Сверлильный станок для печатных плат с автоматической регулировкой

• Электроника

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

ФотоНаименованиеКол-воНаличиеЦена

С2-23 2 Вт 5% 10Ом, Резистор

16,89

306-021-12, клеммник винтовой 2к.,5мм (DG306-5.0-02P)

28,86

MOT3N двигатель 6.0-24 В, 180мА, 11500 об/м

1314,88

• 16.04.10
• 82 165

ПрактикаЭлектропривод

Да, это моя дрель и почему-то все пугаются когда её видят.Ну, жалко мне пока денег на нормальный девайс.Самая приятная часть работы, и трудная, это сверление печатной платы. Я собираю что-то новое и необходимо сверлить все это дело.Очень часто приходится класть дрель на стол, пока что-то обдумываешь или тебя отвлекает супруга, а если на столе ещё и творческий беспорядок, то микродрели очень сложно найти место. Из-за вибрации во включенном состоянии она может слететь со стола.Тут возникла идея собрать стабилизатор с регулировкой частоты вращения.Нашел хорошую подборку схем на Радиокоте: статья «Ковырялочка для п/плат». Автор МП42Б

↑ Идея и схема

Хотелось сделать так, чтобы микродрель имела маленькие обороты на холостом режиме, а при нагрузке частота вращения сверла увеличивалась.Во-первых это очень удобно, во-вторых двигатель работает в облегченном режиме, в-третьих меньше изнашиваются щетки.Источник изображения radiokot.ruА вот и схема такого автоматического регулятора оборотов. Её автор Александър Савов из Болгарии.

↑ Небольшое расследование Датагора

Инженер А. Савов — основал в 1991 году фирму «COMACON», на сегодня ведущую болгарскую компанию в области КИП и А.Автор множества конструкций и статей для радиолюбителей, которые опубликованы в журналах «Млад конструктор» и «Радио, телевизия, електроника» и др.Статья с интервью Савова (на болгарском).

↑ Детали

В схеме применены легкодоступные детали. Микросхему LM317 необходимо установить на радиатор во избежание её перегрева.Конденсаторы электролитические на номинальное напряжение 16В.Диоды 1N4007 можно заменить на любые другие рассчитанные на ток не менее 1А.Светодиод АЛ307 любой другой. Печатная плата выполнена на одностороннем стеклотекстолите.Резистор R5 мощностью не менее 2Вт, или проволочный.

БП должен иметь запас по току, на напряжение 12 В. Регулятор работоспособен при напряжении 12-30 В, но свыше 14В придется заменить конденсаторы на соответствующие по напряжению.

↑ Налаживание

Готовое устройство после сборки начинает работать сразу. Резистором P1 выставляем требуемую частоту вращения на холостом ходу. Резистор P2 служит для установки чувствительности к нагрузке, им выбираем нужный момент увеличения оборотов. Если увеличить емкость конденсатора C4, то увеличится время задержки высоких оборотов или если двигатель работает рывками. Я увеличил емкость до 47uF.Двигатель для устройства не критичен. Только необходимо чтобы он был в хорошем состоянии.Я долго мучился, уже подумал, что у схемы был глюк, что она непонятно как регулирует обороты, или уменьшает обороты во время сверления.Но разобрал двигатель, прочистил коллектор, подточил графитовые щетки, смазал подшипники, собрал.Установил искрогасящие конденсаторы. Схема заработала прекрасно.Теперь не нужен неудобный выключатель на корпусе микродрели.

