики:

1. Если прибор не включается, надо вскрыть корпус и обследовать контакты кабеля мультиметром. Подключение производится к вилочному разъему и противоположному зажиму, после чего кабель 2-4 раза изгибается по длине. Если контакт нестабилен или отсутствует, внутри изоляционного покрытия провод оборвался. Если излом расположен рядом с краем, провод можно обрезать и подсоединить снова. Если нет, его надо заменить.
2. Если со шнуром проблем нет, проводят диагностику выключателя, подсоединяя мультиметр к выводам. Искрение и окисление контактов говорят о проблемах. Выключатель надо разобрать, почистить от пыли, обработать контакты наждаком.
3. Осматривают коммуникаторы между выключателем и щеточками. Затем сами щетки – они должны хорошо прижиматься пружинами к ламелям ротора. Если щетки изношены, их следует заменить. При засоре убрать пыль и почистить наждаком.
4. Проверить наличие короткого замыкания между обмоточными контактами и корпусом и измерить сопротивление. Должен быть примерно один и тот же показатель на всех обмотках. Если на какой-то он отличается более, чем на 5%, ее надо перемотать.

Важно! Нельзя проверять контакты провода при включенном напряжении. Это чревато получением удара либо ситуацией короткого замыкания

Выключатель дрели

Схема

ШИМ-регулятор со встроенным ключом MC34063 регулирует напряжение на двигателе. Напряжение на шунте R7,R9,R11 усиливается операционным усилителем и через компаратор подается на вход обратной связи ШИМ-контроллера.
Если ток меньше определенного значения, то на двигатель подается напряжение, зависящее от настройки сопротивления RV1. То есть на холостых оборотах на двигатель будет подаваться только часть мощности, а подстроечный резистор RV1 позволит отрегулировать обороты при этом.

Если сигнал на выходе ОУ превысит напряжение на компараторе, то на двигатель будет подано полное напряжение питания. То есть при сверлении двигатель будет включаться на максимальную мощность. Порог включения задается резистором RV2. Для питания ОУ используется линейный стабилизатор.

Все компоненты схемы будут рассеивать очень мало тепла и можно собрать ее полностью на SMD-компонентах. Работать она может при большом диапазоне питающих напряжений (в зависимости от сопротивления R6), не требует контроллеров и датчиков оборотов.

Вопрос от читателя

Мне на почту обратился читатель Александр, с такой просьбой:

Добрый вечер. Наткнулся на ваш блог, где вы ремонтируете дрель Bosch. У меня подобная проблема, только к электронике я отношения не имею почти никакого. По глупости разобрал курок дрели bosch gsb 1600 RE. Все работало до этого замечательно, кое-как собрал, теперь плавный пуск не работает. Возможно не в той последовательности и не туда вставляю запчасти. Прилагаю фото разобранного. Надеюсь на помощь, дрель хорошая.

Фото разобранной кнопки дрели Bosch:

Ремонт дрели Bosch. Разобранный курок – кнопка с регулятором оборотов.

Ремонт дрели Bosch. Разобранный курок – кнопка

Не знаю, как помочь читателю. Может, кто-то поделится опытом?

Ссылки:

Предлагаю почитать книжку, в которой описаны различные курьезные изобретения: Отто Петрик, Курьезы техники, Будапешт 1985, 150 с, илл.

Если статья понравилась, проголосуйте за неё здесь и сейчас:

Голосование за авторов летнего Конкурса

• 1. Марченко Борис Данилович со статьями о сваривании жил и поиске скрытой проводки (49%, 29 Голосов)
• 3. Сергей Пикалов со статьёй о проводке в стройварианте (34%, 20 Голосов)
• 2. Алексей Сидоркин со статьёй о ремонте дрели Bosch (17%, 10 Голосов)

Всего проголосовавших: 59

Перечень компонентов

Вот полный список всего, что потребуется для сборки:

