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 построения, но смущало меня то, что подсчёт витков производится опять же механическим счётчиком, добытым из спидометра или старого магнитофона, либо геркон + калькулятор. 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 другого ресурса: «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:
и собрал на макетке:
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.
Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только
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.
Исключён фрагмент. Наш журнал существует на пожертвования читателей. Полный вариант этой статьи доступен только
После проверки работы счётчика на макете, настала пора собрать железку в «законченное устройство». Развел плату, вытравил, запаял детальки и получил следующее:
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.
Вот вроде и все, в конце статьи архив со схемой/печаткой прошивкой.
Кстати насчёт прошивки, на плате не предусмотрен разъём для программирования в целях экономии места. Прошивал по SPI протоколу примерно так:
пробовал программаторы, HVProg, AVR910 и USBAsp – все прошили контроллер без проблем. После прошивки имеет смысл нажать кнопку записи, чтоб записать в EEPROM начальные значения. Если этого не сделать, а нажать клавишу чтения то на индикаторах можем увидеть все что угодно - кто знает что там в памяти было раньше?
Конечный результат:
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, ждем критику:)
Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи - помоги мне!
--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов,
главный редактор журнала «Датагор»
Исходники прошивки:
▼
🕗 04/03/10 ⚖️ 3,62 Kb ⇣ 254
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 н
улей 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.
Еще если кто будет собирать счётчик на Atiny2313 без кварца,
Фьюзы я запрограммировал так
исходник ASM
Прошивка
Для всех радиолюбителей, либо энтузиастов увлекающихся звуковоспроизводящей аппаратурой, намоточный станок является крайне востребованным оборудованием. Такие устройства используются для намотки однослойных и многослойных катушек цилиндрического типа для трансформаторов.
В данной статье мы изучим устройство и принцип работы намоточного станка, а также рассмотрим пошаговую инструкцию, следуя которой вы сможете сделать такое оборудование своими руками.
Намоточный станок незаменим при производстве однотипных изделий. Существует два вида таких агрегатов — автоматические и ручные, при этом последние в промышленной сфере практически не распространены из-за ограниченной функциональности.
Однако габаритные размеры, большой вес и стоимость автоматических намотчиков делают их неприменимыми в быту, поэтому для дома лучше обзавестись ручным станком. Стандартная конструкция такого устройства состоит из следующих элементов:
Принцип действия такого устройства предельно прост — вращение ручки приводит к намотке на вращающийся каркас проволоки либо кабеля, за равномерность намотки отвечает направляющая укладчика, которая перемещает проволоку в горизонтальной плоскости.
Контроль количества витком может выполняться как визуально, так и с помощью специальных счетчиков, простейшим из которых является обычный велосипедный одометр. В более продвинутых станках в качестве счетчика используется специальный магнитно-герконовый датчик.
Среди промышленных намоточных агрегатов повсеместной популярностью пользуется станок для намотки кабеля СРН-05М3. Данная модель была запущена в эксплуатацию еще во времена СССР, и с тех пор хорошо себя зарекомендовала благодаря высокой надежности и производительности. На вторичном рынке СРН-05М3 можно найти за 15-20 тыс. рублей.
СРН-05М3 выполнен в корпусе из чугуна, вес оборудования составляет 80 кг, габариты — 877*840*142 см. Станок позволяет наматывать однослойные, двухслойные и тороидальные катушки в режиме автоматической укладки. Минимальный диаметр кабеля — 0.05 мм, максимальный — 0.5 мм. Агрегат комплектуется однофазным электромотором типа УЛ-62, мощность которого составляет 0.18 кВт. Наибольшая скорость вращения при намотке — 5100 об/мин.
Для бытовой эксплуатации лучшим выбором будет ручной станок NZ-1 (Китай). Несмотря на страну происхождения NZ-1 является достаточно надежным и функциональным оборудованием. Агрегат предназначен для наматывания катушек диаметром до 150 мм, с максимальной шириной не более 100 мм. Коэффициент передаточного отношения составляет 1:08 в быстром режиме намотки и 1:0.1 в медленном. Максимальная скорость — не более 1000 об/мин.
NZ-1 укомплектован счетчиком витков механического типа. Корпус выполнен из металла, опорная станина — из чугуна. Станок оснащен шкивом, что позволяет подключаться к нему электродвигатель через ременную передачу и работать в автоматическом режиме. Стоимость такого оборудования варьируется в пределах 4-5 тыс. рублей.
Представленный в данном разделе статьи станок для намотки кабеля позволяет работать с катушками на квадратном, круглом и прямоугольном каркасе с диагональю до 200 мм, его можно будет комплектовать разными шкивами, что позволит менять шаг намотки в пределах 0.3-3.2 мм.