↑ Печатная плата в Sprint Layout

Разводка уважаемого МП42Б, вытащена из общего файла его статьи, упомянутой в начале.02.05.2019 по просьбе камрадов на плате подписал детали и немного навёл красоты Игорь Котов.Архив обновлён.▼2019-savov-labeled-datagor_ru_lay6.7z 🕗 05/02/19 ⚖️ 11,15 Kb ⇣ 23Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства. Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи — помоги мне!Пожертвовать на журнал Датагор и др. способы получения доступа. — Спасибо за внимание! Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор» Спасибо за внимание!toozpickПриспособления / СтанкиДобавлено 4 комментария Приветствую, Самоделкины!В этой статье описан процесс самостоятельного изготовления сверлильного станка для печатных плат. Автором данной самоделки является Роман (YouTube канал «Open Frime TV»)Основание станка напечатано на 3d принтере. 3D модель можно скачать ЗДЕСЬ. Если же у вас нет 3d принтера — не беда, можно использовать вот такой корпус:Как такой изготовить узнаете из этого видеоролика. Вообще, сегодняшняя самоделка, это усовершенствованная версия сверлильного станка из видеоролика выше, так сказать сверлильный станок версии 2.0. Те, кто не видел данный видеоролик, обязательно посмотрите.Итак, какие же именно изменения претерпел сверлильный станок? А изменение следующие: 1)Автоматический регулятор оборотов дрели. Когда нету нагрузки обороты минимальные, как только нагрузка появилась, обороты увеличились до максимальных, а потом опять упали. Это, скажу я вам, очень полезная штука. Во-первых, она уменьшает износ щеток, а во-вторых, позволяет легче прицелиться при сверлении.2)Следующее изменение — это сверла. До этого автор пользовался обыкновенными сверлами по металлу нужного диаметра. Но ведь для этих целей существуют специальные крутые твердосплавные сверла.Автор заказал их и понял, насколько эти сверла облегчили процесс сверления. Во-первых, у них спиральная форма и у вас по всему столу не будет разлетаться труха, а во-вторых, они тупятся намного дольше чем обыкновенные сверла, что есть огромный плюс.Также можно было заменить цанговый патрон на быстрозажимной, он стоит чуть дороже, но пользы намного больше, не нужно постоянно менять цанги. Но так как мы имеем твердосплавные сверла, у которых все хвосты одинаковые, то можно оставить и этот патрон, особых проблем с ним нет.Теперь давайте посмотрим, как все это реализовано. Сам станок собирается несложно. Делаем все по картинке автора данной модели. Потихоньку собираем, соединяя подвижные части, а также смазываем их, так как это пластмасса и может легко выработаться.Единственное, что не предусмотрено в 3д модели корпуса, это подставка, ее придется изготовить самостоятельно. Автор сделал ее из дерева. Она довольно-таки увесистая, точно не будет шататься.Для придания красивого вида автор также еще и покрасил ее в черный цвет.Как видим получилось не хуже заводских моделей.Следующим шагом рассмотрим схему автоматического регулирования оборотов.Она несложная, всего 2 транзистора и обвязка. Силовой транзистор желательно поставить на радиатор.Давайте разберемся, как работает данная схема. Без нагрузки на базу силового транзистора приходит напряжение с подстроечного резистора. Данный транзистор находится в приоткрытом состоянии.Теперь о том, что происходит, когда подается нагрузка. На одной ножке резистора шунта напряжение становится меньше, чем на другой:В таком случае, на базе второго транзистора, напряжение становится меньше, чем на эмиттере, и он открывается, подтягивая базу силового транзистора к плюсу питания. Соответственно силовой транзистор открывается на полную мощность и обороты двигателя возрастают.Как только нагрузка пропала, разница напряжений стала меньше, и верхний транзистор закрылся. Двигатель опять еле вращается. Изменяя сопротивление подстроечного резистора можно выставлять минимальные обороты вращения двигателя.Единственной сложной задачей в данной схеме есть подбор резистора шунта.Если его взять большего номинала, то на нем будет постоянно падать напряжение, а, следовательно, нижней транзистор будет всегда открыт. Для разных двигателей номинал будет разный. Автор купил себе 10 резисторов номиналом от 1 Ома и до 10 Ом и стал пробовать. При резисторе номиналом 2Ом была оптимальная работа. И запомните, чем мощнее моторчик, тем меньше номинал нужно брать.Идем дальше. Печатная плата данного регулятора получилась очень маленькой. Такую можно без особых проблем собрать и на макете, но мы будем делать ее на печатной плате. Запаиваем платку.И вот так она работает. Как видим, мультиметр фиксирует напряжение непосредственно на двигателе.Дотрагиваемся пальцем к патрону и обороты сразу же возрастают. Убираем палец, и они падают до заданных.Как ни странно, при такой простоте схемы работа безотказная. Без изменений в данном проекте осталось освещение. Это все те же 4 светодиода мощностью 1Вт каждый расположенных снизу двигателя на вот такой пластине-радиаторе.Для красоты спрячем плату, провода и выключатель в корпус. Тут отлично подойдет корпус от старого блока питания.В нем просверлим необходимые отверстия и теперь осталось все соединить воедино.Ну вот и собрали станочек. Получилось довольно красиво, не отличить от заводской модели. Как вы могли заметить на двигатель установлен конденсатор на 100 нФ. Когда щетки начнут изнашиваться он защитит от ложных срабатываний.Ну и в конце можно произвести тест станка. Для этого возьмем какую-нибудь старую плату и попробуем сверлить. Подсветку автор отключил, чтобы не слепить камеру.Как видим, процесс сверления просто идеальный. Прицелился, чуть дал нагрузку и с легкостью просверлил отверстие.Ну а на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!Видео:Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь. Используемые источники:

• https://oao-sozvezdie.ru/6-stati/30-avtomaticheskiy_regulyator_oborotov_dlya_mini_dreli/
• https://datagor.ru/practice/elektroprivod/page,1,3,1245-autoregulator-oborotov-mikrodreli-by-savov.html
• https://usamodelkina.ru/12314-sverlilnyj-stanok-dlja-pechatnyh-plat-s-avtomaticheskoj-regulirovkoj.html