Кнопки от шуруповерта.

[zepete]

Кнопки от шуруповерта - это ШИМ с микросхемой gs069, которая является аналогом 555 микросхемы с небольшими изменениями.

Схема на м.с. 555.


Схема кнопки с gs069.

Этикетка/даташит от gs069. В ней написано, что микросхема работает при напряжении питания от4 до 15В, но в реальности она работает при напряжении до 25В.

Без изменений китайская кнопка с aliexpress меняет коэффициент заполнения от 17% до 63%.

Ступень	длительность импульса, мс	длительность цикла, мс	частота, кГц	коэф. заполнения, %
1	0,0580	0,3428	2,9	17
2	0,0756	0,3628	2,8	21
3	0,0756	0,3420	2,9	22
4	0,1000	0,3668	2,7	27
5	0,1008	0,3356	3,0	30
6	0,1340	0,3704	2,7	36
7	,1340	0,3372	3,0	40
8	0,1660	0,3664	2,7	45
9	0,1668	0,3348	3,0	50
10	0,1980	0,3660	2,7	54
11	0,1976	0,3288	3,0	60
12	0,2268	0,3588	2,8	63
13	0,2192	0,3492	2,8	63

Связь между частотой и напряжением питания для для схемы представленной на рисунке на первой ступени. Значение частоты можно вычислить по формуле f=1.4kHz+(0.13-0.0029*Vcc)*Vcc. Формула получена при помощи программы labplot2.


Связь между коэф. заполнения и напряжением питания для для схемы представленной на рисунке. Значение коэф. заполнения можно вычислить по формуле d=10.3%+(0.66%-0.019*Vcc)*Vcc.


Зависимость выходного напряжения от напряжения питания. Напряжение на якоре можно вычислить по формуле Vя=1+0.3*Vcc.

</td></tr>

Зависимость частоты от общего сопротивления между 4 и 5 выводами при C=500пФ. Формула такая: f=537*R^-0.75.


Зависимость коэф. заполнения от соотношения сопротивления подключенного к 4 выводу к общему сопротивлению. К сожалению, эта зависимость выражается формулой третьего порядка: r%=96.5%+0.17*d-0.034*d^2+0.00023*d^3.


Графики диапазона регулировки коэф. заполнения при изменении напряжения на резисторе подключенном к pin1 микросхемы.

Схема такая, каждый график соответствует разным суммарным значениям R2 и R9. К сожалению, такой метод подключения внешнего регулятора позволяет только уменьшать коэф. заполнения.


Зависимость частоты ШИМ от коэф. заполнения.

Тоже самое в относительных единицах, видно, что при уменьшении сопротивления между pin4 и pin5 частота ШИМ делается стабильнее. Причем при уменьшении сопротивления стабилизация частоты ШИМ уменьшается. В результате делать суммарное сопротивление ниже 700кОм нет смысла.


Теже графики, но меняется не сопротивление, а емкость конденсатора. Сопротивление равно 1 МОм.

В логарифмическом масштабе частоты, добавил график для емкости 10нФ. Видно, что частота ШИМ линейно зависит от емкости конденсатора.

Тоже самое в относительных единицах частоты, видно что стабильность частоты ШИМ не зависит от емкости конденсатора.


Электропривод можно сделать жестче в три раза при помощи положительной обратной связи по току. Для лучшего результата надо добавлять еще отрицательную обратную связь по напряжению, без нее дальнейшее углубление i*r компенсации приводит к биению. Моя схема доработки, ее использовать не советую, так как она требует дорогого датчика тока, а результат плохой.

Временные диаграммы напряжения на pin1 (желтый) и pin3 (зеленый) gs069.


Временная диаграмма соединения R1 с C1.


Выводы.
1. Желательна замена всех резисторов связанных с "ползунком" на более мощные, то есть на место каждого поставить два резистора (один над другим), так как во время испытаний у меня один из них испортился.
2. Напряжение на якорь двигателя шуруповерта приходит не больше 2/3 от напряжения батарей, если ничего не менять.
3. Микросхема gs069 работает при напряжении до 25В, а не 15 как написано на этикетке.
4. В "спусковом крючке" используется не переменный резистор, а набор последовательных чип-резисторов.
5. Всего есть тринадцать уровней мощности у контроллеров двигателя шуруповерта с aliexpress.
6. Есть паразитная ПОС по напряжению питания.
7. Период ШИМ линейно зависит от емкости конденсатора.
8. При изменении нажатия "спускового крючка", изменяется не только скважность, но и частота.
9. Минимальная частота ШИМ при 50% коэф. заполнения.
10. Уменьшение суммарного сопротивления между 4 и 5 выводом микросхемы приводит к стабилизации частоты ШИМ.
11. Уменьшать суммарное сопротивление между 4 и 5 выводом микросхемы ниже 700-500 кОм нецелесообразно, так как при уменьшении этого сопротивления, стабилизация частоты ШИМ увеличивается слабо.
12. Компоненты "ударно-спускового механизма" настроены на максимальное КПД в ущерб надежности и удобству: суммарное сопротивление между 4 и 5 около 1МОм, и частота ШИМ 3 кГц. В результате кнопка чувствительна к загрязнению, так как 1МОм - это сопротивление изоляции по ПТЭЭП и чувствительность уха к звуку максимальна на 3 кГц, на которую настроена ШИМ.
13. Внешний регулятор к микросхеме подключать сложно, так как им можно будет только уменьшать коэф. заполнения.
14. Положительной обратной связью по току, можно повысить крутящий момент на низких оборотах в 3 раза.

Comments

[none none (from livejournal.com)]

"2. Напряжение на якорь двигателя шуруповерта приходит не больше 2/3 от напряжения батарей, если ничего не менять."

На кнопке еще имеются дополнительные контакты, кроме ползунка, если я правильно разобрался, одна пара их коротит двигатель при отжатой кнопке для его быстрой остановки, а вот другие 3 контакта в положении максимального нажатия коротят транзистор и на двигатель приходит 100% напряжениния батареи, если не ошибаюсь.

[zepete.livejournal.com]

Не ошибаетесь. Еще когда кнопку отпускаешь, то в режим динамического торможения вкл, то есть двигатель замыкается. Только это я потом понял.