Как регулируется скорость вращения шуруповёрта?

[AAA1111]

"Пусковой механизм совмещает пусковую кнопку и регулятор мощности. Регулятор выполнен на базе транзистора и изменяет силу тока, подающего на контактные щетки электродвигателя. За счет изменения входного тока обеспечивается регулирование скоростью вращения электродвигателя. Кнопка пуска выполнена так, что изменение усилия ее нажатия приводит к изменению сигнала на транзистор регулятора мощности." ©

Вопрос к последнему предложению. Интересует поподробнее, как так сделана кнопка, и какой конкретно это сигнал?

[sin(90-A)]

AAA1111 в сообщении #1195577 писал(а):

как так сделана кнопка,

Резистор там стоит переменный, который изменяет напряжение на базе транзистора ( или управляющем электроде тиристора, тут могут быть вариации), а вообще у качественного шуруповёрта сложная электронная схема запуска двигателя.

[Евгений Машеров]

ШИМ-контроллер, управляющий мощным МОП-транзистором. Как-то так:

[AAA1111]

Т.е. получается резистор (или ШИМ), после транзистор, а после уже движок. Спасибо.
А почему сразу резистором нельзя, без всяких транзисторов?

[Евгений Машеров]

Чтобы руки не сжечь себе. Ну и немного ради экономии энергии. Если у нас контакт замкнут, сопротивление нулевое, на контакте потерь нет. Если разомкнут - ток нулевой, тоже нет. А если для регулировки поставим реостат, то на нём будет выделяться тепло. $W=I^2R$
Если отрегулировали так, что половина мощности на реостате, половина на двигателе выделяется - а двигатель киловаттный, но нам сейчас надо половина - то на реостате полкиловатта. Небольшой электроутюг. То есть поставить такой регулятор внутри шуруповёрта - это работать, держа рукой горячий утюг. Можно вынести вовне, что неудобно, дополнительный провод, необходимость отходить от места работы для регулировки, излишний нагрев, но руки спасёт. Однако энергии на половинной мощности будет тратиться столько же, сколько на полной (это я сильно упрощаю и огрубляю, но точная теория тут, ИМХО, излишня, а вообще надо смотреть тип двигателя, схему возбуждения и его характеристики, тяговую и мощностную), что даёт бессмысленный расход на обогрев Вселенной. Регулятор без потерь это выключатель, см. первый абзац. Но у него лишь два положения - "слишком много, полная мощность" и "не работаем". Зато в обоих К.П.Д. почти 100% и ничего не раскаляется. Поэтому включаем и выключаем его на очень короткое время, а регулируем, соотнося длительности периодов "включено" и "выключено".

Получаем регулятор плавный, но, в отличие от реостата, без потерь. Но для этого надо переключать очень быстро, что рукой не получится, и даже механически сложно. На схеме для этого контроллер, обозначенный GS069, который принимает от связанного с кнопкой переменного сопротивления сигнал (ток через это сопротивление очень мал, и не греет) и сообразно сигналу управляет скважностью, то есть соотношением длины периодов "вкл" и "выкл", управляющих транзистором, который работает в режиме ключа (то есть либо всё пропускает, либо ничего не пропускает). Это широтно-импульсная модуляция (ШИМ).

[Xey]

AAA1111 в сообщении #1195727 писал(а):

А почему сразу резистором нельзя, без всяких транзисторов?

Обычно в регуляторе применяют семистор ,а если транзистор, то в ключевом режиме.
Суть регулировки семистором состоит в отсечении начальной части полупериода сети. Семистор ее не пропускает, поэтому при низких оборотах энергию не надо рассеивать на мощном резисторе в цепи мотора.

[Евгений Машеров]

В любом случае ключ, на транзисторе или нет. Та схема, что я привёл - для аккумуляторного. Для работающего от сети может быть и такая, и с ключевым элементом на симисторе, отсекающим часть периода. Главное, чтобы "да-да" и "нет-нет", "а всё прочее от Лукавого".

[Xey]

Евгений Машеров в сообщении #1195733 писал(а):

Та схема, что я привёл - для аккумуляторного.

Вы правы, тут о шуруповертах.

(я их не люблю , медленные, не хватает терпения , дрелью привычнее)

[AAA1111]

Спасибо, всё очень подробно.

Евгений Машеров в сообщении #1195730 писал(а):

На схеме для этого контроллер, обозначенный GS069, который принимает от связанного с кнопкой переменного сопротивления сигнал (ток через это сопротивление очень мал, и не греет) и сообразно сигналу управляет скважностью, ...

Т.е. получается такая цепочка, переменное сопротивление (что это, реостат?), далее ШИМ-контроллер, далее транзистор, и после движок?

