Smart - сверлилка

Например, такого:

Увеличить (откроется в новом окне)

Но сейчас я хочу рассказать не о конструкции станка, а о важном электронном прибамбасе, который может облегчить процесс сверления при низкокачественной механике. Также схема помогает при прицеливании в место сверления. Пересмотрел я множество вариантов волшебных прибамбасов и собрал одну известную конструкцию болгарского радиолюбителя Савова.

Увеличить (откроется в новом окне)

 Но результат меня совсем не впечатлил. Схема нуждалась в постоянной подстройке, часто работала не стабильно и сильно грелась.

Вот и решил я создать свою схему с блэк-джеком и светодиодами. За основу взял подаренную мне плату ArduinoNano. От скуки реализовал следующий функционал:

- управление одним переменным резистором (даже его редко приходится трогать);

- автоматический разгон двигателя при касании поверхности платы;

- разгон двигателя осуществляется ступенчато;

- автоматическое уменьшение оборотов двигателя по окончании сверления отверстия;

- возможность удобной подстройки момента разгона двигателя (для разных сверел и плат может отличаться);

- обнаружение заклинивания сверла с аварийной остановкой;

- автоматические попытки расклинить сверло после заклинивания;

- режим максимальных оборотов при переводе ручки переменного резистора в максимальное положение;

- режим останова двигателя оборотов при переводе ручки переменного резистора в минимальное положение;

- диапазон напряжения питания двигателей от 9 до 35 вольт.
 

Прежде всего я проверил идею, собрав конструкцию на беспаечной макетной плате. Пришлось увеличить частоту ШИМ со стандартных для ардуино 400 герц до 900, чтобы уменьшить шум двигателя. Также пришлось подобрать шунт и параметры RC фильтра.

Увеличить (откроется в новом окне)

Схема Smart- сверлилки получилась не сильно сложной:

Основу составляет плата ArduinoNano. Управление двигателем осуществляется на основе тока его потребления. Для измерения тока служит шунт R1.  Значение его сопротивления подобранно таким образом, чтобы падение напряжения на нем в состоянии заклинивания было 0,8- 0,9 вольта. И соответствующие показания в отладочном мониторе порта после текста cur= были на уровне 800- 1000 единиц. Управление скоростью двигателя происходит с помощью ШИМа на частоте 900Гц через полевой транзистор VT1. Кстати, на плате отсутствуют сильно греющиеся компоненты, поэтому дополнительные радиаторы не нужны.
 
Пульсации от ШИМа сглаживает цепь R3 C6. Стабилизатор DA1 нужен в случае если двигатель будет питаться от напряжения больше 12 вольт.  Smart- сверлилка может работать при напряжении вплоть до 35 вольт, в зависимости от применяемого двигателя. Возможно понадобиться установка радиатора охлаждения на стабилизатор питания. Управление происходит резистором R5.

Вся остальная умность заключена в скетче. Так как я везде ставил комментарии, то алгоритм работы Smart- сверлилки Вы сможете настроить самостоятельно под себя.

Плата:

Для изготовления платы достал с чердака угольный утюг и кусок бумажки от самоклейки. Вся хитрость в том, что на бумагу нанесена тонкая пленка чтобы клей к ней не приклеивался. И когда мы нагреваем утюгом эту бумагу на куске фольгированного стеклотекстолита - тонер прилипает к фольге, и пленка плавится. Именно в горячем состоянии ее нужно отрывать от платы. Тогда дорожки из тонера будут покрыты еще тонкой пленкой, оторванной от поверхности бумаги.

Полученную плату травим и сверлим:

Потом чистим:

Дальше достаем кусочек прогорклого сала и мажем плату:

Увеличить (откроется в новом окне)

Лудим, поместив плату на термостойкую газету:

Увеличить (откроется в новом окне)

Подбираем  детали:

Увеличить (откроется в новом окне)

Паяем плату и отмываем спиртом:

Увеличить (откроется в новом окне)

Крепим плату к блоку питания на шестигранных стойках:

Увеличить (откроется в новом окне)

Заливаем скетч, и вуаля!!!

Увеличить (откроется в новом окне)

Корпус пока не предусмотрен, но переднюю  стенку Smart- сверлилки планирую спрятать за листом оргстекла. Из минусов конструкции могу отметить только обязательное использование стабилизированного источника питания. Иначе управление осуществить будет сложно.
 

В скетче обязательно нужно выставить свои константы:

#define CURRENT_LOW_TO_HIGH 33  // Значение измеренного тока, при котором нужно раскручивать полностью двигатель(при переменном резисторе выставленном примерно на середину)

#define CURRENT_HIGH_TO_LOW 60  // Значение измеренного тока, при котором считаем что сверло просверлило и не встречает сопротивления

#define CURRENT_SHORT 750       // Значение измеренного тока, при котором считаем, что двигатель заклинило. Измеряем в мониторе порта при максимальных оборотах и заклинивании.

#define SPEED_LOW 65            // Минимальная скорость двигателя - до 255

#define SPEED_MID 140           // Разгонная скорость двигателя - до 255

#define SPEED_HIGH 255          // Максимальная скорость двигателя- до 255

Для этого нужно открыть окно монитора порта при подключенном двигателе. Регулятор вывести в крайнее правое положение, добившись максимальной скорости вращения. Двигатель ненадолго заклинивается и в строке прочитать цифры после cur=. В   #define CURRENT_SHORT 750  вместо 750 вставляем число на 50 единиц меньше полученного.       Дальше переменный резистор выставляем примерно на середину и пытаемся сверлом коснуться поверхности платы. Полученное число после cur=  вставляем в #define CURRENT_LOW_TO_HIGH 33   вместо 33. Число в #defineCURRENT_HIGH_TO_LOWдолжно быть больше чем в #defineCURRENT_LOW_TO_HIGH и его подбираем по надежному снижению оборотов после сверления.  До этого может понадобиться подбор скоростей двигателя.

Удачных сверлений!