Что такое осциллограф, основные операции и применение

Пара слов об осциллографах

Хотел бы сказать пару слов о различии цифрового осциллографа от аналогового, а также ряд особенностей на которые бы стоило обращать внимание. Конечно, для начала хватит и аналогового, надолго хватит, но последнее время появилось множество осциллографических приставок по вполне вменяемым ценам — от 6тыр. Да и за 15тыр можно взять простенький цифровой осциллограф. Возникает дилемма — аналоговый или цифровой.

Аналоговый хорош тем, что во первых не слишком дорогой, а во вторых не искажает сигнал. То есть там не бывает цифровых шумов и лесенок при обработке быстрых сигналов. По аналоговому осциллографу гораздо приятней разглядывать форму сигнала, она будет ближе к естественной. Это один из главных козырей аналога.

В чем же главная фишка цифрового осцилла?
Во-первых, это очевидно, что раз сигнал цифровой, то мы можем его обрабатывать как угодно. Записывать и останавливать. Сравнивать записанное с текущим сигналом и прочие приятные вещи.

Но я же ценю цифровые осциллографы не за возможность записи, на самом деле этой функцией я пользовался только несколько раз и то по приколу. Главный рулез это куча вариантов запуска.

Как запускается развертка аналогового осциллографа? По совпадению уровня. То есть достиг сигнал уровня — стартует развертка и период сигнала отражается на экране. Много тут не наловить. Попробуй, например, поймать UART пачку, у него биты разных байтов могут быть смещены относительно друг друга. И на каждом фронте произойдет сработка триггера, что вызовет пляску картинки на экране. То есть понять, что что то передается мы сможем, а вот прочитать что именно передается уже нет.
На цифровом осциле же можно в пару тычков задать зону нечувствительности синхронизации , чтобы после старта некоторое время осцил не воспринимал сигнал и не реагировал на условие. Это позволяет ловить сигнал хитрой формы. Вроде посылок UART или амплитудно модулированного сигнала. Можно задать задержку запуска . То есть вначале условие, а потом, спустя время тупняка, включается развертка и мы ловим сигнал.
Есть даже такие хитрые условия старта, как по скорости нарастания или спада сигнала , по длине импульса , по определенной комбинации. Что позволяет ловить например, конкретно старт бит какой-нибудь I2C посылки.

Отдельно стоит сказать про одиночный запуск . На аналоговом осциллографе это не возможно, так как люминофор после прохождения луча гаснет быстро (про спецосциллографы с долгим послесвечением не говорим, это все же экзотика) и мы можем нормально углядеть только периодические сигналы. А на цифре же таких проблем нет — щелк и поймали один период. Идеально для отладки всяких протоколов. Например, мне потребовался один единственный прогон программы, чтобы понять что моя микросхема часов не отвечает на свой адрес и начать уже рыть в другом направлении.

Еще одной фичей цифровых осциллографов является математическая обработка сигналов . Можно, например, проводить на лету преобразование Фурье , раскладывая сигнал на гармоники. Складывать и вычитать сигналы на разных каналах, перемножать их (впрочем, это умеют делать и некоторые аналоговые).

Курсорные измерения это также эксклюзивная фишка цифровых осциллографов. Суть в том, что нам уже не нужно прикидывать на глазок по сетке координат величины сигнала или длительности — навел курсор и он тебе показал напряжение, или время между двумя точками. Над курсорными показаниями также можно выполнять математические действия, например вычесть одно из другого. Также можно выводить на экран сразу кучу показаний. Я обычно среднее напряжение и частоту вывожу на экран.

О рулезах рассказал, надо упомянуть и скоростных параметрах.

Частота выборки:
Главнейшим скоростным параметром любого цифрового осциллографа является частота выборки . Она же частота дискретизации . Измеряется в сэмплах в секунду (обычно в мегасэмплах, но не суть). И вот тут начинаются приколы. Особенно если рассматриваются дешевые цифровые осциллы или комповые приставки.
Представим себе синусоидальный сигнал. Сколько надо точек чтобы его изобразить? Очевидно, что хорошо бы не менее шести точек на период. И то, если сигнал более сложной формы, то мы можем потерять кучу деталей, например какие нибудь искажения этой синусоиды. Для отлова фронтов прямоугольного импульса надо еще больше точек. В общем, для адекватной оцифровки формы частота выборки должна быть в порядок выше частоты пропускания. То есть, если осциллограф на 40Мгц, то частота выборки должна быть где то в районе 400MSa/s. Вот тут то большая часть приставок и сливаются — у них частота выборки обычно совпадает с пропускной, а значит заявленную пропускную можно смело снижать в 10 раз — так как там уже показометр получается.

Есть еще один хитрый трюк, позволяющий резко повысить частоту дискретизации — эквивалентная дискретизация . Она может быть заявлена чудовищной. Но это как «китайские ватты» — бесплатного сыра не бывает. Эквивалентная дискретизация работает только на периодических сигналах. То есть для построения формы сигнал сначала очень много раз считывается, при этом снимаются точки в разных местах — периоды то одинаковые как близнецы братья. И по этой прорве данных строится график. Так что если вы видите подозрительно высокую частоту, то уточните не эквивалентная ли она.

Разрешение
Это то сколько уровней отсчета по напряжению может нарисовать на своем экране осцилл. Обычно это 8 бит. Вполне хватает.

