Регулятор оборотов для болгарки своими руками

Таким же способом можно подключить и заводской регулятор мощности, который стоит около 150 рублей и который часто покупают мастера, импортируя его из Китая.

Собери сам! Регулятор оборотов для болгарки своими руками

Болгарка, официально называемая угловой шлифовальной машиной (УШМ), иногда включает встроенный регулятор оборотов. Однако в некоторых моделях данный элемент отсутствует. Регулирование скорости вращения инструмента — это не просто вопрос удобства, но и необходимость, так как разные материалы предъявляют свои требования к скорости резания или шлифования. Если угловая шлифмашина не способна обеспечить нужные обороты, это может существенно снизить качество выполняемых работ.

В болгарках с регулятором скорости применяются коллекторные двигатели, работающие с последовательным возбуждением. Эти двигатели могут функционировать как на постоянном, так и на переменном токе. Регулировка скорости вращения осуществляется за счет изменения тока в электрической цепи.

Современные регуляторы скорости используют ключевое импульсное управление, что значительно снижает нагрев устройства, позволяя ему быть встроенным даже в компактный инструмент. Для регулировки скорости используется потенциометр, ручка которого удобно расположена на рукоятке угловой шлифмашины.

Почему важно контролировать скорость вращения диска?

Разные скорости резания или шлифования необходимы в зависимости от физических свойств материалов, которые обрабатываются. Например, при резке твердых материалов, чтобы предотвратить их повреждение в виде крошения или раскалывания, требуется высокая скорость при небольшом давлении. В то же время мягкие материалы, такие как дерево или термопласты, которые не выдерживают высоких температур, требуют значительно меньшей скорости:

• керамика: 10 000 об/мин;
• металл: 8 000 об/мин;
• твердые пластики: 5 000 – 8 000 об/мин;
• дерево: 3 000 – 5 000 об/мин;
• мягкие пластики: менее 2 000 об/мин.

Профессиональные инструменты часто имеют стабилизированный регулятор скорости, однако более низкие по стоимости бытовые модели УШМ, как правило, не всегда им оснащены. В этой статье будет рассмотрено, как самостоятельно создать регулятор оборотов для повышения функциональности устройства.

Как собрать схему регулировки?

Традиционная схема, используемая для регулирования скорости, довольно проста: фазоимпульсное управление симистором, в ней присутствует всего несколько деталей. Однако такая схема не очень стабильна, именно поэтому профессиональные инструменты используют более сложный вариант, который включает обратную связь и защиту от перегрузок по току (например, с помощью микросхем U2008B и U2010B).

Сегодня в продаже появляются более усовершенствованные альтернативы, использующие ШИМ-регуляторы. Хотя схемы в таком случае могут быть немного сложнее, основные трудности возникают на этапе наладки и сборки. Потребуются дорогостоящие приборы (например, осциллограф) и навыки работы с чувствительными к статическим разрядам компонентами, что делает это занятие нецелесообразным для обычных пользователей.

Вместо этого разумнее использовать средний вариант: схему с симистором и микросхемой U2008. Данная схема выигрывает в простоте сборки и доступности дешевых компонентов. Это устройство является несложным, но для бытового инструмента оно показывает отличные результаты.

Принципиальная электрическая схема

Принципиальная схема отображена на изображении ниже:

Большинство компонентов в данной схеме: резисторы МЛТ-0.25, конденсаторы К73-17.

ВНИМАНИЕ! Резистор R2, независимо от его типа, должен обладать хорошей изоляцией ручки, так как он непосредственно связан с электросетью.

Конденсатор C4, который используется, это К50-35 с напряжением 50 В. Важно помнить, что на вывод 5 микросхемы D1 подается отрицательное напряжение. Обычно в схемах минус является общим проводом, но в данной конфигурации минус — это плюс. Резистор R5 сделан по спецификации МЛТ-0.5, в то время как R7 лучше заменить на многооборотный пленочный резистор. Диод D1 можно использовать KD105B, В или аналог. Резистор R8 обозначен как МЛТ-2, на нем формируется заметное падение мощности. Резистор R9 будет обсужден позже.

