Как сделать счетчик намотки трансформатора из калькулятора. Электронный счетчик витков для намоточного станка
Вариант 1: ATmega8 + Nokia 5110 LCD + питание 3V
В схеме используются Atmega8-8PU (внешний кварц частотой 8MHz), Nokia 5110 LCD и транзистор для обработки импульсов от геркона. Регулятор напряжения на 3,3V обеспечивает питание для всей цепи.
Все компоненты были смонтированы на макетной плате, включая разъемы для: ISP - программатора (USBAsp), 5110 Nokia LCD, питания (5V, подаваемого на 3.3V - регулятор), геркона, кнопки сброса и 2-контактный разъем, используемый для считывания полярности обмотки двигателя привода станка, чтобы знать, увеличивать или уменьшать счетчик.
Назначение разъемов:
J1: Питание. На разъем поступает 5V и дальше на стабилизатор L7833 для получения напряжения 3,3V, используемого ATmega8 и LCD.
J2: Разъем для ЖК-дисплея, идущий на Nokia 5110 LCD.
J3: Геркон. Вход импульсов для подсчета микроконтроллером.
J4: Разъем полярности. Он должен быть подключен параллельно обмотке двигателя. Схема слежения была расчитана для 12-вольтового двигателя, но ее можно применить под другое напряжение двигателя, регулируя номиналы делителей напряжения, образованные R3-R4 и R5-R6. Если двигатель подключен к прямой полярности, на PD0 будет высокий лог. уровень, если двигатель подключен к обратной полярности, то на PD1 будет высокий лог. уровень. Эта информация используется в коде для увеличения или уменьшения счетчика.
J5: Сброс счетчика. При нажатии кнопки, произойдет обнуление счетчика.
Разъем ISP: это 10-контактный разъем для программатора USBAsp AVR.
Схема устройства
Фото готового устройства
Вариант 2: ATmega8 + 2x16 HD44780 LCD + питание 5V
Некоторые из моих читателей попросили сделать вариант счетчика в котором используется дисплей 2x16 HD44780 (или меньший вариант 1x16). Для этих дисплеев требуется напряжение питания 5V, поэтому стабилизатор на 3,3V не актуален.
Схема устройства
Биты конфигурации микроконтроллера для обоих вариантов: LOW - 0xFF, HIGH - 0xC9.
| Архив для статьи "Счетчик витков для намоточного станка" | |
| Описание:
Исходный код(Си), файлы прошивок для микроконтроллера |
|
| Размер файла: 111.35 KB Количество загрузок: 257 |
Случилось так, что припекло мне трансформатор мотать, всё бы хорошо, да станка только не хватает - от тут и началось! Поиск по интернетам дал некоторые возможные варианты станко-построения, но смущало меня то, что подсчёт витков производится опять же механическим счётчиком, добытым из спидометра или старого магнитофона, а также герконы с калькуляторами. Хм …. На механику, в плане счётчика, у меня не стояло абсолютно, спидометров на разборку у меня нет, лишних калькуляторов тоже. Да и как сказал тов. Serega с РадиоКота : «Хорошие электронщики, зачастую - плохие механики !». Может я и не лучший электронщик - но механик уж точно паршивый.
Посему решил я сварганить электронный счётчик, а всю механическую часть устройства поручить на разработку семейству (благо отец и брат у меня как раз таки асы по части механики).
Прикинув одно место к другому, решил, что 4 разрядов индикаторов мне хватит с головой - это ж не много - не мало, а 10 000 витков. Управлять всем безобразием будет контроллер, вот только любимые ATtiny2313 и ATmega8 мне показалось совершенно не комильфо пихать в такое плевое устройство, задача простая и решать её нужно просто. Поэтому будем пользовать ATtiny13 - наверное, самый «дохлый» МК из тех, что есть в продаже на сегодняшний момент (я не беру PIC-и или MCS-51 - эти я только запрограммировать смогу, а вот программы для них писать не умею). Ног у этой тиньки маловато, ну дык никто не мешает нам сдвиговые регистры к ней прикрутить! В качестве датчика оборотов решил использовать датчик холла.
Набросал схему:
О кнопках сразу не сказал - а куда ж без них! Целых 4 штуки помимо ресета (S1).
S2 - включает режим намотки (режим установлен по умолчанию) - с каждым оборотом оси с катушкой будет увеличивать значение количества витков на 1
S3 - режим смотки, соответственно, с каждым оборотом, будет уменьшать значение на 1. Максимально смотать можно до «0» - в минус сматываться не будет:)
S4 - чтение сохраненной в EEPROM информации.
S5 - запись в EEPROM текущего значения + режим.
