Bu devrenin en büyük avantajı, matkap uca yük bindiğinde (yani delme işlemine başladığınızda) motor devrini otomatik olarak artırmasıdır.
Güç kaynağı (J3, J4) terminallerine bağlıdır. D9…D12 diyotları, devreyi hat transformatöründen gelen alternatif akımla beslerken gerekli olan bir doğrultucu köprüsü oluşturur. Filtre, C5 ve C6 kapasitörleri kullanılarak gerçekleştirilir. D2 diyotu, güç kaynağı devrelerinin ayrılmasını sağlayarak, operasyonel amplifikatör U1 için besleme voltajını (VC) filtreleyen C2 ve C3 kapasitörlerinin, yük altında VCC'de geçici bir düşüş sırasında deşarj olmasını önler. (J1, J2) terminallerine bağlı matkap motoru, anahtar görevi gören T1 transistörü tarafından beslenir.
T1, U1B (LM358) operasyonel yükselteci üzerinde uygulanan klasik bir PWM üreteci tarafından kontrol edilir. Sinyal dalga formunun frekansı (~4 kHz), esas olarak P1 ve C1 elemanları tarafından belirlenir. R4 ve R6 dirençleri üzerindeki bölücü, bunu U1'in besleme voltajının yarısına ayarlar. Potansiyometre P1 ve diyotlar D1 ve D4, U1B'nin çıkışından C1 kapasitörünü dönüşümlü olarak şarj edip deşarj ederek üretilen sinyalin PWM katsayısını belirler. Şarj ve deşarj süresi, potansiyometre P1'in direnci ile bir sürgü ve kapasitans C1'in bölünmesiyle belirlenir. U1B'nin çıkışı besleme toprağına yaklaştığında, transistör T1 açılır. Kaynak ve kapı arasına bağlı olan R1 direnci, T1'in "kapanmasını" sağlar. Bu karar, U1B'nin çıkışında elde edilebilecek maksimum voltajın VC'den (~1,5 V) daha düşük olması nedeniyle alınmıştır (IRF9540'ın açık durum voltajı -2 ... -4 V'tur).
PWM sinyal şekli, motor sargılarının endüktansı üzerinden ortalama alınarak oluşturulur ve dönüş hızı uygulanan gerilime doğrusal olarak bağlıdır. Yukarıda açıklanan devre bölümü, motor hızının düzgün bir şekilde ayarlanmasını sağlar. İkinci yükseltici U1A, bir motor akımı "dedektörü" ile donatılmıştır. Açıklama için, transistör T1'in açık kalma süresinin kapalı kalma süresinden (boşta) daha kısa olduğu varsayılmıştır. Direnç R7, motordan geçen akımın sensörü olarak görev yapar. Motor akımına orantılı olan gerilim düşümü, operasyonel yükseltici U1A tarafından yükseltilir. Bu, ters çevirmeyen bir yükseltici olarak çalışır ve kazancı (K = P2 [Ω] / R8 [Ω] + 1) formülüyle belirlenir. Böylece, U1A'nın çıkışındaki gerilim şu değere sahiptir: Uwy [V] = Uin [V] * K, burada Uin, ters çevirmeyen girişteki gerilimdir. Potansiyometre P2'nin ayarını değiştirerek, motora tam gerilim sağlayan akım eşiğini değiştiririz. Pratikte bu, PCB üzerindeki matkap basıncına duyarlılığın değiştirilmesi anlamına gelir. U1A'nın çıkışındaki voltaj, U1B'nin ters çevirmeyen girişindeki voltajdan daha büyük olduğu sürece, U1B'nin çıkışı düşük seviyeye çekilecektir. D3 diyotundan geçen akım, C1 kapasitörünün döngüsel olarak şarj ve deşarj olmasını önleyecektir.
