Для сверления отверстий в печатных платах радиолюбители чаще всего используют микродрели, представляющие собой снабжённый кнопочным выключателем миниатюрный электродвигатель с закреплённым тем или иным способом на его валу сверлом. Однако механический выключатель довольно быстро выходит из строя, да и рывок при пуске двигателя мешает нормальной работе. Для устранения этих недостатков разработан простой сенсорный выключатель, схема которого представлена на рис. 1.
Рис. 1
Работает он следующим образом. При подаче питания транзистор VT1 закрыт, электродвигатель постоянного тока М1 обесточен. Прикасание пальцем к сенсорным контактам Е1 и Е2 приводит к тому, что на затвор транзистора через резистор R3 и сопротивление кожи пальца подаётся напряжение с параметрического стабилизатора, выполненного на стабилитроне VD1 и резисторе R1. Благодаря конденсатору С1 оно нарастает довольно медленно, и двигатель запускается более плавно, чем при подаче напряжения через контакты кнопки. При размыкании сенсорных контактов конденсатор разряжается через резисторы R2 и R3 и транзистор VT1 закрывается, обесточивая двигатель. Устройство начинает работать при напряжении питания около 6 В.
Стабилитрон VD2 защищает транзистор от пробоя статическим электричеством, диод VD3 — от пробоя противоЭДС, возникающей при выключении электродвигателя, a VD4 защищает устройство от напряжения питания неправильной полярности.
Выбор деталей зависит от мощности и рабочего напряжения электродвигателя. Автор использовал двигатель на напряжение 27 В при токе до 1,5 А (его тип, к сожалению, установить не удалось). Стабилитроны применены импортные: VD2 с напряжением стабилизации 10… 15 В, a VD1 — примерно 7 В. Особо нужно остановиться на выборе последнего: дело в том, что полевые транзисторы разных типов имеют разные значения порогового напряжения и крутизны характеристики. Так, для указанного на схеме транзистора IRF510 нужен стабилитрон с напряжением стабилизации около 7 В, а для других может быть достаточно, если оно будет равно и 5 В. Если напряжение стабилизации слишком велико, двигатель будет запускаться рывком, а если мало, транзистор может открываться не полностью и труднее будет запускаться двигатель. Также придётся сильнее нажимать на сенсорные пластины (для уменьшения переходного сопротивления палец — сенсорный контакт). Поэтому приходится идти на компромисс между плавностью запуска двигателя и чувствительностью сенсора. Двигатель лучше применить на напряжение 18…27 В.
Рис. 2
Выключатель смонтирован на небольшой печатной плате (рис. 2) из фольгированного стеклотекстолита, которую удалось разместить прямо на выводах двигателя (рис. 3). Все детали, кроме диода VD3, установлены на стороне печатных проводников, диод VD3 — на противоположной стороне платы.
Рис. 3
Транзистор IRF510 перед монтажом слегка доработан — его корпус опилен так, что стал похожим на D2PAK. В качестве сенсорных контактов использованы пластинки размерами 6×16 мм, вырезанные из трубки от сломанной телескопической антенны. Они приклеены к корпусу двигателя (рис. 4) двухсторонней липкой лентой. Поверх них намотана полоса прозрачного скотча, в которой вырезан участок над сенсорными пластинами. Для питания микродрели можно использовать лабораторный блок питания, главное условие — для безопасности работы он должен быть гальванически развязан от сети.
Рис. 4
Другая проблема, возникающая при изготовлении микродрели, — как закрепить сверло на валу двигателя? Способов придумано немало — начиная от наборов цанг и заканчивая впаиванием сверла в осевое отверстие, просверленное в валу двигателя. Но проблема по-прежнему остаётся актуальной.
Весьма удобен способ крепления сменных насадок в электрической отвёртке. Изготовить аналогичный «патрон” для микродрели совсем нетрудно. При таком креплении замена свёрл занимает буквально секунды и не наблюдается их проворачивания в держателе. Понадобятся резьбовые шестигранные втулки, которыми крепили разъёмы COM-портов на системных платах ПК (рис. 4), и тонкостенная трубка из стали или латуни немного большего диаметра. Я использовал латунную трубку с наружным диаметром 6 мм и толщиной стенки 0,5 мм.
От трубки отрезают кусок длиной примерно 20 мм. В один из его торцов запрессовывают втулку так, чтобы на трубке стали немного видны грани (сделать это лучше всего в тисках), после чего её извлекают. Запрессовывать втулку следует очень аккуратно — оси втулки и трубки должны точно совпадать, в противном случае возможно сильное «биение» сверла. Если извлечь втулку не удаётся, можно слегка обжать трубку в тисках для придания ей шестигранной формы, однако делать это также следует аккуратно, иначе соединение потеряет упругость и свёрла будут вываливаться из держателя (втулки должны вставляться в него с небольшим усилием).
Полученную таким образом трубку-держатель закрепляют на валу двигателя любым способом, обеспечивающим минимальную несоосность её относительно вала. Например, можно намотать на вал лужёную проволоку подходящего диаметра, затем с усилием надеть на эту обмотку трубку и хорошо пропаять соединение.
Аналогично закрепляют на свёрлах шестигранные втулки, предварительно отрезав их часть с наружной резьбой. Для лучшего сцепления с припоем на хвостовике сверла крупнозернистой наждачной бумагой или корундовым бруском делают насечки. Затем наматывают на хвостовик медную проволоку подходящего диаметра так, чтобы он плотно вставлялся в отверстие втулки. После этого ставят втулку со сверлом вертикально и хорошо пропаивают — припои должен заполнить все пустоты. В качестве флюса следует использовать паяльную кислоту.
Заключительный этап — центровка сверла во втулке. Вставив её в держатель, устанавливают двигатель вертикально и расплавляют паяльником припой так, чтобы сверло начало шататься. Затем включают двигатель на малой частоте вращения и слегка фиксируют кончик сверла так, чтобы биения стали минимальными. Через одну-две секунды припой застывает, и сверло оказывается прочно зафиксированным во втулке. Если трубка-держатель закреплена на валу двигателя пайкой, делать центровку сверла необходимо быстро, поскольку при сильном и продолжительном нагреве может нарушиться соединение держателя с валом.
Автор: Е. ГЕРАСИМОВ, ст. Выселки Краснодарского края
Источник: журнал Радио №11, 2015