Естественно нужно не забывать нажать на кнопку смотки если собираемся сматывать витки, иначе они будут приплюсовываться. Можно было повесить вместо 1 датчика холла - 3 штуки или валкодер и изменить программу контроллера таким образом чтоб он сам выбирал направление вращения, но думаю в данном случае это лишнее.
Теперь не много по схеме:
Как видим, ничего сверхъестественного в ней нет. Питается всё это безобразие от 5В., ток потребляет что-то в районе 85мА.
С датчика холла TLE4905L (можно попробовать и другой воткнуть, я выбирал по принципу «что подешевле и есть в наличии») сигнал поступает на контроллер, генерируется прерывание и изменяется текущее значение, в зависимости от выбранного режима. Контроллер отсылает информацию на сдвиговые регистры, с которых она, в свою очередь, отправляется на семисегментные индикаторы либо на клавиатуру. Семисегментники применял с общим катодом, у меня был сразу квартет в одном корпусе, но желающим никто не мешает прикрутить 2 сдвоенных или 4 одиночных соединив параллельно аноды. Точка на индикаторах не используется, соответственно вывод H (dp) висит в воздухе. Работают индикаторы в динамическом режиме, поэтому сопротивления в R3-R9 номиналом меньше расчётных. На транзисторах VT1-VT4 собраны драйверы для индикаторов. Можно было применить и специализированные микросхемы типа ULN2803, но решил на транзисторах, по той простой причине, что у меня их скопилось - «как грязи», некоторым из них лет больше чем мне.
Кнопки S2-S4 - а-ля матричная клавиатура. «Выходы» кнопок висят на тех же проводниках что и входы регистров, дело в том что после пересылки данных из контроллера в регистры на входах SHcp и Ds может быть сигнал любого уровня, и на содержимое регистров это никак не повлияет. «Входы» кнопок висят на выходах регистров, передача информации происходит примерно следующим образом: сначала контроллер отправляет информацию на регистры для последующей пересылки на индикаторы, затем отправляет информацию для сканирования кнопок. Резисторы R14-R15 необходимы для предотвращения «драки» между ногами регистров/контроллера. Пересылка инфы на индикацию и на сканирование клавы происходит на большой частоте (внутренний генератор в тини13 настроен на 9,6МГц), соответственно как быстро мы не пытались бы нажать и отпустить кнопку, за время нажатия произойдет много срабатываний и соответственно нолик с кнопки побежит на встречу единичке с контроллера. Ну и такая неприятная вещь как дребезг контактов кнопок опять же.
Резисторами R16-R17 подтягиваем нашу клавиатуру к + питания, чтоб во время простоя с выходов клавиатуры на входы контроллера приходила единичка а не Z состояние влекущее ложные срабатывания. Можно было обойтись и без этих резисторов, внутренних pull-up резисторов в МК вполне достаточно, ну да рука у меня не поднялась их убрать - береженного бог бережет.
По схеме вроде бы и все, для заинтересовавшихся привожу список компонентов. Сразу оговорюсь, что номиналы могут отличаться в ту или иную сторону.
IC1 - микроконтроллер ATtiny13, можно применить с литерой V. Распиновка для варианта в SOIC-е такая же как на схеме. Если у кого то возникнет желание применить в корпусе QFN/MLF - тому даташит в руки.
IC2-IC3 - 8-ми разрядные сдвиговые регистры с защелкой на выходе - 74HC595, на макете я использовал в корпусах DIP на плате в готовом устройстве в SOIC-е. Распиновка одинаковая.
IC4 - цифровой однополярный датчик холла TLE4905L. Обвязка по даташиту R2 - 1k2, C2-C3 по 4n7. При установке датчика на станок проверить на какую сторону магнита он реагирует.
C1, C4 и C5 - конденсаторы фильтрующие питание, я ставил по 100n, должны быть установлены, как можно ближе к питающим выводам микросхем.
R1 - резистором подтягиваем ногу ресет к питанию, 300Ом - и далее. Я ставил 1k.
R3-R9 - токоограничительные резисторы для индикаторов. 33 Ом - 100 Ом, чем больше сопротивление, тем соответственно тусклее будут светить.
R10-R13 - ограничивают ток в цепях баз транзисторов. На макете стояли по 510 Ом, в плату вкрутил по 430 Ом.
VT1-VT4 - КТ315 с любыми буквенными индексами, можно заменить на КТ3102, КТ503 и аналоги.
R14-R15 как писалось выше для предотвращения «драки», думаю можно поставить от 1k и выше, но не задирать выше 4k7. При R16-R17 равных 300 Ом, суммарное сопротивление последовательно соединенных резисторов, не должно превышать 5k, в ходе моих экспериментов с повышением сопротивления выше 5k появлялись ложные срабатывания кнопок.
