Современная электроника №1/2021

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 40 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2021 U2010B были выбраны две мини-дре- ли: TUNGFULL 1806B и SKRAB 56000. Эти две недорогие мини-дрели не име- ют редуктора и рукоятки; кроме того, они относительно лёгкие (не более 1 кг). По своим параметрам эти стаби- лизаторы скорости, на взгляд автора, как нельзя лучше подходят для исполь- зования в мини-дрелях. В паспорте мини-дрели, как прави- ло, указываются рабочее напряжение питания, мощность и скорость враще- ния на холостом ходу (или диапазон, если дрель оборудована электронным переключателем скорости). Например, у двигателя мини-дрели SKRAB 56000 напряжениесоставляет220В,мощность– 480 Вт, скорость – 8000–30000 об/мин (он оборудован переключателем ско- ростей на базе простейшей схемы на симисторе). У двигателя мини-дрели TUNGFULL 1806B при том же напря- жении питания мощность состав- ляет 260 Вт, а скорость вращения – 27 600 об/мин. Поскольку микросхемы U2008B/ U2010B в качестве одного из параме- тров, влияющих на регулирование ско- рости вращения, используют ток, проте- кающий через двигатель, имеет смысл более подробно рассмотреть диапазон токов указанных мини-дрелей. Наибольший ток имеет двигатель в полностью заторможенном состоянии. Как определить этот ток и как он свя- зан с паспортной мощностью мини- дрели? Для этого автором был прове- дён несложный эксперимент. С помощью лабораторного авто- трансформатора (ЛАТР) на дрель подавалось переменное напряжение, измеряемое стрелочным тестером. Одновременно измерялся и ток (так- же переменный, т.е. в режиме AC) с помощью цифрового тестера. Вначале напряжение устанавливалось достаточ- но низким (40–50 В), чтобы вал можно было легко затормозить, а затем напря- жение быстро увеличивалось до 220 В. При заторможенном вале, удерживае- мом не более 1–2 с, снималось показа- ние тока. При полностью заторможенном дви- гателе и напряжении 220 В ток двига- теля дрели TUNGFULL 1806B соста- вил около 3 А, а ток двигателя дрели SKRAB 56000 – около 2,8 А. Мощность W дрели TUNGFULL 1806B составила: W = 3 A × 220 В = 660 Вт (против паспортной 260 Вт), а мощность дрели SKRAB 56000: W = 2,8 A × 220 В = 616 Вт (против паспортной 480 Вт). Как вид- но из этого эксперимента, мощности дрелей при полностью заторможен- ном двигателе существенно превыша- ют паспортные. Автор задался вопросом: при каких напряжениях питания мощности заторможенных двигателей дрелей соответствуют паспортным? Это было выяснено путём подачи разных напря- жений (ниже 220 В) и одновременного измерения тока. У дрели TUNGFULL 1806B при напря- жении питания 138 В ток составил 1,88 А, а мощность: 138 В × 1,88 А = =259,4 Вт ( ≈ 260 Вт). У дрели SKRAB 56000 при напряжении 190 В ток составил около 2,5 А, а мощность: 190 В × 2,5 А = = 475 Вт ( ≈ 480 Вт). Вот эти значения токов и напряжений (1,88 А и 138 В для дрели TUNGFULL 1806B, и 2,5 А и 190 В – для дрели SKRAB 56000) были использованы в дальнейшем при рас- чёте номиналов токоизмерительных резисторов. Принципиальная схема устройства регулятора- стабилизатора скорости на базе микросхемы U2010B Схема регулятора-стабилизатора ско- рости вращения двигателя для дрели TUNGFULL 1806B (см. рис.), как мож- но убедиться, не отличается особой сложностью. Здесь необходимо заме- тить, что нумерация резисторов и кон- денсаторов схемы на рисунке соот- ветствует оригинальной нумерации на схеме, приведённой в справочном листке (datasheet) для U2010B. Входное переменное напряжение выбрано на 10 В больше указанного ранее (140 В), с запасом оно составило 150 В. Это напряжение с помощью двух- контактной сетевой вилки X7 подава- лось на устройство с ЛАТР. Вместо него можно использовать и обычный транс- форматор со вторичной обмоткой, рас- считанной на напряжение 150 В, или работающий в режиме ЛАТР, т.е. име- ющий отвод от первичной обмотки, подключённой к сетевому напряже- нию 220 В. Главное требование к трансформа- тору или ЛАТР: максимальный ток, на который они рассчитаны при напря- жении 150 В должен быть не менее 2 А. Кроме того, пожертвовав некото- рой мощностью дрели (10–15%), мож- но использовать известное стандарт- ное напряжение 127 В, полученное с распространённого трансформатора 220 В/127 В. Балластный резистор номиналом 13 К (R1), диод СМ4007 (VD1), работа- ющий как однополупериодный выпря- митель, и сглаживающий конденсатор C1 служат для получения напряже- ния питания микросхемы U2010B (DA1). Это отрицательное напряже- ние питания (около –13 В) образует- ся на выводе 11 (Vs) благодаря вну- треннему коммутатору, соединяющему вывод 12 (High load), куда подключен анод диода VD1, с выводом 11 (Vs). К выводу 11 подключен минус кон- денсатора C1, а его плюс подсое- ~150 ~150 А2 А1 G ≈ 150 В 0,13 ом + C2 R1 13K VD1 SM4007 R3 180 R2 220K P1- 10K R7* 51K R8 100K R10_1 5,1K 1 2 3 X5 PSLM3 R8_1 47K C4 0,15 2 1 X2 В2К R6_1 1 2 1 X3 PSLM-2 VD2 BTA24-600CW 2 1 X1 Р2К C5 0,1 LD1 Кр. + C1 100,0/50 1 2 3 X6 SIP3 M 2 1 X4 SIP-2 R14* R10 100K R5 3,3K R4 3,3K 5 Cmp 3 C ϕ Out 16 1 Isns 4 Cntrl 6 I 7 Csft 8 Vref Vsnc 15 2 Isns VR ϕ 14 Ovrld 13 12 Hld 11 Vs 10 GND 9 Mode Ld DA1 U2010B R11 82K* + 1,0/50 C7 C3 12н 2 1 X7 В2К R6 0,15 4,7/50 24K Принципиальная схема стабилизатора скорости вращения электродвигателя 260 Вт на базе микросхемы U2010B