Обьем памяти
Еще один важный параметр. Показывает как долго осциллограф может записывать инфу. Память тут редко измеряется мегабайтами. Точнее есть осциллографы с очень большим обьемом памяти, но стоят они как хорошая квартира. Обычный обьем — 256…1024Кб при современных ценах на память выглядит страшно. Не иначе гадкие козни маркетологов.

Защита входов
Это больше касается разнокалиберных приставок. У стационарных осциллографов обычно защита входа до 400Вольт — это стандарт. А вот у приставок может быть гораздо меньше. И хорошо еще если будет потенциальное разделение осциллограф — комп. Иначе пробой высокого напряжения угробит не только осциллограф, но и компьютер. А это не самая радостная перспектива. Этот вариант надо прощупать заранее, пока не стало слишком поздно. Отмазки вроде — «да я не буду ничего высоковольтного щупать» тут не особо катят. Можно, банально, по ошибке ткнуть не туда или на конденсатор заряженный выше предела залезть. И все. Привет осциллограф, а может и мать. В общем, зырьте в оба когда будете выбирать. Но, если бы мне, имея 10-15тыр на руках, пришлось выбирать брать аналоговый осциллограф или цифровую приставку — я бы взял цифровую приставку.

О, это я не в курсе. Просто чел упомянул покупку на ебее, подразумевая что дело происходит в США, я просто предложил альтернативный вариант.

Аналоговый осциллограф

Первоначально все осциллографы были исключительно аналоговыми. Как следует из их названия, они используют аналоговые методы для создания изображения на экране. Обычно они используют электронно-лучевую трубку, где напряжение подаваемое на оси X и Y заставляет точку двигаться по экрану. По горизонтали мы имеем зависимость от времени, в то время как по вертикали отображение пропорционально входному сигналу. По существу, сигнал усиливается и подается на электроды, отклоняющие электроны по оси Y электронно-лучевой трубки с использованием аналоговой технологии.

Хотя эта технология в настоящее время уже несколько устарела, в некоторых приборах она все еще используется, так как позволяет наблюдать на экране даже высокочастотный сигнал без искажений, связанных с его оцифровкой, присущих исключительно цифровым приборам.

Осциллограф с цифровым люминофором

Осциллограф

Осцилло́граф (лат. oscillo — качаюсь + греч. γραφω — пишу) — прибор, предназначенный для исследования (наблюдения, записи, измерения) амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала, подаваемого на его вход, либо непосредственно на экране, либо записываемого на фотоленте.

Современные осциллографы позволяют исследовать сигнал гигагерцовых частот. Для исследования более высокочастотных сигналов можно использовать электронно-оптические камеры.

  • реального времени (аналоговый)
  • запоминающий осциллограф (storage oscilloscope)
    • аналоговый (например, с запоминающим устройством на ЭЛТ)
    • цифровой (DSO — digital storage oscilloscope)
  • стробирующий осциллограф (sampling oscilloscope)

Что такое осциллограф, основные операции и применение

Осциллограф для начинающих. Часть 1

Если вы в своей практике используете мультиметр, то какое-то время тратили на изучение его возможностей. Потратьте немного времени и на осциллограф. Органов управления немногим больше. Главное понять, «что к чему». Кое-что попробую показать, остальное поймете самостоятельно. Также попробую объяснить понятия «основные режимы, характеристики и используемые термины» и как это выглядит на осциллограммах.

В большинстве осциллографов развертка изображения на экране происходит слева – направо по ширине экрана. Измеряется в единицах времени (сек). Иными словами, это «время, когда экран полностью заполнен сигналом». Дальше происходит смена картинки.

Классический пример развертки (справа). Импульсы «лежащие на боку» – есть не что иное, как пилообразные импульсы напряжения генератора развертки (именуемые в народе «пила»).

Но есть «но». Представьте «кашу», это когда на вход осциллографа подан сигнал, быстро меняющийся во времени, и есть генератор развертки, который работает сам по себе. И осциллограф начинает отображать сигнал с разных точек. Изображение будет, только понять что это – не получится.

Управляет генератором развертки и запускает его с одной и той же точки. Поэтому мы имеем устойчивое изображение. При этом может выполняться одно из условий:

– запуск генератора развертки по уровню сигнала. При достижении сигнала на входе определенного уровня происходит запуск развертки;

– запуск по времени нарастания амплитуды в переднем фронте импульса, или по времени изменения амплитуды заднего фронта;

– запуск «на сбой» в импульсной последовательности. Когда устанавливается длительность импульса (нормального). Развертка в этом случае всегда будет запускаться с того места, где длительность импульса будет меньше или больше установленной; на экране вы будете видеть именно этот временной отрезок, где происходит сбой.

– Захват импульса при уменьшении амплитуды (и т.д.)

Это не все возможные варианты режимов работы триггера, некоторые модели осциллографов имеют их больше – все зависит от предназначения осциллографа и решаемых задач.

Читайте также:  Устройство вентилируемого фасада с утеплением

Осциллограф имеет органы управления, позволяющие не только посмотреть, но и рассмотреть сигнал. Об этом ниже.

К одному из таких органов управления относится и «Усиление» сигнала (пороговое значение входного сигнала). Это может быть и «крутилка» или кнопка – кто что имеет. Но есть обязательно. И совместно с органами управления развертки, это мощный инструмент.

Применять будем осциллограф на фото справа.

Фото №1

На фото прибор, его экран. Подключен ёмкостной датчик. Автомобиль «Subaru Forester». Рассматриваем систему зажигания.