1. Печатная плата (ссылка на файлы для изготовления в конце статьи)
2. U1 — MC34063AD, импульсный стабилизатор, SOIC-8
3. U2 — LM358, операционный усилитель, SOIC-8
4. U3 — L78L09, стабилизатор, SOT-89
5. D1,D3 — SS14, диод Шоттки, SMA — 2шт
6. D2 — LL4148, диод выпрямительный, MiniMELF
7. C1 — конденсатор, 10мкФ, 50В, 1210
8. C2 — конденсатор, 3.3нФ, 1206
9. C3,C4 — конденсатор, 4.7мкФ, 1206 — 2шт
10. C5 — конденсатор, 22мкФ, 1206
11. R1-R3,R7,R9,R11 — резистор 1 Ом, 1206 — 6шт
12. R4,R10 — резистор 22кОм, 1206 — 2шт
13. R5 — резистор 1кОм, 1206
14. R6 — резистор 10-27кОм, 1206. Сопротивление зависит от номинального напряжения используемого двигателя. 12В — 10кОм, 24В — 18кОм, 27В — 22кОм, 36В — 27кОм
15. R8 — резистор 390 Ом, 1206
16. RV1,RV2 — резистор подстрочный, 15кОм, типа 3224W-1-153 — 2шт
17. XS1 — клемма, 2 конт, шаг 3,81мм

Также мы сделали на 3D-принтере кольцо-ограничитель, для удобной установки на двигатель. Ссылка для скачивания STL-файла для скачивания в конце статьи.

Ремонт дрели: замена контактных щеток

Одной из самых распространенных причин неисправности является износ или подгорание контактных щеток. Первые признаки износа щеток проявляются в виде искрения в зоне контакта щеток с якорем электродвигателя и небольшими сбоями в работе дрели при повышении нагрузки.

Расположение контактных щеток внутри дрели.

У многих моделей дрели доступ к щеткам упрощен, и смена их не представляет сложности, а некоторые дрели требуют разборки корпуса и извлечения щеткодержателя. Щетки необходимо менять на новые, равные по размеру вышедшим из строя щеткам.

Они должны плотно закрепиться в щеткодержателе. Электрический контакт подводящего провода необходимо хорошо затянуть. Контакт щетки с коллектором якоря должен быть надежным. Необходимо проверить действие пружины.

Сборка и настройка

Собирается все достаточно просто. Контактные площадки нарисованы под ручную пайку. Стоит начинать сборку самой платы с установки всех компонентов на стороне платы без подстроечных резисторов, а затем на обратной стороне. Клемму проще устанавливать в последнюю очередь. Номинал R6 подбирается в соответствии с номинальным напряжением вашего двигателя. В этом устройстве важно контролировать положение ключа на микросхемах и полярность диодов. Все остальные компоненты не полярные.
Между платой и двигателем над установить проставку, чтобы плата не касалась двигателя. Сама плата надевается прямо на ламели двигателя. Несколько раз проверьте полярность подключения двигателя, чтобы он крутился в правую сторону, а затем припаяйте контакты.

Контакты для подачи напряжения, на вход платы подписаны «GND» и «+36V». Минус источника входного напряжения подключается к контакту «GND», а плюс к «+36V». Напряжение источника питания должно совпадать с номинальным напряжением двигателя.

Настройка регулятора очень проста:

1. Установить резистором RV2 порог срабатывания регулятора на максимум
2. Установить резистором RV1 оптимальные обороты двигателя в режиме холостого хода
3. Установить резистором RV2 такой порог срабатывания, чтобы при появлении малейшей нагрузки, увеличивалось напряжение на двигателе

Проверка электродвигателя: причины поломок и ремонт

Существует несколько причин поломок якоря или статора дрели. Прежде всего, это неграмотная эксплуатация устройства. Например, многие пользователи просто перегружают инструмент, осуществляя работу без перерыва. Это приводит к тому, что двигатель дрели не успевает «отдохнуть». Вторая причина кроется в плохом моточном проводе, которые часто встречаются в дешевых моделях. Именно потому поломки дешевых инструментов встречаются значительно чаще. Ремонт в этом случае нужно проводить с использованием специализированного инструмента. И будет лучше, если вы доверите эту работу профессиональным специалистам.

