專利名稱：電動(dòng)工具無觸點(diǎn)無級(jí)調(diào)速開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種無觸點(diǎn)無級(jí)調(diào)速開關(guān)，可用于各類電動(dòng)工具，達(dá)到非電接觸地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速之目的。
經(jīng)查閱有關(guān)文獻(xiàn)和資料，未見國(guó)內(nèi)外有這方面的報(bào)告。這種無觸點(diǎn)的電子無級(jí)調(diào)速開關(guān)性能明顯優(yōu)于國(guó)外電動(dòng)工具上所采用的有觸點(diǎn)的電子無級(jí)調(diào)速開關(guān)。
目前市場(chǎng)的各類國(guó)產(chǎn)電動(dòng)工具多為單速，在一些使用場(chǎng)合極不便利。進(jìn)口的電動(dòng)工具有采用電子無級(jí)調(diào)速的(如日立10VC、D10V1手電鉆等)。其結(jié)構(gòu)如市售的調(diào)光臺(tái)燈一樣，用一只炭膜電位器改變雙向可控硅的導(dǎo)通角來調(diào)速的。
而眾所周知，炭膜電位器的壽命有限，極易因滑動(dòng)觸點(diǎn)不可靠而使調(diào)速失靈。電動(dòng)工具往往使用在各種復(fù)雜、惡劣的工作場(chǎng)合，因此采用有觸點(diǎn)的電位器來調(diào)速的電子開關(guān)具有結(jié)構(gòu)上不可克服的、致使的薄弱點(diǎn)。市售的采用電位器調(diào)速的進(jìn)口電動(dòng)工具，據(jù)銷售商店、用戶、電動(dòng)工具維修點(diǎn)普遍反映，調(diào)速開關(guān)的電位器常會(huì)損壞。目前國(guó)內(nèi)有青島第四儀器廠等少數(shù)幾個(gè)廠家仿造日本的這類電子調(diào)速開關(guān)。
本實(shí)用新型的目的是要解決電動(dòng)工具有觸點(diǎn)調(diào)速的弊病，使電子調(diào)速開關(guān)達(dá)到正常使用下永不損壞。
本實(shí)用新型的核心構(gòu)造是采用磁敏位移傳感器來實(shí)現(xiàn)電轉(zhuǎn)換。在開關(guān)按柄末端上鑲上一塊永久磁鐵，當(dāng)按動(dòng)開關(guān)手柄時(shí)，磁鐵就跟著一起移動(dòng)。在固定的位置上有一個(gè)能檢測(cè)磁場(chǎng)的霍爾元件，隨著磁鐵的移近，霍爾元件輸出電勢(shì)增大。經(jīng)放大器放大后，得到一個(gè)跟按柄位移成比例的電壓信號(hào)。這樣就構(gòu)成了一個(gè)無觸點(diǎn)的“電子電位器”，再通過觸發(fā)同步電路配合，去控制可控硅的導(dǎo)通角。于是用手指按動(dòng)開關(guān)上的手柄，電動(dòng)工具的電機(jī)就可從停止開始，無級(jí)調(diào)到最高速度。
電動(dòng)工具上，安裝開關(guān)的容積有限，要求電子調(diào)速開關(guān)必需小型化。目前國(guó)產(chǎn)電動(dòng)工具大多是全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)，這就要求電子調(diào)速開關(guān)與目前標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)械開關(guān)在外形結(jié)構(gòu)和安裝尺寸上能夠互換。本實(shí)用新型的電子調(diào)速開關(guān)采用了獨(dú)特的電子線路，以最少的元件、最緊湊的幾何結(jié)構(gòu)，做到了能和通用的機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)互換，并且同樣備有開態(tài)鎖定功能。


圖1是本實(shí)用新型的電子線路。
無觸點(diǎn)電子電位器與觸發(fā)、同步線路巧妙地結(jié)合為一體。當(dāng)主可控硅SCR2未導(dǎo)通時(shí)，同步電壓(即市電)加在由D1～D4組成的全橋兩交流輸入端，全橋正負(fù)端得到180°同一方向上的正弦半波電壓，經(jīng)R1、R2降壓，D5削波后提供同步的直流電壓給霍爾元件H和運(yùn)算放大器A。運(yùn)算放大器A輸出電壓經(jīng)三極管T轉(zhuǎn)換成恒流源對(duì)電容C充電。一旦電容C上的電壓上升到雙向二極管D6的導(dǎo)通電壓，小可控硅SCR1導(dǎo)通，于是主可控硅SCR2的控制極和陽(yáng)極形成通路，迫使主可控硅SCR2導(dǎo)通。磁鐵離霍爾元件越近，恒流源電流越大，電容C充電時(shí)間越短，主可控硅SCR2的導(dǎo)通角越大，從而電機(jī)轉(zhuǎn)速越快。