Прибор включен. Меню прибора, выбираю первый пункт. Следующие пункты позволяют выбрать количество каналов, а также при их выборе идет переход в следующее меню, где перечислены основные типы датчиков и исполнительные устройства автомобильных систем, которые можно выбрать на любой канал. Но тогда все установки прибора устанавливаются автоматически, исходя из конкретного сигнала, конкретного устройства. (Это первое отличие автомобильного осциллографа от осциллографа вообще. Он «заточен» на конкретные виды сигналов). Кроме этого имеются свободные выборки: для сигналов от 0 – 5В. 0 -12В


Фото №3

Питание включено, датчик подключен, мотор работает. Сигнала нет. В чем причина?


Фото №4

Нет, сигнал есть. Смотрите, чем отличается фото № 3 от № 4. Вверху смотрите, пункт выделен, а внизу его значение. Время развертки 10ms осталось неизменным. Что изменилось?

На первом фото видно, к какой катушке совершено подключение. А давайте представим, что знаний «что такое триггер» – нет. Можно ли зафиксировать изображение так же, как на фото? Если этого не сделать, оно будет постоянно «бежать».


Фото№5

А здесь развёртка изменена: было 10 – стало 1ms. А экран вроде бы маленький.


Фото №6

* здесь не только развертку изменил, а и увеличил (фото 2-пункт 3). И уже есть возможность посмотреть участок, где ключ сработал и чуть дальше. В принципе, можно «прокрутить» сигнал до его окончания.


Фото №7

Вот так. Начало на фото №6, а конец вот:


Фото 8

Можно еще вывести курсоры (если надо посмотреть длительность горения искры или время насыщения).


Фото №9

Примерно так. Курсор А сплошной, курсор В – прерывистый. Длительность на экране – 4,60ms/


Фото №10

* курсоры стоят от момента включения ключа, до момента возникновения искры.


Фото №11

* длительность горения искры.

Показано всего процентов 20 от возможностей прибора, только на одной опции и в одном пункте меню (осциллоскоп)

Не считаю, что работаю плохим прибором и считаю, что плохими приборами работать недопустимо. Данный прибор использую постоянно при входной диагностике. Он позволяет наблюдать и проводить измерения с достаточной степенью достоверности всех сигналов системы управления автомобиля.

Когда необходимо проводить анализ, когда машина «зависает», осциллоскоп и мотор- тестер данного прибора мною не используется. Хотя такая возможность в прибор заложена. Неудобно «прокручивать» сигнал, просматривая детали, растянув его разверткой и усилив, не видя полной фазы или цикла. Тем более, когда используется не один канал. Слишком много манипуляций, при выполнении переходов, что отвлекает от рассмотрения сигнала. Но это все, что я могу сказать о недостатках. Утверждение же о маленьких экранах и пр. считаю необоснованным и ведущим в заблуждение.

Но всегда использую просмотр графического изображения, выделенных пунктов из текущих параметров. Это тогда, когда прибор вкл. в режиме сканера и подключен к диагностическому разъему. Не всегда можно сравнить нужные параметры, они могут оказаться на разных «страничках». Надо «листать», или выделив нужные, перейти в режим просмотра только этих параметров, а в голове держать цифры. А если просто: выделил до 4-х датчиков (параметров), нажал кнопочку и пошло графическое изображение. Развертка очень медленная, рукой можно быстрее нарисовать, а рядом с каждой осциллограммой цифровые значения. Такие же, как в «дате». И все в одном месте – осциллограмму смотришь и цифровые значения видишь.

Продолжение следует

МАРКИН Александр Васильевич

г. Белгород

Таврово мкр 2, пер. Парковый 29Б (4722) 300-709

© 1999 – 2010 Легион-Автодата

Питание включено, датчик подключен, мотор работает. Сигнала нет. В чем причина?

Садовый измельчитель

На базе электрического шуруповерта можно изготовить измельчитель садовых веток (диаметром не более 1 см) или травы. Мощность шуруповерта не должна превышать 0,5 кВт.

При работе рекомендуется соблюдать такую последовательность операций:

  1. Подготовить емкость, в которой будет находиться трава или ветки, подлежащие измельчению. Это может быть выварка или большое ведро.
  2. В центральной части дна емкости высверлить отверстие, в которое будет вставляться вал для фиксации режущих элементов измельчителя.
  3. Для установки емкости и удобной работы ее можно установить на краю стола либо изготовить для этого каркас из деревянных реек.
  4. Установить на валу режущие элементы, прикрепив их болтами. Для этого лучше подойдут полотна для ножовки, установленные заточкой вниз.
  5. В нижней части каркаса установить шуруповерт с установленными ножами.
  6. Припаять кнопку для включения агрегата.
  7. В нижней части стенки емкости прорезать отверстие (10Х20 см). В него вставить металлический или пластиковый рукав, через который будет выводиться измельченное сырье.

Устройство готово к работе. Для обеспечения эффективной работы ветки рекомендуется предварительно поломать на небольшие части.

  1. Подготовить емкость, в которой будет находиться трава или ветки, подлежащие измельчению. Это может быть выварка или большое ведро.
  2. В центральной части дна емкости высверлить отверстие, в которое будет вставляться вал для фиксации режущих элементов измельчителя.
  3. Для установки емкости и удобной работы ее можно установить на краю стола либо изготовить для этого каркас из деревянных реек.
  4. Установить на валу режущие элементы, прикрепив их болтами. Для этого лучше подойдут полотна для ножовки, установленные заточкой вниз.
  5. В нижней части каркаса установить шуруповерт с установленными ножами.
  6. Припаять кнопку для включения агрегата.
  7. В нижней части стенки емкости прорезать отверстие (10Х20 см). В него вставить металлический или пластиковый рукав, через который будет выводиться измельченное сырье.