Как функционирует схема

Микросхема U2008B представляет собой фазовый регулятор, который стабилизирован по напряжению. В ней предусмотрены функции плавного пуска и управления скоростью. Сигнал от датчика тока поступает на вывод 1, или, если используется плавный запуск, подключается электролитический конденсатор емкостью несколько микрофарад.

На вывод 2 подключается конденсатор, который отвечает за фазозадающую цепь. Вывод 3 — это вход регулятора угла отпирания симистора. Чем больше устанавливаемый угол, тем позже происходит открытие симистора в каждом полупериоде, и тем меньше энергии подается на нагрузку.

На выводе 4 размещается общий вывод, который служит заземлением для схемы, но не следует путать его с физическим заземлением. Вывод 5 подключается к источнику питания микросхемы, которая берется от выпрямителя через резистор R8, диод D1 и конденсатор C4.

Вывод 6 позволяет отрегулировать минимальный угол открывания симистора. Этот угол настраивается так, чтобы при максимальном положении резистора R2 в нагрузке достигалась наивысшая мощность. Вывод 7 подключен к датчику напряжения сети. Микросхема использует его для компенсации фазового сдвига и определения уровня автоматического перезапуска. Внутренне в чипе предусмотрена защита от перегрузки по току в нагрузке.

Наконец, вывод 8 является выходом импульсов, управляющих симистором.

Резистор R9 подбирается для того, чтобы напряжение на нем составило около ±250 мВ. Для расчета необходимо знать ток, протекающий через мотор. Его можно определить по мощности, разделив ее на значение напряжения сети. Например, для мощности 600 Вт ток составит 600/220 = 2.72 А. Следовательно, R9 = 0.25/2.72 = 0.09. Резистор 0.1 Ом можно изготовить из куска нихромового провода, который будет достаточно толстым, чтобы не перегреваться.

Какую цель преследуют низкие обороты УШМ?

Встроенная опция регулировки числа оборотов позволяет бережно обрабатывать такие материалы, как дерево или пластик. При сниженных оборотах повышаются комфорт и безопасность работы. Подобная функция особенно актуальна в областях, связанных с радиомонтажом и электромонтажом, а также в студиях, занимающихся реставрацией.

В профессиональной среде существует мнение, что чем проще устроено устройство, тем оно надежнее. А дополнительная сервисная начинка лучше всего будет вынесена за пределы самой болгарки. Этот подход значительно упрощает обслуживание оборудования. Поэтому некоторые производители специально создают внешние электрорегуляторы, которые подключаются к сетевому кабелю УШМ.

Каковы преимущества плавного пуска и регулятора оборотов для болгарки?

В современных угловых шлифовальных машинах реализуются две ключевые функции, улучшающие характеристики и безопасность инструмента:

• регулятор оборотов (частотный преобразователь) — отвечает за изменение числа оборотов мотора в различных режимах работы;
• устройство плавного пуска — предотвращает резкий старт двигателя, обеспечивая плавный набор оборотов от нуля до максимума при включении.

Эти компоненты используются в электромеханическом оборудовании, где применяется электродвигатель переменного тока с коллектором. Они снижают износ механических частей агрегата при запуске и уменьшают нагрузку на электрические компоненты самих устройств, плавно вводя их в работу. Исследования показывают, что самый значительный износ деталей происходит при резком переходе из состояния покоя в быстрое вращение. Например, один запуск двигателя внутреннего сгорания в автомобиле можно сопоставить с износом поршня и уплотнительных колец за 700 километров пробега.

При подаче электрического питания происходит скачкообразный переход от неподвижного состояния до вращения круга со скоростью от 2.5 до 10 тысяч оборотов в минуту. Тем, кто пользовался угловой шлифмашиной, знакомо чувство, что инструмент может выскользнуть из рук. Именно в этот момент чаще всего возникают аварийные ситуации, связанные с механикой устройства.