Однако если было решено осуществить ремонт своими силами, у вас обязательно возникнет вопрос – как всё сделать правильно? Как вы уже поняли, электрическая дрель «страдает» поломками якоря и статора, и проверить это можно несколькими признаками, например, когда при работе инструмент вдруг искрит. Если же «ярких» признаков нет, можете воспользоваться омметром.

Статор меняют так:

Сначала осторожно разбираем корпус устройства; Снимаем провода и все внутренние детали; После выяснения причин поломки меняем запчасть на новую, корпус снова закрываем.

Принцип управления

При задании скорости вращения вала мотора резистором в цепи вывода 5 на выходе формируется последовательность импульсов для отпирания симистора на определенную величину угла. Интенсивность оборотов отслеживается по тахогенератору, что происходит в цифровом формате. Драйвер конвертирует приобретенные импульсы в аналоговое напряжение, из-за чего скорость вала стабилизируется на едином значении, независимо от нагрузки. Если напряжение с тахогенератора поменяется, то внутренний регулятор прирастит уровень выходного сигнала управления симистора, что приведёт к увеличению скорости.

Микросхема может управлять 2-мя линейными ускорениями, позволяющими добиваться требуемой от мотора динамики. Одно из их устанавливается по Ramp 6 вывод схемы. Данный регулятор употребляется самими производителями стиральных машин, потому он обладает всеми преимуществами для того, чтоб быть использованным в бытовых целях. Это обеспечивается благодаря наличию последующих блоков:

• Стабилизатор напряжения для обеспечения обычной работы схемы управления. Он реализован по выводам 9, 10.
• Схема контроля скорости вращения. Реализована по выводам МС 4, 11, 12. По мере надобности регулятор можно перевести на аналоговый датчик, тогда выводы 8 и 12 соединяются воединыжды.
• Блок пусковых импульсов. Он реализован по выводам 1, 2, 13, 14, 15. Делает регулировку продолжительности импульсов управления, задержку, формирования их из неизменного напряжения и калибровку.
• Устройство генерации напряжения пилообразной формы. Выводы 5, 6 и 7. Он употребляется для регулирования скорости согласно данному значению.
• Схема усилителя управления. Вывод 16. Позволяет отрегулировать разницу меж данной и фактической скоростью.
• Устройство ограничения тока по выводу 3. При повышении напряжения на нем происходит уменьшение угла отпирания симистора.

Внедрение схожей схемы обеспечивает настоящее управление коллекторным мотором в всех режимах. Благодаря принудительному регулированию ускорения можно добиваться нужной скорости разгона до данной частоты вращения. Таковой регулятор можно использовать для всех современных движков от стиралок, применяемых в других целях.

Краш-тест платы регулировки оборотов

Плата регулировки оборотов коллекторных электродвигателей на микросхеме TDA1085, позволяет управлять движками без утраты мощности.Неотклонимым условием при всем этом является наличие таходатчика (тахогенератор) на электродвигателе, который позволяет обеспечить оборотную связь мотора с платой регулировки, а конкретно с микросхемой. Если гласить более обычным языком, что бы было понятно всем, происходит приблизительно последующее. Мотор крутится с каким-то количеством оборотов, а установленный таходатчик на валу электромотора эти показания фиксирует. Если вы начинаете нагружать движок, частота вращения вала естественно начнет падать, что так же будет фиксировать таходатчик. Сейчас разглядим далее. Сигнал с этого таходатчика поступает на микросхему, она лицезреет это и дает команду силовым элементам, добавить напряжение на электромотор.Таким макаром, когда вы нажали на вал (даете нагрузку), плата автоматом прибавила напряжение и мощность на этом валу возросла. И напротив, отпусти вал мотора (сняли с него нагрузку), она увидела это и убавила напряжение. Таким макаром обороты остаются не низкими, а момент силы (вращающий момент)неизменным. И самое что принципиальное, вы сможете регулировать частоту вращения ротора в широком спектре, что очень комфортно в применении и конструировании разных устройств. Потому этот продукт, так и именуется “Плата регулировки оборотов коллекторных движков без утраты мощности”.