Что можно сделать из шуруповерта своими руками

Шуруповерт широко используется в различных сферах деятельности для работы с крепежами разного вида: саморезами, винтами, болтами с гайками, мебельными конфирматами, шурупами и прочими. Также с помощью этого электроинструмента свертят отверстия в разных материалах, например, в различных металлах, в пиломатериалах, в бетоне. При этом функциональные возможности эксплуатируемой модели определяются величиной ее мощности и крутящего момента, наличием ударной функции.

Из шуруповерта можно сделать в домашних условиях разнообразную технику и инструмент для бытового использования. Кроме самого электроинструмента для переделки во многих случаях потребуются дополнительные детали и материалы. Но самодельные устройства обойдутся все же дешевле заводских аналогов, позволив автоматизировать и сделать более эффективным ручной труд.


С помощью созданного оборудования можно будет заряжать аккумуляторы 6 или 12 V.

Сверлильный станок из шуруповерта своими руками: видео инструкция, схема

Приобретение даже наиболее дешевого, переносного (или настольного) сверлильного станка часто приводит к мысли попробовать для этих целей уже имеющиеся в домашнем хозяйстве электроинструменты. По кинематике действия более всего для подобных переделок подходят дрель и аккумуляторный шуруповерт. Стоит ли этим заниматься, разрабатывать для этих целей самостоятельно схемы и чертежи, самому изготавливать недостающие детали? Можно ли воспользоваться промышленно выпускаемыми приспособлениями? Разберемся в данной статье.

Альтернативы сверлильному станку

Традиционный сверлильный станок, при всех его положительных моментах, имеет ряд специфических ограничений:

  • Невозможность дистанционной запитки от аккумуляторной батареи;
  • Необходимость в специальном помещении или, как минимум, верстаке;
  • Неполностью реализуемые (в условиях домашнего хозяйства) возможности оборудования.
  • Наличие системы подачи смазочно-охлаждающей жидкости, что требует дополнительной площади.

Для владельца мастерской (пусть даже и небольшой) подобные вопросы не возникают: есть стационарное рабочее место, оборудованное по всем правилам техники безопасности, и есть значительный объем работ, которыми можно полностью загрузить сверлильный станок. А вот для домашнего мастера иногда бывает лучше сделать станок своими силами как приспособление, при помощи которого можно было бы сверлить отверстия, использовав его применительно к уже имеющимся электроинструментам – «болгарке», дрели, шуруповерту.

Универсально-шлифовальная машина для переделки своими силами подходит менее всего, поэтому в качестве претендентов на звание самодельного станка для сверления остаются дрель и шуруповерт. Их компоновка и кинематика практически соответствуют мини-сверлильным устройствам.

  1. Имеет два режима работы – по мягким и твердым материалам (в последнем случае это – ударная дрель).
  2. Крутящий момент на патроне дрели не регулируется, и определяется только усилием нажатия пусковой кнопки.
  3. Число оборотов – достаточно велико, и при сверлении разнородных по своим физико-механическим свойствам «сэндвичей» (типа дерево-металл) может сопровождаться неудачами: заклиниванием/поломкой инструмента, выбиванием корпуса устройства из рук работающего, травмированием глаз мелкой стружкой и т.п.
  4. Отсутствие муфты включения, что приводит к постепенной, а не моментальной, остановке патрона.
  1. Ограничение по развиваемому крутящему моменту, что связано с постепенно возрастающим сопротивлением крепежа ввинчиванию.
  2. Относительно небольшие (в сравнении с электродрелью) скорости вращения, и, следовательно, увеличенные крутящие моменты.
  3. Наличие моделей с аккумуляторным приводом, что предоставляет возможность работы вдали от стационарного источника электропитания.
  4. Отсутствие ручки.

Понятно, что, сравнивая эти особенности, нетрудно придти к выводу, что перспективнее доработать под самодельный сверлильный станок именно аккумуляторный шуруповерт.


Традиционный сверлильный станок, при всех его положительных моментах, имеет ряд специфических ограничений:

Настольный сверлильный станок

Другим не менее важным оборудованием является сверлилка. Ее тоже можно изготовить из шуруповерта. Для этого понадобится шуруповерт б/у. С него необходимо взять двигатель с редуктором и патроном. Теперь нужно изготовить два хомута из текстолита, которые будут выполнять функцию фиксации сверлильной головки станка. Чтобы добиться максимальной соосности всех отверстий на хомутах, их лучше обрабатывать вместе, за один постав. Тогда удастся избежать перекосов.

В качестве ограничительных стоек используют втулки с внутренней резьбой. Они должны быть одинакового размера, соответствующего расстоянию между хомутами. После этого изготавливают еще один хомут из текстолита и две бобышки из капролона. Их просверливают не по центру, получив две эксцентричных втулки. Хомут устанавливают на пруток и с помощью эксцентриков выбирают люфт. После этого устанавливают рычаг из дерева на пружине, чтобы сверлильная головка возвращалась в исходное положение. Для подачи питания необходимо использовать трансформатор мощностью более 150 ватт и выходным напряжением, как у используемого шуруповерта. После этого нужно поставить диодный мост и конденсатор, установить сверлильную головку на станину.