После проверки работы счётчика на макете, настала пора собрать железку в «законченное устройство».
Плату разводил в SL, причем развел скорее всего не оптимально - подгонял под имеющиеся детали, лень мне было на рынок ехать покупать другие. В общем развел, напечатал на прозрачной односторонней пленке Lomond для черно-белых лазерных принтеров. Печатал в негативе, в 2х экземплярах. Негатив - потому как собирался ПП делать с помощью пленочного фоторезиста, а он в свою очередь NEGATIVE. А в 2х экземплярах - чтоб при совмещении получился максимально непрозрачный слой тонера. Нет у меня желания ещё и балон с аэрозолем TRANSPARENT
21
покупать.
Совмещаем фотошаблоны, выставляя "на просвет", чтоб идеально совместились отверстия закрепляем обычным степлером - к этой процедуре нужно подойти ответственно, от неё во многом зависит качество будущей платы.
Теперь надо подготовить фольгированный текстолит. Кто-то трет его мелкой шкуркой, кто-то ластиком, а я, в последнее время, предпочитаю следующие варианты:
1. Если медь не шибко засрата окислами, достаточно её протереть тампоном смоченым в нашатырном спирте - ох и вонючая херня доложу я Вам, не нравится мне это занятие, но зато шустро. Идеально медь блистеть после этого не будет, но окислы спирт смоет и плата протравится.
2. Если же медь загажена порядочно, я её полирую войлочным кругом. Вешаю его на дрель и вуаля. Особо тут усердствовать не надо, пасту ГОИ я не применяю, для последующей протравки достаточно только войлочного круга. Быстро и эффективно.
В общем подготовили - фото выложить не могу, блистит зараза как зеркало и ничего не видно на фотке, фотограф из меня тож паршивый.
Ну да ладно, далее будем накатывать фоторезист.
Надо признать что фоторезист у меня уже вышел и срока годности и к плате собака липнуть отказывается, поэтому приходится предварительно плату греть. Я грею феном, но можно и утюгом. Хорошо бы конечно для этих целей ламинатор иметь, но:
- бабла мне на него теперь жалко
- когда бабла было не жалко было тупо лень:)
На горячую плату накатываем фоторезист, не забыв снять защитную пленку. Стараемся это делать максимально аккуратно, чтоб между платой и фоторезистом небыло воздушных пузырей. Бороться с ними потом - отдельная жопа. Если же пузыри все-таки появились, прокалываю их иглой.
Накатывать можно при любом освещении и не заниматься хернёй вспоминая любителей-фотографов, главное в нашем деле отсутствие солнечных лучей и других источников ультрафиолета.
После накатки, прогреваю плату горячим утюгом через газету, этим лечятся проколотые пузыри, ну и фоторезист прилипает намертво.
Далее накладываем шаблон на плату, здесь плата двухсторонняя, потому шаблон будет с обеих сторон платы. Кладём этот "бутерброд" на лист оргстекла и прижимаем воторым листом сверху. 2 листа нужны для того, чтоб после засветки одной стороны, можно было аккуратно перевернуть плату не сдвинув фотошаблон.
Засвечиваем с другой стороны. Я пользуюсь вот такой лампой:
Засвечиваю с растояния где-то 150мм в течении 7 минут (расстояние и время подбираются экспериментально).
Далее готовим слабый щелочной раствор - чайная ложка кальцинированной соды на пол литра воды. Температура воды - не принципиальна. Размешиваем чтоб растворилась вся сода. Для рук этот раствор не опасен, на ощупь как мыльная вода получается.
Снимаем с нашей платы защитную пленку и кидаем в раствор, после чего активно кисточкой начинаем тереть - но особо не нажимаем, чтоб не посдирать дорожки. Можно конечно и не тереть, но тогда есть вариант смываться фоторезист будет:
- долго
- смоется всё
а нам не то не другое не подходит, посему трем.
получаем что-то похожее:
Промываем плату водой, раствор не выливаем - он нам ещё пригодится. Если в процессе проявки платы какие-то дорожки всёж отслоились либо воздушные пузыри дорожки подпортили, необходимо эти места подретушировать цапонлаком либо специальным маркером. Далее травим плату. Я пользую хлорное железо.
После травления опять промываем плату водой и кидаем обратно в щелочной раствор, чтоб смыть более не нужный фоторезист. Часика хватает.
Далее лудим. Для маленьких плат или шибко ювелирных пользуюсь сплавом Розе, для таки вот плат - тупо паяльником с плоским жалом размазываю олово по плате. Плату в этом случае имеет мысл покрыть флюсом, я пользуюсь обычным спирто-канифольным.