Но мы узрели одну особенность, что эта плата применима только для коллекторных электродвигателей (с электронными щетками). Естественно такие моторы в быту встречаются намного пореже чем асинхронные. Но они отыскали обширное применение в стиральных машинах автомат. Вот конкретно по этому была сделана эта схема. Специально для электродвигателя от стиральной машины автомат. Их мощность довольно благопристойная, от 200 до 800 ватт. Что позволяет довольно обширно применить их в быту.

Данный продукт, уже отыскал обширное применение в хозяйстве людей и обширно окутал лиц занимающихся разным хобби и проф деятельностью.

READ Дрель Шуруповерт Аккумуляторная Metabo Bs 14 4

Отвечая на вопрос – Куда можно применить движок от стиральной машины? Был сформирован некий перечень. Самодельный токарный станок по дереву; Гриндер; Электропривод для бетономешалки; Точило; Электропривод для медогонки; Соломорезка; Самодельный гончарный круг; Электронная газонокосилка; Дровокол и много другое где нужно механическое вращение каких или устройств либо предметов. И во всех этих случаях нам помогает эта плата “Регулировки оборотов электродвигателей с поддержанием мощности на TDA1085”.

Разновидности коллекторных двигателей

Понятно, как минимум, два типа коллекторных движков. К первому относятся устройства с якорем и обмоткой возбуждения на статоре. Ко второму можно отнести приспособления с якорем и неизменными магнитами. Также нужно обусловиться, для каких целей требуется сконструировать регулятор:

• Если нужно регулировать обычным движением (к примеру, вращением шлифовального камня либо сверлением), то обороты будет нужно изменять в границах от какого-то малого значения, неравному нулю, — до наибольшего. Примерный показатель: от 1000 до 3000 об/мин. Для этого подойдёт упрощённая схема на 1 тиристоре либо на паре транзисторов.
• Если нужно управлять скоростью от 0 до предела, тогда придется использовать настоящие схемы преобразователей с оборотной связью и жёсткими чертами регулирования. Обычно у мастеров-самоучек либо любителей оказываются конкретно коллекторные движки с обмоткой возбуждения и тахогенератором. Таким мотором является агрегат, применяемый в хоть какой современной стиральной машине и нередко выходящий из строя. Потому разглядим принцип управления конкретно этим движком, исследовав его устройство более тщательно.

Использование дрели в качестве станка

Рисунок 1. Типовая схема регулятора оборотов дрели.

Ручная дрель может применяться нестандартно. На ее основе делают разнообразные станки: сверлильный, шлифовальный, циркулярный и другие. В таких станках функция регулирования оборотов является очень важной. У большинства бытовых дрелей обороты регулируются кнопкой пуска аппарата. Чем сильнее она нажата, тем выше обороты. Но фиксируются они только на максимальных значениях. Это в большинстве случаев может оказаться существенным недостатком.

Можно выйти из данной ситуации путем самостоятельного изготовления выносного варианта регулятора оборотов. В качестве регулятора вполне можно применить диммер, который обычно применяют для регулировки освещенности. Схема регулятора довольно проста и представлена на рис. 1. Для его изготовления нужно к розетке присоединить провода разной длины. Длинный провод другим концом присоединяется к вилке. Остальное собирается по схеме. Рекомендуется использовать дополнительный автоматический выключатель, который отключит устройство в случае аварии.

Самодельный регулятор оборотов готов. Можно выполнить пробный пуск. Если он работает нормально, можно поместить его в подходящего размера коробку и закрепить на станине будущего станка в удобном месте.

Вернуться к оглавлению