Приведенная схема демонстрирует каркас станка. Для сборки станины используются металлические листы толщиной 15 мм (для основания) и 5 мм (для боковых участков). Экономия на толщине металла не приветствуется, так как она ведет к уменьшению веса агрегата и, как следствие, ухудшению его устойчивости.
Вам потребуется вырезать заготовки станины (размеры соблюдаются) и просверлить в них два сквозных отверстия, затем боковушки привариваются к пластине основания. В нижнее отверстие нужно смонтировать 2 подшипника, в верхнее — втулки под вал вращения.
В качестве вала можно использовать пруток гладкой арматуры 12 мм, которую предварительно нужно отшлифовать и покрасить. Для втулки укладчика можно брать пруток диаметром 10 мм, по всей длине которого нарезается резьба стандарта М12*1,0.
Шкивы лучше вытачивать тройные, однако учитывайте, что их совокупная толщина не должна превышать 20 мм. При большей толщине потребуется дополнительно увеличивать длину валов на аналогичный размер. Указанная в схеме комбинация шкивов позволяет применять 54 разных шага намотки. Если вам необходимо работать с проводами диаметром менее 0.31 мм, потребуется дополнительный шкив 12/16/20 мм, с ним вы сможете наматывать провода 0.15 мм.
Для сооружения ручного привода вам потребуется крупноразмерная шестерня и рукоять, которые фиксируются посредством цангового зажима на верхнем валу. Благодаря использованию цанги вы сможете при необходимости прервать намотку фиксировать ручку, тем самым препятствуя разматыванию катушки.
Счетчик витков для намоточного станка делается из обычного калькулятора. Также вам потребуется магнит с герконовым датчиком (можно купить в любом магазине радиотехники), выводы которых необходимо присоединить к контактам калькулятора на кнопке «=».
И так, оборудование готово, как же на нем работать? Чтобы установить каркас для намотки необходимо выдвинуть из посадочного гнезда верхний вал на длину, равную длине оправы. Далее на вал монтируется правый диск и оправка катушки, поверх которой надевается сама катушка. На следующем этапе устанавливается левый диск и навинчивается гайка, после чего все устанавливается в первоначальную позицию.
В отверстие на верхнем валу размещается гвоздик и производится центровка оправы, после которой каркас зажимается гайкой. Дальнейшие операции выполняются в следующей последовательности:
Поскольку данное оборудование имеет предельно простое устройство, в котором отсутствует какой-либо контроллер управления намоточным станком, в процессе работы вам потребуется постоянно следить за катушкой и при необходимости поправлять кабель на каркасе вручную.
Если вы хотите сделать станок более функциональным, потребуется усложнить конструкцию добавив в нее контроллер. Это позволит автоматизировать рабочий процесс, однако для полностью механической укладки в пару к контроллеру необходимо установить шаговый двигатель (подойдет обычный 24-вольтовый привод, работающий в режиме 44-60 шагов на оборот). Силовые транзисторы к данному комплекту подбираются исходя из характеристик мотора. В качестве контроллера оптимально подойдет прибор АТмега8, купить который можно за 150-200 рублей.
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 н
улей 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.
Когда счетчик успешно запущен, остается проверить правильность счета, поочередно затеняя фототранзисторы непрозрачной для ИК лучей пластиной. Для большей контрастности индикаторы желательно закрыть светофильтром из красного органического стекла.
Еще если кто будет собирать счётчик на Atiny2313 без кварца,
Фьюзы я запрограммировал так
Понадобилось мне в один прекрасный день намотать катушки, и сразу же возник вопрос как считать витки, а в уме считать не хотелось. Вот и пришла мысль соорудить счетчик из калькулятора.
Для этого понадобился лежавший без дела китайский калькулятор, кнопка, пара проводков и изготовленный из куска пластика кулачек для нажатия на кнопку.
Над так называемым «станком» прошу не смеяться: я катушки наматываю редко, даже не знаю, когда это будет в следующий раз. Поэтому собрал всё на скорую руку и не стал городить что-то грандиозное.
Пара уголков, стержень с резьбой, гайки, шайбы разных размеров - всё это в изобилии в ближайшем магазине крепежа по очень демократичным ценам.
Стержень с каркасом катушки свободно вращается в отверстиях уголков.
Очевидное усовершенствование для регулярного применения - напрашивается геркон вместо механической кнопки и магнит на кулачке. Получим бесконтактный датчик оборотов.
Изготовленный пластиковый кулачок и обнаруженная тактовая кнопка.
Провода подпаиваем к выводам кнопки [=] (их нужно найти и зачистить на калькуляторе),
а другие концы на кнопку.
В итоге получается вот такая конструкция