Кроме того, обмотки ротора и статора также подвергаются большой нагрузке. Электродвигатель переменного тока с коллектором запускается фактически в режиме короткого замыкания. Электродвижущая сила (ЭДС) начинает вытаскивать вал вперед, однако сила инерции не позволяет ему начать вращение. Это вызывает скачок стартового тока в обмотках электромотора. Хотя двигатели спроектированы именно для таких условий, может наступить момент (например, при сильном падении напряжения в сети), когда изолятор обмотки не выдерживает, и происходит короткое замыкание между витками.

Введение в схему устройства методов плавного пуска и регулирования скорости позволяет устранить все описанные недостатки. Более того, решается проблема резкого и значительного снижения напряжения в общей электрической сети в момент запуска устройства. Это также предотвращает риск выхода из строя бытовой техники. Кроме того, автоматические выключатели на электросчетчике не сработают, из-за чего не произойдет отключение электроэнергии в квартире или доме.

Схема плавного пуска реализуется в углошлифмашинах среднего и высокого ценового сегмента, в то время как узел регулирования оборотов чаще встречается в профессиональных моделях болгарок. Регулировка оборотов открывает возможность обработки мягких материалов, делает шлифование и полировку более деликатными, ведь на высоких оборотах дерево или краска могут просто сгореть. Дополнительная электросхема увеличивает стоимость инструмента, но значительно продлевает срок его службы и повышает безопасность при использовании.

Регулятор оборотов своими руками

Регулятор оборотов не предусмотрен во многих моделях болгарок. Однако его можно самостоятельно изготовить или приобрести уже готовый вариант.

Фотопримеры заводских регуляторов оборотов для болгарок

Регулятор оборотов болгарок Bosh Регулятор оборотов болгарок Bosh Регулятор оборотов болгарок Sturm Регулятор оборотов болгарок DWT Регулятор оборотов болгарок DWT

У таких регуляторов довольно простая электронная схема. Поэтому создать аналогичное устройство своими руками не составит большого труда. Рассмотрим, из чего соберется регулятор оборотов для шлифмашин мощностью до 3 кВт.

Изготовление печатной платы

Простейшая схема представлена ниже.

Поскольку схема очень простая, нет необходимости устанавливать компьютерное программное обеспечение для обработки электросхем. Более того, печатная плата требует специальной бумаги, и не у всех есть лазерные принтеры. Поэтому воспользуемся самым простым методом изготовления печатной платы.

Возьмите небольшой кусок текстолита и отрежьте необходимый размер для вашей микросхемы. Затем очистите и обезжирьте поверхность. С помощью маркера для лазерных дисков нарисуйте схему на текстолите. Чтобы избежать ошибок, желательно сначала сделать эскиз карандашом. Далее переходите к травлению. Можно использовать хлорное железо, но имейте в виду, что оно плохо отмывается из раковин. Если случайно попадет на одежду, пятна невозможно будет удалить полностью. Поэтому воспользуемся более безопасным и недорогим методом. Подготовьте пластиковый контейнер для раствора. Влейте 100 мл перекиси водорода, добавьте пол столовой ложки соли и пакетик лимонной кислоты (до 50 г). Раствор нужно готовить без воды. Пропорции можно менять, но всегда делайте свежий раствор. Медная основа полностью должна раствориться, на это уходит около часа. После этого промойте плату под струей проточной воды. Затем просверлите необходимые отверстия.

Можно упростить задачу еще больше. Просто нарисуйте схему на бумаге, приклейте ее скотчем к вырезанному из текстолита куску и просверлите отверстия. После этого на плате нарисуйте схему маркером и проведите травление.

Обработайте плату спиртово — канифольным флюсом или обычным раствором канифоли в изопропиловом спирте. После этого возьмите немного припоя и залудите дорожки.

Монтаж электронных компонентов (с фото)

Подготовьте все необходимые компоненты для монтажа платы:

1. Катушка с припоем.

Катушка с припоем

Схема самодельного регулятора

Одна из наиболее популярных схем для плавного пуска и регулировки оборотов мотора болгарки представлена ниже.