Кому-то может показаться что дорожки вышли не шибко ровными - дорожки вышли ровными:) это издержки метода лужения паяльником, олово не равномерно ложится.
В законченом варианте кнопка сброса отсутствует - ну некуда мне ее было на плате втыкать, итак места мало, а если зависнет МК, значит обесточу и заново включу. Так же появился диод в цепи питания - защита от переполюсовки. Что касается остальных деталек - то использовал только те, что были под рукой, поэтому тут и SMD и обычные корпуса.
На неподвижной части станка крепим датчик, на ось вращения устаналиваем магнит таким образом, чтоб он при вращении проходил в 3-5 мм от датчика. Ну и пользуемся:)
Теперь точно всё, всем спасибо за внимание, а товарищам GP1 и Avreal за помощь в разработке.
В прошлой статье я поделился с Вами, . Толстая проволока наматывалась вручную, так как другим способом в домашних условиях аккуратно уложить виток к витку не представлялось возможным. С меньшим диаметром обмоточного провода можно применить более технологичный способ, что позволит сократить время и усилия при намотке, а так же, что немало важно, изготовление трансформатора не будет отличаться от заводского исполнения. Далее будет описана простая конструкция самодельного намоточного станка, с помощью которого Вы с легкостью сможете намотать катушки, дроссели, силовые и звуковые трансформаторы.
Основание (станина) намоточного станка
Сделать станок для намотки трансформаторов можно из любого прочного легко обрабатываемого материала. Самым подходящим будет: метал, фанера (дерево) или пластмасса. В зависимости от того, что у Вас есть в наличии и с чем Вы любите больше всего работать, можно отдать предпочтение тому или иному материалу.
В основном мастерю самоделки из того, что у меня есть под рукой, так и в этом случае, в завалах барахла под названием «в хозяйстве пригодится» нашлись обрезки из 10 миллиметровой полужесткой пластмассы, которую успешно применил в конструкции намотчика и его элементов.
Изначально, при разработке, необходимо сделать пробный макет, продумать компоновку намотчика, задать себе вопрос, какие необходимые функции должно выполнять устройство. В процессе макетирования легко дополнять и совершенствовать, подгонять размеры, что позволит на выходе получить самый удачный вариант.
По проекту у нас три оси:
Первая ось (намотчик) — на ней будет вращаться наматываемая катушка трансформатора. На одном конце будет крепиться счетчик количества сделанных витков, а на другой стороне привод вращения оси с набором шкивов. Привод может быть ручным в виде закрепленной ручки на оси либо электрическим в виде шагового двигателя.
Вторая ось (укладчик) — на ней будет «бегать» поводок укладчика проволоки, также на оси будет закреплен второй набор шкивов, который через ременную передачу с помощью пассика будет сопрягаться с первым набором шкивов на первой оси.
Третья ось (держатель катушек) – служит опорой для катушки с обмоточным проводом.
На этапе проектирования следует правильно разнести оси между собой, чтобы каркас наматываемой катушки трансформатора не цеплялся за станок и не задевал другую ось, также выбрать высоту расположения катушки с проволокой, чтобы можно было свободно навешивать разные по габаритам катушки. Можно предусмотреть дополнительную ось для смотки-намотки проволоки с катушки на катушку.
По разметке на выбранном материале для станины ножовкой по металлу вырезаем части основания станка (боковины, дно, поперечины), также высверливаем необходимые отверстия. С помощью металлических уголков и саморезов скрепляем все составляющие вместе.
Счетчик оборотов для подсчета витков
Один оборот равен одному витку — так раньше в уме подсчитывал, мотая трансформатор на примитивном приспособлении. С появлением полноценного намоточного станка с предусмотренным счетчиком стало намного проще, но самое важно, что при намотке витков процент на ошибку свелся практически к нулю.
В рассматриваемом намотчике использован механический счетчик УГН-1 (СО-35) от советской аппаратуры. Его можно заменить на велосчетчик или механический счетчик от старого бытового магнитофона, где он отмерял расход ленты. Также можно собрать простой счетчик своими руками, имея только калькулятор, геркон, два провода и магнит.
Разберите калькулятор на два контакта, замыкаемых кнопкой «равно», припаяйте два провода, а на концы проводов запаяйте геркон. Если поднести магнит к геркону, то его пластины внутри стеклянной колбы замкнутся и на калькуляторе произойдет имитация нажатия кнопки. Используя функцию сложения калькулятора 1+1 можно подсчитывать обороты.
Далее закрепляем самодельный диск на первую ось. К диску приклеиваем магнит, а на корпусе станка или кронштейне крепим геркон. Геркон располагаем так, чтобы при обороте диска магнит проходил рядом с герконом и смыкал его контакты.
