Сенсорный выключатель и держатель свёрл для микродрели

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