Читайте также:  Стильный интерьер квартиры в Греции

  • Из кусков выбранного материала вырезать основание, вертикальную стойку, на которой при помощи хомута будет закреплен шуруповерт, упор и косынку для придания жесткости конструкции. Размеры деталей выбираются произвольно, в соотношении к габаритам электроинструмента.
  • В основании при помощи перьевого сверла просверлить отверстие Ø 40 мм для свободного доступа режущего инструмента в зону обработки.
  • Изготовить хомут по диаметру ручного инструмента.
  • На вертикальной стойке при помощи хомута закрепить шуруповерт так, чтобы его патрон оказался на расстоянии в несколько миллиметров от основания.
  • Установить ребро жесткости.
  • На вертикальной стойке зафиксировать шуруповерт упором.
  • В патрон инструмента установить фрезу.

Сверлильный станок

При изготовлении любительского настольного сверлильного станка также можно использовать детали шуруповёрта, а именно: двигатель, редуктор и патрон. Фиксировать сверлильную головку (патрон) практичнее всего двумя текстолитовыми хомутами. Важно, чтобы все отверстия хомутов находились на одной оси, перекосы тут недопустимы. Ограничительные стойки изготавливают из втулок, имеющих внутреннюю резьбу. Втулки подбирают одинаковых размеров, точно соответствующих просвету хомутов. Дополнительно нужно будет изготовить текстолитовый хомут с двумя капроновыми бобышками, который надевается на пруток. Затем устанавливается деревянный рычаг с пружиной, которая используется для отведения сверлильной головки. Питание подаётся от 150-ваттного трансформатора, его выходное напряжение не должно превышать характеристики агрегатов использующегося электроинструмента. Ещё понадобится установка диодного моста и конденсатора.


Шуруповёрты помогают и при создании самокатов, или велосипедов с электроприводами. Такие транспортные средства очень понравятся школьникам младших классов или дошколятам. Создаются они так: между ведущей звёздочкой колеса и шпинделем шуруповёрта устанавливается цепная передача. Энергию последний получает от аккумулятора этого электроинструмента. Надо заметить, что при малой общей массе самого усовершенствованного транспортного средства и его водителя-ребёнка удавалось достигать скорости почти в 20 километров в час.

Бормашинка-гравер из шуруповерта своими руками

В этой статье хочу показать как я изготовил интересную штуку из старого ненужного шуруповерта. Можно конечно купить готовый гравер на алиэкспресс от 1000 руб, но мы же ведь на этом сайте не для этого собрались, правда?

Бормашинка, гравер, аналог дремеля – другими словами универсальный ручной инструмент, позволяющий сверлить, отпиливать, стачивать, шлифовать и выполнять многие другие задачи. Устройство будет иметь не только плавную регулировку, но также и автоматическое увеличение оборотов при появлении нагрузки на валу.

Уже много лет у меня валялся вот такой шуруповерт на 18 вольт.

Кнопка сгорела, аккумуляторы тоже изжили свой срок. Почему бы не дать ему вторую жизнь. Также одной из причин, почему я захотел от него избавиться это то, что он очень тяжелый и неудобно лежит в руке. Аккумулятор здесь выдвигается вперед и я считаю, что это ужасное конструктивное решение. Снимается очень тяжело, часто заклинивает.

Найти такой же новый аккумулятор или хотя бы заменить банки выливается в половину стоимости нового шуруповерта, поэтому без сожаления приступаю к разборке.

Итак, я достал основные детали. Здесь установлен двигатель RS550, холостое потребление составляет около 1,5 ампера и раскручивается он почти до 20000 об./мин., естественно без нагрузки.

Часть 1. Механика.

Между мотором и патроном стоит двухступенчатый планетарный редуктор, он понижает обороты, если я не ошибаюсь, в 12 раз.

Вал двигателя приводит в движение первую ступень, состоящую из пластмассовых шестеренок-сателлитов. Далее по середине идет промежуточная деталь, которая вращает вторую ступень, где уже стальные сателлиты, т.к. крутящий момент здесь возрастает. Самая большая деталь – коронная шестерня на торце имеет бугорки, а в корпусе в специальных отверстиях находятся шарики. При вращении регулятора момента эти шарики выдвигаются или утопают, тем самым блокируют коронную шестерню или позволяют ей проскальзывать с характерным треском. Поэтому механизм прозвали “трещеткой”. Это я рассказал вкратце, и на самом деле половина деталей мне не понадобятся.

Далее я занялся упрощением конструкции и для этого пришлось снять патрон. Внутри находится винт. Этот винт нестандартный и откручивается по часовой стрелке. Но просто так патрон не снимется, т.к. он сам тоже имеет резьбу, уже классическую. После откручивания винта, в патрон зажимается любой Г-образный ключик и резко нужно по нему ударить, против часовой стрелки (редуктор застопорить). Примечание: некоторые действия, описанные в статье будут более понятны по видеоролику на ПаяльникТВ.

Сейчас объясню суть переделки. Если напрямую к двигателю закрепить какой-либо патрон, то это будет неправильно, т.к. двигатель не имеет подшипников как таковых, здесь просто латунные втулки. При фронтальных нагрузках, например при сверлении будет происходит износ этих втулок с последующим люфтом. Поэтому использование редуктора обязательно. Вся нагрузка будет приложена к нему, вернее к его подшипнику. Мое упрощение состоит в том что, шестеренка на валу двигателя будет вращать лишь одну группу сателлитов, т.е. я оставлю лишь одну ступень. Также предстоит укоротить ширину коронной шестерни.