Основой данного регулятора является микросхема КР118ПМ1 и симисторы, составляющие силовую часть устройства. Используя эту схему, вы сможете собрать регулятор мощности своими руками, даже не обладая особыми знаниями в области радиоэлектроники. Главное, чтобы вы знали, как пользоваться паяльником.

Как работает данный блок:

1. Когда вы нажимаете кнопку запуска устройства, электрический ток начинает поступать на микросхему (DA1).
2. Управляющий конденсатор начинает постепенно заряжаться, и в определенный момент достигает необходимого уровня напряжения. Это приводит к тому, что тиристоры в микросхеме открываются с некоторой задержкой, которая зависит от времени, необходимого для полного заряда конденсатора.
3. Так как симистор VS1 управляется тиристорами из микросхемы, он также открывается плавно.

Вышеописанные процессы происходит циклически, и время между циклами постепенно уменьшается. Таким образом, напряжение, передаваемое на обмотки двигателя, увеличивается постепенно вместо резкого скачка, что и приводит к плавному запуску болгарки.

Емкость конденсатора C2 определяет, насколько быстро электромотор достигает максимальных оборотов. Например, емкость конденсатора в 47 мкФ позволяет запустить двигатель за 2 секунды. Когда УШМ отключается, разряд конденсатора C1 происходит через резистор R1 номиналом 60 кОм за 3 секунды, после чего данный электронный модуль снова готов к запуску.

Если резистор R1 заменить на переменный, вы получите регулятор скорости, который позволит уменьшать обороты двигателя.

Важно вниманием уделить, чтобы симистор VS1 обладал следующими характеристиками:

• минимальная сила тока — 25 А;
• максимальное напряжение — 400 В.

Эта схема и регуляторы, созданные на ее основе, успешно протестированы множеством мастеров на угловых шлифмашинах мощностью до 2000 Вт. Отметим, что данное устройство благодаря микросхеме КР118ПМ1 может работать на мощности до 5000 Вт, что гарантирует заметный запас прочности.

В идеале, чтобы спаять регулятор оборотов для болгарки необходимо нарисовать печатную плату, вытравить контакты кислотой, затем пролудить их и просверлить отверстия для компонент. Однако это можно сделать и проще:

• спаяйте все компоненты схемы в воздухе, соединяя их ножка к ножке;
• к симистору прикрепите радиатор, который можно сделать из листа алюминия.

Спаянный таким образом регулятор займет меньше места и его будет проще интегрировать в корпус болгарки.

Как подключить регулятор к болгарке

Подключить самодельный регулятор мощности довольно легко, и не требует глубоких знаний. Вам нужно установить модуль в разрыв одного из проводов, который подает питание на болгарку. Таким образом один провод остается нетронутым, а второй вы разрезаете и вставляете регулятор.

Аналогично можно подключить и заводской регулятор мощности, который можно приобрести за 150 рублей в Китае.

Если у вас в болгарке очень мало места, то можете разместить регулятор снаружи инструмента, как показано на следующем изображении.

Кроме того, регулятор можно установить в розетку и использовать его не только с болгаркой, но и с другими электроинструментами, такими как дрели, точила, фрезеры и токарные станки. Процесс выглядит следующим образом:

1. Вам нужно приобрести в магазине электротоваров распределительную коробку подходящего размера (например 65х65х50 мм).
   
2. Кроме коробки, также потребуется небольшая наружная розетка и кабель с вилкой.
   
3. На боковой стенке распределительной коробки необходимо просверлить отверстие для установки регулятора переменного резистора.
4. Внутри распределительной коробки размещается плата заводского регулятора или изготовленный вами регулятор. В процессе установки можно отрезать выступающие элементы, мешающие монтажу.
   
5. Розетка крепится на крышке распределительной коробки, при этом провода протягиваются внутрь.
   
6. На рисунке видно, что провода сетевого кабеля касаются радиатора, который будет нагреваться во время работы, поэтому лучше изолировать их с помощью трубки из ПВХ. Ещё лучше просверлить отверстие для сетевого кабеля в другом месте, чтобы избежать контакта с радиатором.

Регулятор подключается так же, как было описано ранее — в разрыв одного из проводов питающего кабеля.