Jeneratör duracak ve T1 anahtarı açılacak, bu da matkabın maksimum güçte çalışacağı anlamına gelir. Mil yükünü belirlemek için hassas bir karşılaştırıcıya gerek yoktur. Motorun yüksek akım "ataleti" ve U1A'nın elde edilebilir yüksek kazancı nedeniyle, P2 tarafından belirlenen akım eşiğinin aşılması, U1A'nın çıkışının VC'ye yaklaşmasına neden olacaktır. Elbette, U1A'nın çıkışında ara gerilimler oluşabilir, ancak bu kontrolörün çalışmasını önemli ölçüde etkilemeyecektir.
Kondansatör C7, döngüsel açma-kapama anahtarlamasıyla kendini gösteren pozitif elektronik-mekanik geri beslemenin olmadığı bir "güvenli bölge" sağlayarak histerezis oluşturur. Histerezis, filtreler C5 ve C6'nın kapasitanslarından etkilenir. VCC voltajının filtrelenmesi ne kadar iyi olursa, C7'nin kapasitansı o kadar küçük olabilir. Yükün (motor akımının) azaltılması, jeneratörün çalışmasına ve matkabın rölanti moduna geçmesine neden olur. Direnç R2, U1A ve U1B çıkışları arasında önemli akım akışını önler. Bu durum, potansiyometre P1'in sürgüsü en uç konumda (diyot D4'e doğru) olduğunda ortaya çıkabilir.
Devrenin Çalışma Mantığı ve Avantajları:
- Hassas Başlangıç (Boşta Çalışma): Matkap boştayken düşük devirde döner. Bu sayede delik açacağınız noktayı (merkezi) çok daha hassas bir şekilde hedefleyebilirsiniz. Yüksek devirli matkapların uç kaçırma sorununu ortadan kaldırır.
- Otomatik Güç Artışı: Matkap ucunu karta bastırdığınızda motorun çektiği akım artar. Devre bu akım artışını algılar ve PWM (Sinyal Genişlik Modülasyonu) üzerinden motoru tam güce geçirir.
- PWM Kontrolü: LM358 op-amp kullanılarak yapılan PWM kontrolü sayesinde enerji kaybı minimumdur ve motor torku korunur.
Teknik Detaylar:
- Kontrol Ünitesi: LM358 (Çiftli Operasyonel Yükselteç).
- Güç Transistörü: IRF9540 (P-Kanal MOSFET).
- Ayarlar: * P1 Potansiyometresi: Motorun boştaki (yavaş) hızını ayarlar.
- P2 Potansiyometresi: Yük algılama hassasiyetini (ne kadar baskıda tam güce geçeceğini) ayarlar.
- Frekans: Devre yaklaşık 4 kHz frekansında çalışır, bu da motorun verimli ve sessiz çalışmasını sağlar.
Güç kaynağı (J3, J4) terminallerine bağlıdır. D9…D12 diyotları, devreyi hat transformatöründen gelen alternatif akımla beslerken gerekli olan bir doğrultucu köprüsü oluşturur. Filtre, C5 ve C6 kapasitörleri kullanılarak gerçekleştirilir. D2 diyotu, güç kaynağı devrelerinin ayrılmasını sağlayarak, operasyonel amplifikatör U1 için besleme voltajını (VC) filtreleyen C2 ve C3 kapasitörlerinin, yük altında VCC'de geçici bir düşüş sırasında deşarj olmasını önler. (J1, J2) terminallerine bağlı matkap motoru, anahtar görevi gören T1 transistörü tarafından beslenir.