Итак, все готово, детали очищены. Коронная шестерня была распилена болгаркой и зашлифована. Теперь она не будет выпирать.

Вместо второй половины корпуса, которая была прикручена к двигателю я подготовил переходную пластину. Она была выточена вручную напильником из нержавеющей стали.

Чтобы шестеренки не цеплялись за винтики, из фторопласта была изготовлена шайба. Также была зафиксирована коронная шестерня от прокручивания.

Из за того, что я оставил только одну ступень в редукторе, обороты возросли, а крутящий момент наоборот снизился, но это ничего, так как бормашинка не используется для закручивания шурупов. У измененного редуктора на один оборот патрона приходится 6 оборотов двигателя, т.е. понижает в 6 раз. Скорость вращения патрона будет достаточно высокой, чтобы сверлить, пилить и шлифовать. А то что редуктор все же немного понижает обороты двигателя я думаю это плюс, т.к. снижается нагрузка на мотор и не страдает его ресурс.
Весь механизм “трещетки” полностью удален из конструкции, он не нужен.

Корпус я буду делать из пластиковой трубы 50 мм. На переходной пластине я предусмотрел ушки, для крепления этой трубки. Их нужно будет согнуть. Изначально была идея просто отрезать рукоятку от родного корпуса, но получается слишком толсто и там нет места для электронной начинки.

Возможно, я уделил слишком много внимания механике, однако некоторая информация поможет тем, кто решил отремонтировать шуруповерт.
Теперь перейдем к электронной части.

Часть 2. Электроника.

Было испробовано множество различных схем управления двигателем. Все это собиралось и тестировалось в течение долгого времени. Для управления двигателем я применил широтно-импульсную модуляцию. Слишком подробно рассказывать про ШИМ нет смысла, эта тема достаточно хорошо освещена. Если кратко, то это управление мощностью, путём изменения скважности импульсов.

Грубо говоря имеется прямоугольный сигнал, у которого мы увеличиваем или уменьшаем длину импульсов, на столько же меняется паузы между ними. Частота при этом неизменна.
В результате получается плавная регулировка оборотов от нуля до 100%.

Электрическая схема. Нажать для увеличения.

Схему управления двигателем я решил собрать на LM324.
Здесь задействовано все 4 операционных усилителя из состава микросхемы. На элементах DA1.1, DA1.2 собран генератор треугольного сигнала. Частоту данного генератора проще всего изменить путем подбора конденсатора C3. В моем случае емкость составляет 2,2 нФ, что устанавливает частоту ШИМ около 1,5 кГц.
Этот треугольный сигнал с выхода второго элемента, это вывод номер 7, поступает на неинвертирующий вход элемента DA1.3. На его другом входе мы видим группу резисторов, которая устанавливает напряжение, в частности переменный резистор R3 как раз предназначен для изменения ШИМ.
Но как же получается этот ШИМ сигнал?
Суть в том, что элемент DA1.3 подключен как компаратор и он сравнивает треугольный сигнал с напряжением, который мы устанавливаем переменным резистором R3.
Когда уровень сигнала на 10-ом выводе выше, чем напряжение на 9-ом выводе, то на выходе этого компаратора высокий уровень и наоборот.

По графику видно, что точки пересечения двух входных сигналов и обозначают, так сказать, рамки выходного прямоугольного сигнала. Обратите внимание, что при широтно-импульсной модуляции частота остается неизменной, а меняется лишь скважность сигнала, простыми словами длительность включенного состояния и пауз между ними. Ниже представлены показания осциллографа. Сигнал берется напрямую с выхода микросхемы.

Итак, на 8-ом выводе мы имеем изменяемый ШИМ сигнал, который через кнопку SB1 “запуск” поступает на силовую часть схемы. Значение тока сигнала небольшое, поэтому подойдет любая тактовая кнопка. Параллельно с ней можно припаять тумблер, если нет желания держать кнопку нажатой во время работы.

Силовая часть содержит не просто один транзистор, а два мощных MOSFET’а, включенных параллельно. Такая конфигурация мне очень понравилась, т.к. имеет большой запас по мощности и совсем не греется. Также настоятельно рекомендую ставить диод параллельно с мотором (VD3). Он не только защищает от бросков самоиндукции, но, как ни странно, тоже снижает нагрев. Во время пробных тестов я ставил один полевик и пренебрег этим диодом, в результате транзистор очень грелся и несколько штук вышли из строя.

На низких оборотах можно услышать писк, т.к. частота ШИМ находится в слышимом диапазоне. Хотя в принципе, шуруповерт так же пищит, лично мне не мешает. Не рекомендую поднимать частоту выше 2-3 кГц. На высоких частотах будут очень сильно греться полевые транзисторы.

Если у вас возникнет проблема с неполной регулировкой, т.е. потенциометр в крайнем положении, а скважность еще не дошла до своего минимума или максимума, то можно подкорректировать сопротивления R2 и R4. Они отвечают за нижний и верхний пределы.

При организации питания, отталкиваться нужно прежде всего от параметров мотора. У меня он на 18 В, но выдает приемлемую мощность уже при 10 В.
Обратите внимание, что ток на двигатель берется прямиком от плюса источника питания и подводится толстым проводом. А вот на схему управления напряжение поступает через стабилизатор LM7805 (DA2) с выходом 5 В. Это дает стабильность работы и позволяет держать постоянное значение на резистивных делителях, к примеру, если возникнет просадка напряжения при нагрузке мотора.