На следующих фото можно увидеть, как будет выглядеть готовая розетка с встроенным регулятором оборотов для болгарки, которую можно использовать и для других электроприборов.

Вместо распределительной коробки можно воспользоваться любым пластиковым корпусом подходящего размера. Кроме того, корпус можно изготовить самостоятельно, используя простой клей для пластика.

Следите за последними новостями о гаджетах и технологиях в нашем Телеграм-канале.

Создание регулировки для УШМ в домашних условиях, самодельные варианты

Если вы хотите получить бесплатный регулятор для болгарки, можно попытаться создать его своими силами. Но перед этим важно ознакомиться с правилами его изготовления.

Без потери мощности

Многие мечтают о создании самодельного устройства для регулирования оборотов без последующей потери мощности. Однако на практике такое сделать почти невозможно. Такие регуляторы должны оснащаться специализированными датчиками, которые контролируют скорость вращения круга и при необходимости корректируют обороты. Создавать подобные устройства способны только производители болгарок.

Важно! В домашних условиях можно разработать регуляторы на полупроводниковых схемах. Они, однако, не могут гарантировать полное сохранение мощности при изменении частоты вращений.

Тестирование электронного устройства

Тем, кто самостоятельно собрал регулятор, следует протестировать его перед подключением к болгарке. Это необходимо для проверки работоспособности конструкции.

Для испытаний вам понадобится накладная электрическая розетка. В неё подключаются два провода: один к плате, второй подсоединяется к сети.

После подключения всех проводов образуется цепь. Для проверки работоспособности регулятора можно подключить лампу и попробовать снизить её яркость. Если лампочка становится менее яркой, значит, ваше устройство функционирует должным образом и его можно устанавливать в болгарку.

Как уменьшить/увеличить скорость вращения диска

Могут возникать ситуации, когда не только нужно уменьшить, но и увеличить скорость вращения. В таких случаях не обязательно разбираться, как сделать болгарку с регулировкой оборотов самостоятельно. Намного проще приобрести универсальный китайский регулятор, который позволит изменять частоту вращения.

Эти устройства бывают в отдельных пластиковых корпусах и имеют встроенную розетку для подключения болгарки, а также шнур с вилкой для подключения к источнику питания.

Дополнительная информация! Пользоваться такими модулями очень удобно — нужно всего лишь подключить их к болгарке и выбрать необходимый режим работы на регуляторе.

Как установить и подключить регулятор

Устройство для изменения скорости оборотов можно подключать различными способами. Наиболее распространенными являются два метода подключения:

• В качестве внешнего устройства управления. Рекомендуется устанавливать такие модули за пределами корпуса электроинструмента. В большинстве случаев люди используют платы на полупроводниках для регулировки мощности болгарки в сетевых удлинителях.
• Размещение внутри корпуса инструмента. Такой способ применяется реже, поскольку в корпусе болгарки часто сложно отыскать достаточно места для установки, и может возникнуть перегрев.

Тонкости работы болгарки с самодельным регулятором

Каждый пользователь, планирующий эксплуатацию болгарки с дополнительным регулятором, должен знать о нескольких важных нюансах работы такого инструмента.

• Модифицированную болгарку следует использовать без перегрузок, так как длительная работа может негативно отразиться на коллекторных обмотках. Рекомендуется делать перерывы каждые 30-40 минут. При этом если скорость снижена до 1500 оборотов в минуту, работать можно без перерывов 1-2 часа.
• Еще одним важным фактором является момент включения. Понижать скорость вращения стоит исключительно тогда, когда инструмент уже запущен. Важно: не включать его сразу же на сниженных оборотах, так как этого может не хватить для запуска мотора.

Важно! Модифицированный электроинструмент не следует подключать к перегруженной сети.

Многим владельцам болгарок хочется вести контроль оборотов во время работы. Это возможно с помощью специального модуля управления вращением. Прежде чем начинать его использовать, необходимо разобраться, как сделать регулятор оборотов для болгарки своими руками и как правильно подключить его к электроинструменту.