По такому принципу можно заменить геркон на концевой выключатель, а диск сделать в виде эксцентрика. Диск-эксцентрик, вращаясь своей выпуклой частью, будет нажимать на концевик
Укладчик витков
Укладчик проволоки служит для равномерной намотки, виток к витку, обмоточного провода на каркас изготавливаемого трансформатора или катушки. Плотность намотки зависит от того, с какой скоростью вращаются оси, а так же от диаметра выбранной проволоки. Необходимое соотношение скорости вращения первой и второй оси можно достичь с помощью шкивов и ременной передачи. При работе отлаженного механизма станка происходит одновременное перемещение ролика укладчика с определенным шагом и укладка проволоки на каркас наматываемого трансформатора. В двух словах не объяснить, но при дальнейшем прочтении статьи станет все понятно.
В рассматриваемой конструкции использована шпилька-штанга заводского изготовления М6 с шагом резьбы 1мм. В боковины станины намоточного станка параллельно друг другу закрепляют подшипники в заранее просверленные для них отверстия, далее в них вставляют шпильку. Для наилучшего скольжения смазываем подшипники. На шпильке перемещается направляющий ролик, через который продевается проволока.
Направляющий ролик для укладки проволоки можно изготовить самостоятельно, имея небольшой отрезок П-образного алюминиевого профиля, удлиненную гайку-втулку, соответствующую по резьбе шпильке, и подающий ролик с канавкой посередине.
В П-образном профиле сверлятся отверстия параллельные друг другу. Верхняя пара отверстий — для ролика, а нижняя — для удлиненной гайки. Диаметр верхних отверстий в стенках профиля подбирается по оси, на которой будет закреплен ролик, а нижние на миллиметр больше диаметра резьбы шпильки. Под расстояние между стенками профиля впритирку подгоняется по размеру удлиненная гайка. Затем эта конструкция наворачивается на шпильку укладчика.
Шпилька фиксируется гайками по бокам так, чтобы она могла вращаться без смещений. С одной из сторон оставляется запас шпильки, чтобы на нее накручивать шкивы для сопряжения первой и второй оси.
Два шкива соединены ременной передачей
Оси в намоточном станке соединены между собой системой шкивов различного радиуса. Шкивы, закрепленные на осях, вращаются с помощью ременной передачи. В качестве ремня используется пассик.
— Шкив оси укладчика равен 100мм;
— Шкив на оси с закрепленной катушкой (намотчика) равен толщине необходимой проволоки, помноженной на 100.
Например, для 0,1мм проволоки применим 10 мм шкив на оси намотчика. Для диаметра 0,25 проволоки 25 мм шкив.
По возможности лучше изготовить шкивы с шагом 1 мм и подбирать в процессе намотки, используя данную формулу
Погрешность зависит от точности диаметра изготовленных шкивов и натяжения пассика. Если применить в конструкции в качестве привода шаговый двигатель с шестереночной передачей вместо пассика и точно выпиленных шкивов, то погрешность можно приблизить к нулю.
Теперь расскажу, как сделать шкив своими руками в домашних условиях не обращаясь к токарю. Набор шкивов у меня сделан из того же материала, что и станина намоточного станка. Разметил с помощью циркуля необходимые диаметры шкивов и добавил несколько миллиметров в большую сторону, чтобы проточить канавку для пассика до нужного размера. По контуру разметки просверлены шуруповертом отверстия и прорезаны перегородки между ними. Так набрал необходимое количество заготовок для шкивов. В роли токарного станка у меня была приспособлена ненужная мясорубка «Помощница».
Точно уже не помню, нарезал резьбу на валу двигателя мясорубки либо там оказалась подходящая, но через длинную гайку-втулку была прикручена шпилька. На шпильку через гайки и шайбы прикручивалась заготовка чуть большего диаметра, чем требовался шкив. Включалась мясорубка и ножовкой по металлу/ напильником скруглялись все неровности до круглой формы, а надфилем протачивалась бороздка (канавка) для пассика. В процессе штангенциркулем периодически проверялись диаметры самодельных шкивов.
Составные части намоточного станка и принцип его работы
Элементы намоточного станка собирались неспешно. Почти все было взято от старой советской киноаппаратуры. Подвижные части: ручка, шпильки осей, направляющий ролик — все оснащено подшипниками. Шпильки, гайки, шайбы и уголки были куплены в магазине, торгующем метизами. Потратиться пришлось только на шпильки, длинные гайки и уголки. В остальном все сделано из подручных материалов, имеющихся в наличии.
Для точного подбора плотности намотки проволоки на шпильку укладчика нанизывается набор из нескольких шкивов. Так, в случае не плотной намотки, можно было на один размер перебросить пассик и подогнать скорость вращения осей. Пассик в процессе намотки проволоки перекручивают в зависимости от направления хода намотки по типу формы «Восьмерка» либо прямое расположение пассика. Следует сделать пару десятков пробных витков, чтобы правильно подогнать шкивы под диаметр проволоки.