Читайте также:  Этого с пылесосом вы точно не делали: идеи использования старого устройства и его деталей

Автоматический режим

Мы рассмотрели основную функцию этой схемы, но есть кое-что еще. На четвертом ОУ (DA1.4) я решил реализовать дополнительную функцию. Первоначальную задумку о стабилизации оборотов мотора сменила новая идея – автоматическое увеличение оборотов.

К примеру, представим, что нужно проделать отверстие в дереве, пластике, на плате или в другом материале. Когда это делается при помощи шуруповерта, сверление обычно начинают на малой скорости вращения. А когда сверло сконцентрировалось в необходимой точке, можно усилить надавливание на кнопку и продолжать на высоких оборотах. Бормашины в отличии от шуруповертов не снабжаются такой кнопкой, а имеют лишь регулятор скорости. Если попытаться начать с высоких оборотов, то сверло непременно ускачет и мы получим отверстие, смещенное от назначенной точки. Предлагаемая мной схема будет автоматически увеличивать обороты при появления нагрузки (приложенной к патрону).

Чтобы реализовать данную функцию необходимо отследить изменение тока, потребляемого мотором. Для этого в схеме имеется шунт R15. Это низкоомный мощный резистор, по которому ток от источника поступает на мотор. Сопротивление этого резистора очень низкое, всего 0,1 Ом и потерями можно пренебречь. Ток проходящий через шунт, создает на нем падение напряжения. В холостом режиме это примерно 0,2 вольта. Это напряжение многократно повышается дифференциальным усилителем, построенным, как я уже сказал, на элементе DA1.4.
Усиленный сигнал выходит с 14-го вывода и управляет оптопарой. Оптопара U1, в моем случае PC123. Управляющая часть – это светодиод, а в роли принимающей – фототранзистор.
Для удобства на схеме я их разнес и обозначил U1.1, U1.2.

Для включения этого режима нужно замкнуть переключатель SA1. Итак, светодиод, включается открывает фототранзистор и закорачивает средний вывод потенциометра с крайним. Скважность ШИМ сигнала резко уменьшается и обороты возрастают. Это продемонстрировано в видео.

Настройка срабатывания производится подстроечным резистором R19. Первым делом установить регулятор скорости (резистор R3) в положение, при котором обороты патрона минимальны и начинать сверление комфортно (т.е. позиционировать сверло в точке). Подстроечным резистором R19 подобрать момент срабатывания. Как только на патроне появится нагрузка (прижатие сверла, фрезы и проч. к поверхности), обороты резко увеличатся. Подстроечник R19 фактически устанавливает напряжение срабатывания оптопары, а светодиод у оптопары включается уже при 1,2 Вольта.

Сборка схемы.

В окончательном виде плата управления выглядит так.

Как и всегда пайка выполнена на отрезке монтажной платы. Из-за небольшого пространства в корпусе пришлось все разместить плотно, и даже не хватило места для нормального конденсатора по питанию. Также в последний момент вспомнил про оптопару, которую пришлось разместить выводами вверх. От платы отходит целый жгут проводов. Сигнал ШИМ, провода питания, на переключатель, на кнопку и на датчик тока.

Силовая часть схемы разместилась на отдельной плате. Здесь мы видим два мощных MOSFET’а IRF3205, которые подключены параллельно. А также одинаковая обвязка, по три элемента на транзистор. Соединения усилены проволокой и припоем. Вообще модуль обладает большим запасом, т.к. заявленный максимум у этих транзисторов 110 Ампер.

Разместив термопару на теплоотводах, я произвел измерение температуры. Создал нагрузку на патроне, но мультиметр заметного нагревания не показал. Транзисторы остались комнатной температуры.

Корпус.

С корпусом я тоже возился долго. Материалом послужили отрезки 50-той трубы и заглушка.

Первоначальный вариант выглядел так.

Внутри можно заметить перегородку для разделения плат. Плата управления плотно устанавливается в нижний отсек и закрепляется гайкой потенциометра. Там же есть отверстие для светодиода. Силовая плата установится сверху. Потом выяснилось, что шунт не помещается, пришлось немного переделать.

Т.к. транзисторы совсем не греются в большом радиаторе нет необходимости, к теплоотводам я прикрутил маленькую деталь.

На фото две половины корпуса. Все соединения припаяны, добавил переключатель. Провод питания использовал большого сечения (сетевой).

Итак, перед вами готовое устройство. Корпус прибора получился надежным, не скрипит и не болтается.

Инструмент можно удерживать в руке двумя способами, левый вариант подойдет для точных работ, правый – для силовых.

Тест.

Подходящий блок питания я не нашел, поэтому питание во время тестов подавалось от свинцового аккумулятора 12 вольт. Если не учитывать пусковых токов, то потребление во время работы не превышало 1,5 – 2 А.

Патрон позволяет закреплять сверла от 0,8 мм. Для сверления печатных плат вполне годится.

Алмазным кругом я отпиливал пластик, оргстекло и металл.

При наличии насадок возможности этого инструмента многократно увеличиваются.

Например разные шарошки, фрезы, шлифовальные и полировочные насадки.

На этом всё, был показан весь процесс изготовления этого полезного инструмента.
Рекомендую к просмотру видеоролик об этой переделке на ПаяльникТВ.