[wrest]

Евгений Машеров в сообщении #1195730 писал(а):

Чтобы руки не сжечь себе. Ну и немного ради экономии энергии.

Все очень верно написано за исключением одного момента -- приоритета теплоотвода над КПД.
Поскольку речь о шуруповерте, причем постоянного тока, то это значит питание от батарей и главное соображение это КПД прибора, а не нагрев и сложности теплоотвода.
Конечно, никаких киловатт там не бывает, у шуруповертов все в пределах сотни ватт (это у "профессиональных", с батареями на 18 и более вольт, а у "бытовых" намного меньше мощность).
Из бытовых инструментов, которые могли бы работать на постоянном токе, киловатты можно легко встретить у строительных фенов, но там нет плавной регулировки :)

Евгений Машеров в сообщении #1195730 писал(а):

половина на двигателе выделяется - а двигатель киловаттный,

Из приходящих на ум двигателей низких вольт и постоянного тока мощностью киловатт встречающихся в быту -- пожалуй, только стартер в автомобиле. Какой там аккумулятор, какого размера и веса этот двигатель и какого сечения к нем идут провода все себе представляют, я думаю.

[Евгений Машеров]

Ну, тут я несколько утрировал, конечно. Киловатт это уже дрель или даже перфоратор. А что сперва про "держание утюга за поверхность", а уж потом про К.П.Д. - драматизму нагонял, быстро садящимся шуруповёртом работать неудобно, но вот даже 100Вт выделения тепла на руку будет больно и работать вовсе невозможно.

-- 27 фев 2017, 12:40 --

AAA1111 в сообщении #1195736 писал(а):

Т.е. получается такая цепочка, переменное сопротивление (что это, реостат?), далее ШИМ-контроллер, далее транзистор, и после движок?

Судя по даташиту на эту микросхему - она управляется напряжением, и там потенциометр. Вместо транзистора может быть тиристор, симистор и т.п., лишь бы ключ (вот на электомагнитных реле вроде не делали, но отчего бы не? Правда, частота переключения будет маловата). Ну и на двигатель, да.

[AAA1111]

Евгений Машеров в сообщении #1195741 писал(а):

Судя по даташиту на эту микросхему - она управляется напряжением, и там потенциометр. Вместо транзистора может быть тиристор, симистор и т.п., лишь бы ключ (вот на электомагнитных реле вроде не делали, но отчего бы не? Правда, частота переключения будет маловата). Ну и на двигатель, да.

Спасибо, ещё раз. Пойду обдумывать.

[Xey]

AAA1111 в сообщении #1195789 писал(а):

Пойду обдумывать.

О чем думать то?
На древних дрелях не было регулировки, приходилось многократно кратковременно нажимать на выключатель.
В современных эти кратковременные включения делает транзистор, а суть осталась прежней.

[AAA1111]

Xey в сообщении #1195794 писал(а):

В современных эти кратковременные включения делает транзистор, а суть осталась прежней.

Да суть то я вроде бы понял. Дело в подробностях. Как он это делает в деталях? Я ведь даже толком не знаю что такое потенциометр.

[Dmitriy40]

AAA1111 в сообщении #1196038 писал(а):

Я ведь даже толком не знаю что такое потенциометр.

Резистор с изменяемым от внешнего воздействия сопротивлением. Зависимость обычно от угла поворота или длины линейного перемещения.

AAA1111 в сообщении #1196038 писал(а):

Как он это делает в деталях?

При перемещении кнопки меняется соотношение сопротивлений резисторов, оно измеряется микросхемой-контроллером, последняя меняет времена включенного и выключенного состояний транзистора, что приводит к изменению выделяемой мощности в моторе. Как работает транзистор и что такое резистор - полно сведений в инете начиная с вики. Почему при изменении времён меняется мощность прекрасно показал Евгений Машеров в пятом сообщении темы. Как работает микросхема-контроллер - на данном уровне знать и не нужно, главное работает.

Евгений Машеров в сообщении #1195741 писал(а):

(вот на электомагнитных реле вроде не делали, но отчего бы не? Правда, частота переключения будет маловата)

Раз уж влез в тему, уточню ещё и это. С реле проблема ещё и в другом, в ресурсе переключений, не такой уж он и большой. Для шуруповёрта вполне можно взять частоту переключений герц 50 - но релюшки тогда хватит часов на 50 работы, плюс шум, плюс ненадёжность, плюс нестабильность времён срабатывания/отпускания, плюс цена (реле дороже хороших полевиков). И в итоге применить реле можно разве что в личной поделке, но никак не в серийном изделии.