Из дерева либо другого материала изготавливают основу по форме внутренней части катушки трансформатора и гайками-барашками фиксируется на шпильке. Так же для фиксации катушки можно сделать универсальные удерживающие уголки. Демонстрация работы намоточного станка показана на видео:
[Здесь будет видео процесса намотки трансформатора]
Об Авторе:
Приветствую вас, дорогие читатели! Меня зовут Максим. Я убежден, что почти все можно сделать у себя дома своими руками, уверен, что это под силу каждому! В свободное время люблю мастерить и создавать что-то новое для себя и своих близких. Об этом и многом другом вы узнаете в моих статьях!
Во многих устройствах бытовой техники и промышленной автоматики сравнительно недавних лет выпусков установлены механические счетчики. Они продукцию на конвейере, витки провода в намоточных станках и т. п. В случае выхода из строя найти аналогичный счетчик оказывается непросто, в отремонтировать невозможно ввиду отсутствия запасных частей. Автор предлагает заменить механический счетчик электронным.
Электронный счетчик, разрабатываемый на замену механическому, получается слишком сложным, если строить его на микросхемах малой и средней степени интеграции (например, серий К176, К561). особенно если необходим реверсивный счет. А чтобы сохранить результат при выключенном питании, необходимо предусмотреть резервную батарею питания.
Но можно построить счетчик всего на одной микросхеме - универсальном программируемом микроконтроллере, имеющем в своем составе разнообразные периферийные устройства и способном решать очень широкий круг задач. Многие микроконтроллеры имеют особую область памяти - EEPROM . Записанные в нее (в том числе во время исполнения программы) данные, например, текущий результат счета, сохраняются и после отключения питания.
В предлагаемом счетчике применен микроконтроллер Attiny2313 из семейства AVR фирмы Almel. В приборе реализован реверсивный счет, вывод результата с гашением незначащих нулей на четырехразрядный светодиодный индикатор, хранение результата в EEPROM при выключенном питании. Встроенный в микроконтроллер аналоговый компаратор использован для своевременного обнаружения уменьшения напряжения питания. Счетчик запоминает результат счета при отключении питания, восстанавливая его при включении, и аналогично механическому счетчику снабжен кнопкой обнуления показаний.
Схема счетчика представлена на рисунке. Шесть линий порта В (РВ2- РВ7) и пять линий порта D (PDO, PD1, PD4-PD6) использованы для организации динамической индикации результата счета на светодиодный индикатор HL1. Коллекторными нагрузками фототранзисторов VT1 и VT2 служат встроенные в микроконтроллер и включенные программно резисторы, соединяющие соответствующие выводы микроконтроллера с цепью его питания.
Увеличение результата счета N на единицу происходит в момент прерывания оптической связи между излучающим диодом VD1 и фототранзистором VT1, что создает нарастающий перепад уровня на входе INT0 микроконтроллера. При этом уровень на входе INT1 должен быть низким, т. е. фототранзистор VT2 должен быть освещен излучающим диодом VD2. В момент нарастающего перепада на входе INT1 при низком уровне на входе INT0 результат уменьшится на единицу. Другие комбинации уровней и их перепадов на входах INT0 и INT1 результат счета не изменяют.
По достижении максимального значения 9999 счет продолжается с нуля. Вычитание единицы из нулевого значения дает результат 9999. Если обратный счет не нужен, можно исключить из счетчика излучающий диод VD2 и фототранзистор VT2 и соединить вход INT1 микроконтроллера с общим проводом. Счет будет идти только на увеличение.
Как уже сказано, детектором снижения напряжения питания служит встроенный в микроконтроллер аналоговый компаратор. Он сравнивает нестабилизированное напряжение на выходе выпрямителя (диодного моста VD3) со стабилизированным на выходе интегрального стабилизатора DA1. Программа циклически проверяет состояние компаратора. После отключения счетчика от сети напряжение на конденсаторе фильтра выпрямителя С1 спадает, а стабилизированное еще некоторое время остается неизменным. Резисторы R2-R4 подобраны так. что состояние компаратора в этой ситуации изменяется на противоположное. Обнаружив это, программа успевает записать текущий результат счета в EEPROM микроконтроллера еще до прекращения его функционирования по причине выключения питания. При последующем включении программа прочитает число, записанное в ЕЕРРОМ, и выведет его на индикатор. Счет будет продолжен с этого значения.