Бормашинка, гравер, аналог дремеля – другими словами универсальный ручной инструмент, позволяющий сверлить, отпиливать, стачивать, шлифовать и выполнять многие другие задачи. Устройство будет иметь не только плавную регулировку, но также и автоматическое увеличение оборотов при появлении нагрузки на валу.

Токарный станок по дереву

Токарный станок по дереву станет необходимым инструментом для домашних умельцев. Круглые болванки, ручки для дверей, шарообразные и конусообразные фрагменты для деревянных перил, ножки кресел и многое другое, — всё это можно изготовить с помощью самодельного токарного станка на базе шуруповерта..

Не стоит тратить деньги на заводское оборудование, если такой токарный станок без особых усилий можно сделать своими руками из старого шуруповерта, используя для этого минимум средств и материалов.

Вкратце можно описать один из таких вариантов «самодельного» станка. Делается короб (станина) прямоугольной формы из фанеры с тремя боковыми сторонами. В короткой стороне прорезается посадочное гнездо. В эту простенькую деревянную станину и устанавливается шуруповерт, кнопкой вверх.

Станина, в нашем случае прямоугольный деревянный короб, прикручивается к столу и прижимается струбциной. Это делается для того, чтобы надежно закрепить на рабочем столе станину вместе с инструментом.

В качестве опорной планки для резца используется деревянный брусок, который также прикручивается к столу струбциной.

В патрон шуруповерта зажимается отрезок прутка с резьбой, удобной для зацепа. На пруток насаживается деревянная заготовка (болванка). Включается шуруповерт и крутит деревянную заготовку. С помощью резца, опираясь на опорную планку, мастер вырезает нужную объемно-фигурную деталь.

Инструмент крайне необходим для мастеров, которые в своей работе используют деревянные детали и фрагменты.


Если при работе с деревом у вас появилась задача вырезать канавку или окружность, не стоит идти и покупать дорогой фрезер. Проявив смекалку, можно легко решить эту задачу и превратить шуруповерт в ручной фрезер, создав своими руками нижнюю станину – конструкцию, которая бы удерживала вертикально инструмент. Производственные приставки для фрезирования на шуруповерты (дрели) есть в продаже, но приобретение их не всегда финансово оправдано.

Привод для выдавливания герметика из тубы

Аккумуляторные пистолеты для туб довольно дороги. Поэтому те, кому предстоит много работать с вязкой массой (например, нужно поклеить во всем доме пенопластовые молдинги и карнизы), прибегают к трансформации механических моделей.

Для этого вместо штока устанавливают резьбовую шпильку и вклеивают в пистолет соответствующего размера гайку.


Нужен «шурик» с достаточно высокой скоростью. Лучше даже использовать сетевую дрель.

Метки: сверлильный станок из хлама


За работу конечно пятёрка, но двиг от шурика! Это ребёнку моему только на игрушки годится

Провожу испытания

Провожу первое испытание:

  • Зажимаю в коробе шуруповерт.
  • Вставляю сверло в патрон.
  • Включаю и пробую просверлить отверстие в кусочке древесины.

Отверстие получается не совсем под углом 90 градусов.

  • Ослабляю регулировочный винт и изменяю положение шуруповерта.
  • Снова просверливаю отверстие.
  • Получаю приемлемый результат.
  • Зажимаю в коробе шуруповерт.
  • Вставляю сверло в патрон.
  • Включаю и пробую просверлить отверстие в кусочке древесины.

Другие полезные самодельные станки

Вам точно нужна будет простая циркулярная пила из обычной дрели. Каждый человек может сделать простую циркулярную пилу с упором параллельного типа, и хотя это не заменит полноценный станок, но сильно выручит на первое время.

Простой мини шлифовальный станок будет незаменим, если требуется обрабатывать небольшие по размеру изделия и заготовки – тут хрупкое и маломощное оборудование точно пригодится.

Не менее важна простая направляющая для ручной циркулярной пилы. Естественно, что есть ручные циркулярки с направляющими в комплекте, но они очень дорогие, поэтому стоит попробовать сделать простую направляющую для ручной циркулярной пилы.

Кстати, из обычной дрели можно сделать еще и ручной фрезер. Его тоже нельзя назвать полноценным, то вместе дешевого инструмента у вас будут возможности дорогого. Фрезер являются незаменимым инструментом, хотя у начинающих мастеров такого устройства может не быть в наличии. Выход простой – делаем фрезер и пользуемся им до тех пор, пока не купим настоящий.

А как на счет простого распиловочного станка из ручной циркулярки? При помощи парочки алюминиевых угольников и брусков можно сделать качественный станок, а точнее жесткую направляющую для пилы. Такое приспособление помогает ускорять и облегчать работ с циркулярной пилой. Кроме того, распиловочный станок можно сделать из лобзика. Получается импровизированная погружная пила.

Сверлильный станок из шуруповерта тоже будет не лишим. Часто при создании разных изделий требуется проделать отверстие под углом в 90 градусов, а проделать это «на глаз» очень и очень сложно. Для этого можно с легкостью использовать шуруповерт, лишь пару часов и в руках у вас будет отличный сверлильный станок. Можно сделать большой станок для сверления на основе дрели.


Кстати, из обычной дрели можно сделать еще и ручной фрезер. Его тоже нельзя назвать полноценным, то вместе дешевого инструмента у вас будут возможности дорогого. Фрезер являются незаменимым инструментом, хотя у начинающих мастеров такого устройства может не быть в наличии. Выход простой – делаем фрезер и пользуемся им до тех пор, пока не купим настоящий.

Добавить комментарий