圖2、圖3是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖。
圖2、圖3中永久磁鐵1安置于手柄后端，霍爾元件2及電子線路板置于永久磁鐵的下方。當(dāng)手指壓下開關(guān)按柄時(shí)，磁鐵隨按柄向下移動(dòng)，接近霍爾元件，霍爾元件檢測(cè)出磁鐵靠近時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化，霍爾元件輸出的磁鐵位移信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器、同步觸發(fā)電路控制可控硅的導(dǎo)通角，以致可以方便而無接觸地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
圖2用于新式塑殼電動(dòng)工具，圖3用于老式仿蘇金屬殼電動(dòng)工具。
圖、圖3所示的兩種結(jié)構(gòu)，電子部分全都密閉在塑料外殼中，既安全可靠，又能適應(yīng)各種電動(dòng)工具。
本實(shí)用新型的電子線路能提供很大的觸發(fā)電流，主可控硅SCR2的容量不受限。推而廣之，選用大電流的可腔硅，就可用于更大功率調(diào)壓的場(chǎng)合和自動(dòng)控制反饋系統(tǒng)中。
本人曾在五年前，在自用的6mm手電鉆上安裝了這個(gè)開關(guān)，經(jīng)受了各種考驗(yàn)，如有時(shí)電鉆在打眼時(shí)，不小心鉆頭給物件咬死，這時(shí)電機(jī)電流迅速增大到起動(dòng)電流，開關(guān)仍然安然無恙。直到目前還是很正常的工作。
本實(shí)用新型的無觸點(diǎn)無級(jí)調(diào)速開關(guān)，經(jīng)受從－20℃到＋70℃溫度考驗(yàn)，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)都可正常工作，開關(guān)按柄的動(dòng)作位置漂移量很小。
本實(shí)用新型的無觸點(diǎn)無級(jí)調(diào)速開關(guān)的造價(jià)是低廉的，批量生產(chǎn)的材料費(fèi)約15元人民幣，是電動(dòng)工具所能接受的，如能部分地取代傳統(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)，就能為國(guó)家節(jié)省大量的用于制造觸點(diǎn)的貴金屬白銀。
本實(shí)用新型的無觸點(diǎn)無級(jí)調(diào)速開關(guān)由于性能上優(yōu)于國(guó)外有觸點(diǎn)的無級(jí)調(diào)速開關(guān)，如我國(guó)的電動(dòng)工具采用了，還可為我國(guó)的電動(dòng)工具這類機(jī)電產(chǎn)品打入國(guó)際市場(chǎng)增加優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求1.一種用于各類電動(dòng)工具的無觸點(diǎn)無級(jí)調(diào)速開關(guān)，由位移傳感器、可控硅觸發(fā)同步電路制成，其特征是用永久磁鐵、霍爾元件和運(yùn)算放大器構(gòu)成磁敏位移傳感器；非電接觸地控制可控掛的導(dǎo)通角。
2.由權(quán)利要求1所所述的無觸點(diǎn)無級(jí)調(diào)速開關(guān)，其特征是永久磁鐵安置于開關(guān)手柄內(nèi)端上。
專利摘要一種用于電動(dòng)工具，能和原開關(guān)在安裝尺寸上互換的無觸點(diǎn)無級(jí)調(diào)速開關(guān)，是采用磁敏位移傳感技術(shù)，由位移傳感器，可控硅觸發(fā)同步電路制成，其特征是用永久磁鐵，霍爾元件和運(yùn)算放大器構(gòu)成磁敏位移傳感器，非電接觸地調(diào)節(jié)電動(dòng)工具電機(jī)轉(zhuǎn)速。克服了那種采用電位器制成的電動(dòng)工具電子調(diào)速開關(guān)因電位器的壽命有限和滑動(dòng)觸點(diǎn)接觸不可靠而存在的致命弱點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜。
文檔編號(hào)H03K17/94GK2069181SQ90212190
公開日1991年1月9日 申請(qǐng)日期1990年5月2日 優(yōu)先權(quán)日1990年5月2日
發(fā)明者邵正賢 申請(qǐng)人:邵正賢