Ввиду ограниченного числа выводов микроконтроллера для подключения кнопки SB1, обнуляющей счетчик, использован вывод 13, служащий инвертирующим аналоговым входом компаратора (AIM) и одновременно - "цифровым" входом РВ1. Делителем напряжения {резисторы R4, R5) здесь задан уровень, воспринимаемый микроконтроллером как высокий логический При нажатии на кнопку SB1 он станет низким. На состояние компаратора это не повлияет, так как напряжение на входе AIN0 по-прежнему больше, чем на AIN1.
При нажатой кнопке SB1 программа выводит во всех разрядах индикатора знак "минус", а после ее отпускания начинает счет с нуля. Если при нажатой кнопке выключить питание счетчика, текущий результат не будет записан в EEPROM, а хранящееся там значение останется прежним.
Программа построена таким образом, что ее легко адаптировать к счетчику с другими индикаторами (например, с общими катодами), с другой разводкой печатной платы и т. п. Небольшая коррекция программы потребуется и при использовании кварцевого резонатора на частоту, отличающуюся более чем на 1 МГц от указанной.
При напряжении источника 15 В измеряют напряжение на контактах 12 и 13 панели микроконтроллера относительно общего провода (конт.10). Первое должно находиться в интервале 4...4.5 В, а второе - быть больше 3,5 В, но меньше первого. Далее постепенно уменьшают напряжение источника. Когда оно упадет до 9... 10 В, разность значений напряжения на контактах 12 и 13 должна стать нулевой, а затем поменять знак.
Теперь можно установить в панель запрограммированный микроконтроллер, подключить трансформатор и подать на него сетевое напряжение. Спустя 1,5...2 с нужно нажать на кнопку SB1. На индикатор счетчика будет выведена цифра 0. Если на индикатор ничего не выведено, еще раз проверьте значения напряжения на входах AIN0.AIN1 микроконтроллера. Первое должно быть больше второго.
В радиолюбительской практике, часто возникает необходимость намотать/перемотать различные обмотки трансформаторов, дросселей, реле и др. .
При разработке данного станка, ставились следующие задачи:
1. Малые габариты.
2. Плавный старт шпинделя.
3. Счётчик до 10000 витков (9999).
4. Намотка с автоматической укладкой провода. Шаг укладки (диаметр провода) 0.02 - 0.4мм.
5. Возможность намотки секционных обмоток без перенастройки.
6. Возможность закрепления и намотки каркасов без центрального отверстия.
Рисунок 1.
Внешний вид намоточного станка.
Состав намоточного станка.
1. Подающая бобина (катушка с проводом).
2. Притормаживание (тормозной механизм).
3. Шаговый двигатель центровки бобины.
4. Шариковые мебельные направляющие.
5. Шторка оптических датчиков механизма центровки бобины.
6. Ручка перемещения позиционера на другую секцию при намотке секционных обмоток.
7. Кнопки ручного переключения направления укладки.
8. Светодиоды направления укладки.
9. Шаговый двигатель позиционера.
10. Шторки оптических датчиков границы намотки.
11. Винт позиционера.
12. Шариковые мебельные направляющие.
13. Наматываемая катушка.
14. Двигатель намотки.
15. Счётчик витков.
16. Кнопки настройки.
17. Оптический датчик синхронизации.
18. Регулятор скорости.
Устройство и принцип действия.
Подающий узел.
Подающий узел предназначен для закрепления на нём бобины с проводом, различных величин, и обеспечения натяжения провода.
В него входит механизм крепления бобин и механизм подтормаживания вала.
Рисунок 2.
Подающий узел.
Подтормаживание.
Без подтормаживания подающей бобины, намотка провода на каркасах будет рыхлая и качественной намотки не получится. Войлочная лента «2», тормозит барабан «1». Поворот рычага «3», натягивает пружину «4» - регулировка силы торможения. Для разной толщины провода, настраивается своё притормаживание. Здесь используются готовые детали видеомагнитофона.
Рисунок 3.
Подтормаживающий механизм.
Центровка бобины.
Малые габариты станка и расположение в непосредственной близости, наматываемой катушки и подающей бобины с проводом, потребовали ввести дополнительный механизм центровки подающей бобины.
Рисунок 4, 5.
Центрирующий механизм.
При намотке катушки, провод с бобины воздействует на шторку «5», выполненной виде “вилки” и шаговый двигатель «3», через редуктор с делением 6 и зубчатый ремень, по роликовым направляющим «4», автоматически сдвигает бобину в нужном направлении.
Таким образом, провод всегда находится по центру см. рис 4, рис 5:
Рисунок 6.
Датчики, вид сзади.
Состав и устройство датчиков.
19. Оптические датчики механизма центровки бобины.
5. Шторка перекрывающая датчики механизма центровки бобины.
20. Шторки перекрывающие датчики переключения направления позиционера.