T1, U1B (LM358) operasyonel yükselteci üzerinde uygulanan klasik bir PWM üreteci tarafından kontrol edilir. Sinyal dalga formunun frekansı (~4 kHz), esas olarak P1 ve C1 elemanları tarafından belirlenir. R4 ve R6 dirençleri üzerindeki bölücü, bunu U1'in besleme voltajının yarısına ayarlar. Potansiyometre P1 ve diyotlar D1 ve D4, U1B'nin çıkışından C1 kapasitörünü dönüşümlü olarak şarj edip deşarj ederek üretilen sinyalin PWM katsayısını belirler. Şarj ve deşarj süresi, potansiyometre P1'in direnci ile bir sürgü ve kapasitans C1'in bölünmesiyle belirlenir. U1B'nin çıkışı besleme toprağına yaklaştığında, transistör T1 açılır. Kaynak ve kapı arasına bağlı olan R1 direnci, T1'in "kapanmasını" sağlar. Bu karar, U1B'nin çıkışında elde edilebilecek maksimum voltajın VC'den (~1,5 V) daha düşük olması nedeniyle alınmıştır (IRF9540'ın açık durum voltajı -2 ... -4 V'tur).
PWM sinyal şekli, motor sargılarının endüktansı üzerinden ortalama alınarak oluşturulur ve dönüş hızı uygulanan gerilime doğrusal olarak bağlıdır. Yukarıda açıklanan devre bölümü, motor hızının düzgün bir şekilde ayarlanmasını sağlar. İkinci yükseltici U1A, bir motor akımı "dedektörü" ile donatılmıştır. Açıklama için, transistör T1'in açık kalma süresinin kapalı kalma süresinden (boşta) daha kısa olduğu varsayılmıştır. Direnç R7, motordan geçen akımın sensörü olarak görev yapar. Motor akımına orantılı olan gerilim düşümü, operasyonel yükseltici U1A tarafından yükseltilir. Bu, ters çevirmeyen bir yükseltici olarak çalışır ve kazancı (K = P2 [Ω] / R8 [Ω] + 1) formülüyle belirlenir. Böylece, U1A'nın çıkışındaki gerilim şu değere sahiptir: Uwy [V] = Uin [V] * K, burada Uin, ters çevirmeyen girişteki gerilimdir. Potansiyometre P2'nin ayarını değiştirerek, motora tam gerilim sağlayan akım eşiğini değiştiririz. Pratikte bu, PCB üzerindeki matkap basıncına duyarlılığın değiştirilmesi anlamına gelir. U1A'nın çıkışındaki voltaj, U1B'nin ters çevirmeyen girişindeki voltajdan daha büyük olduğu sürece, U1B'nin çıkışı düşük seviyeye çekilecektir. D3 diyotundan geçen akım, C1 kapasitörünün döngüsel olarak şarj ve deşarj olmasını önleyecektir.
Jeneratör duracak ve T1 anahtarı açılacak, bu da matkabın maksimum güçte çalışacağı anlamına gelir. Mil yükünü belirlemek için hassas bir karşılaştırıcıya gerek yoktur. Motorun yüksek akım "ataleti" ve U1A'nın elde edilebilir yüksek kazancı nedeniyle, P2 tarafından belirlenen akım eşiğinin aşılması, U1A'nın çıkışının VC'ye yaklaşmasına neden olacaktır. Elbette, U1A'nın çıkışında ara gerilimler oluşabilir, ancak bu kontrolörün çalışmasını önemli ölçüde etkilemeyecektir.
Kondansatör C7, döngüsel açma-kapama anahtarlamasıyla kendini gösteren pozitif elektronik-mekanik geri beslemenin olmadığı bir "güvenli bölge" sağlayarak histerezis oluşturur. Histerezis, filtreler C5 ve C6'nın kapasitanslarından etkilenir. VCC voltajının filtrelenmesi ne kadar iyi olursa, C7'nin kapasitansı o kadar küçük olabilir. Yükün (motor akımının) azaltılması, jeneratörün çalışmasına ve matkabın rölanti moduna geçmesine neden olur. Direnç R2, U1A ve U1B çıkışları arasında önemli akım akışını önler. Bu durum, potansiyometre P1'in sürgüsü en uç konumda (diyot D4'e doğru) olduğunda ortaya çıkabilir.
