Cum construim un variator de turatie pentru mini-bormasini?

Timp de citit: 3 minute

Variatorul de turatie prezentat, destinat alimentarii mini-bormasinilor pentru gaurirea sau frezarea cablajelor, ofera o plaja larga de reglaj si un cuplu mare la axul motorului.

Functionarea bormasinii fara variator de turatie

Se cunoaste faptul ca daca se doreste reglarea turatiei la o mini-bormasina pentru gaurirea cablajelor (sau pentru alte lucrari de mecanica fina), utilizand o sursa de curent continuu, daca ne intereseaza un cuplu puternic la viteze mici, rezultatele vor fi nesatisfacatoare.

Un regulator de turatie cu tranzistor serie (motorul bormasinii este alimentat printr-un tranzistor al carui curent in baza este variabil) prezinta acest deziderat. Un alt aspect il reprezinta, la viteze mici, pornirea greoaie (datorita curentului / tensiunii mici aplicate din sursa). Devine astfel imposibila misiunea de a efectua lucari de precizie (frezare in special) cu un burghiu la viteze mici.

Schema electronica a variatorului de turatie cu comanda PWM

Functionarea cu variator de turatie

Ce se intampla insa, daca utilizand aceeasi metoda de alimentare a unui motor (cu tranzistor regulator serie – vezi rolul lui Q1 in schema electronica), controlul curentului de polarizare in baza tranzistorului regulator se face printr-o metoda PWM – Modulatie a impulsurilor in Durata?

Metoda presupune atacarea bazei tranzistorului regulator cu impulsuri dreptunghiulare de frecventa constanta, dar cu latimea palierelor high si low variabile. Pentru a rezolva problema s-a facut apel la un oscilator banal cu porti logice SAU-NU (NOR), ce pot fi gasite in capsula unui circuit tip 4001 (CD4001, HEF4001, MMC4001, etc.).

Oscilatorul, in configuratia din schema eletronica (cu portile U1D si U1B) ofera un semnal dreptunghiular cu frecventa de 50Hz…100Hz (dependenta direct de valoarea C4) si cu factor de umplere variabil, duratele palierelor high low fiind dependente de pozitia cursorului lui R5 (valoare 100k).

Cum functioneaza comanda in PWM?

Pentru a realiza factor de umplere mai mic sau mai mare de 50% la un astfel de oscilator se utilizeaza, la intrarea portilor, configuratia R5-R6-R7-D4-D5 care separa cele doua paliere.

Atentie! Diodele D4 si D5 trebuie montate corect pe circuitul imprimat, altfel functionarea corecta a montajului este total compromisa.

Iesirea oscilatorului, comanda cu semnal de 50Hz, prin R4, baza tranzistorului driver Q2. Acesta din urma, comanda la randul sau, tranzistorul final, regulator serie, Q1, care alimenteaza motorul cu tensiune variabila, 0/12V, cu frecventa amintita, deci in comutatie. Aceasta metoda ofera un bun control al vitezei axului motorului chiar si la turatii mici si un cuplu satisfacator.

Se elimina astfel pornirea lenta la viteze mici, deoarece, indiferent de turatia reglata din R5, pe motor se aplica periodic valoarea maxima a tensiunii de alimentare, cu frecventa constanta si durata variabila.

Pentru mini-bormasini de curent mic (cca. 1A), tranzistorul Q1, de tip TIP42 sau BD912, nu necesita montajul pe radiator. Pentru curenti mai mari se recomanda utllizarea radiatorului.

Incalzirea tranzistoarelor este cu atat mai mica, cu cat tensiunea redresata este mai filtrata, deci cu C3 cat mai mare, peste 4700uF. Valorile componentelor din schema nu sunt critice. La tensiuni mici de alimentare R1 poate sa lipseasca sau sa i se micsoreze valoarea.

Modul de utilizare

Circuitul imprimat

Desenul de executie

Lista de componente necesare si alte date tehnice

R1 = 220 Ohm;
R2, R6, R7 = 4.7k;
R3 = 1k;
R4 = 10k;
R5 = potentiometru 100k;
R8 = 180..200 Ohm;
C1 = 4.7 uF/16V;
C2 = 100 nF;
C3 = >4700 uF/25V;
C4 = 200nF (sau 100 nF);
D1, D3 = 1N4004;
D2 = KBP204 (punte redresoare 50-1000V/2A);
D4, D5 = 1N4148;
Q1 = BD912 (sau TIP42, BD910);
Q2 = BC327 (sau 2N5401, 2N3906);
IC1 = CD4001;
2 x contacte terminale pentru alimentare si iesire;

• Tensiune de alimentare: 9-12Vca sau 9-16Vcc;
• Curent in sarcina recomandat: 1A, fara radiator pe Q1;
• Raport reglaj turatie: 1/20;
• Metoda reglaj: PWM.

Bibliografie:

Revista Conex Club – nr.6 – 2006
https://www.siliconchip.com.au/