21. Оптические датчики переключения направления позиционера.
Позиционер.
Шторками «20» рис. 6 - выставляется граница намотки. Шаговый двигатель, перемещает механизм укладчика, пока шторка не перекроет один из датчиков «21» рис. 6, после чего меняется направление укладки.
В любой момент можно изменить направление укладки кнопками «1» рис. 7.
Рисунок 7.
Укладчик.
Скорость вращения шагового двигателя «9» рис. 7, синхронизирована с помощью датчика «10», «11» рис 8, с вращением наматываемой катушки и зависит от диаметра провода установленного в меню. Диаметр провода, может быть выставлен 0.02 - 0.4мм. С помощью ручки «8» рис. 7, можно передвинуть весь позиционер в сторону, не изменяя границы намотки. Таким образом, можно намотать другую секцию в многосекционных каркасах.
Рисунок 8.
Оптодатчик.
Состав позиционера и оптодатчика (рис. 7-8).
1. Кнопки ручного переключения направления укладки.
2. Светодиоды направления укладки.
3. Шторки перекрывающие датчики переключения направления позиционера.
4. Линейный подшипник.
5. Капролоновая гайка.
6. Ведущий винт. Диаметр 8мм, шаг резьбы 1,25мм.
7. Шариковые мебельные направляющие.
8. Ручка перемещения позиционера на другую секцию при намотке секционных обмоток.
9. Шаговый двигатель.
10. Оптический датчик синхронизации.
11. Диск, перекрывающий датчик синхронизации. 18 прорезей.
Приёмный узел.
Рисунок 9.
Приёмный узел.
Рисунок 10, 11.
Приёмный узел.
1. Счётчик витков.
2. Коллекторный высокоскоростной двигатель.
3. Шестерня редуктора.
4. Кнопка «сброс счётчика».
5. Регулировка скорости.
6. Включатель «Старт намотки».
7. Крепёж наматываемой катушки.
Вращение наматываемой катушки, производит коллекторный высокооборотный двигатель через редуктор.
Редуктор состоит из трёх шестерён с общим делением 18. Это обеспечивает необходимый вращающий момент на малых оборотах.
Регулировка скорости двигателя, производится изменением питающего напряжения.
Рисунок 12, 13.
Крепление каркаса имеющего отверстие.
Конструкция приёмного узла позволяет закреплять, как каркасы имеющие центральное отверстие, так и каркасы, таких отверстий не имеющие, что хорошо видно на рисунках.
Рисунок 14, 15.
Крепление каркаса не имеющего отверстие.
Электрическая схема.
Рисунок 16.
Электрическая схема намоточного станка.
Всеми процессами станка, управляет микроконтроллер PIC16F877.
Индикация количества витков и диаметра провода, отображается на светодиодном четырёх знаковом индикаторе. При нажатой кнопке «D», отображается диаметр провода, при отжатой количество витков.
Для изменения диаметра провода, нажать кнопку «D» и кнопками «+», «-» изменить значение. Установленное значение автоматически сохраняется в EEPROM. Кнопка «Zerro» - обнуление счётчика. Разъём «ISCP» служит для программирования микроконтроллера.
P.S. Чертежей механической части не существует, потому что устройство изготовлялось в одном экземпляре, и конструкция формировалась в процессе сборки.
В данной конструкции были использованы имеющиеся в разборке элементы и узлы (не имеющие маркировки) от видеомагнитофонов и принтеров.
Ни в коем случае я не настаиваю в точном повторении данной конструкции, а лишь как в использовании каких-либо узлов от неё в своих конструкциях.
Повторение данного устройства возможно опытными радиолюбителями, имеющие навыки работы с механикой и способными изменить конструкцию под свои, имеющиеся механические части.
Механическая часть соответственно, может быть реализована по другому.
Редукторы на двигателях, могут быть и с другим делением.
Критические элементы:
Чтобы программа работала правильно, необходимо соблюсти ряд условий, а именно;
Оптический датчик «17» рис 1. , может быть другой конструкции, но обязательно на 18 отверстий.
Винт позиционера, обязательно с шагом 1,25мм - это стандартный шаг для винта диаметром 8мм.
Шаговый двигатель позиционера 48 шагов/оборот, 7.5 градусов/шаг - это самые распространённые двигатели в оргтехнике.
Демонстрационный ролик работы станка:
Ниже в прикреплении (в архиве) собраны все необходимые файлы и материалы для сборки намоточного станка.
Если по сборке и наладке у кого-то возникнут какие либо вопросы, то задавайте их на форуме. По возможности постараюсь ответить и помочь.
Желаю всем удачи в творчестве и всего наилучшего!
Архив "Намоточный станок"."
