Як зробити лічильник намотування трансформатора з калькулятора. Електронний лічильник витків для намотувального верстата

Варіант 1: ATmega8 + Nokia 5110 LCD + живлення 3V

У схемі використовують Atmega8-8PU (зовнішній кварц частотою 8MHz), Nokia 5110 LCD і транзистор для обробки імпульсів від геркона. Регулятор напруги на 3,3V забезпечує живлення для всього кола.

Всі компоненти були змонтовані на макетній платі, включаючи роз'єми для: ISP - програматора (USBAsp), 5110 Nokia LCD, живлення (5V, що подається на 3.3V - регулятор), геркона, кнопки скидання та 2-контактний роз'єм, що використовується для зчитування полярності обмотки двигуна приводу верстата, щоб знати, збільшувати або зменшувати лічильник.

Призначення роз'ємів:
J1: Харчування. На роз'єм надходить 5V і далі на стабілізатор L7833 для отримання напруги 3,3V, використовуваного ATmega8 та LCD.
J2: Гніздо РК-екрана Nokia 5110 LCD.
J3: Геркон. Вхід імпульсів для підрахунку мікроконтролерів.
J4: Роз'єм полярності. Він повинен бути підключений паралельно до обмотки двигуна. Схема стеження була розрахована для 12-вольтового двигуна, але її можна застосувати під іншу напругу двигуна, регулюючи номінали дільників напруги, утворені R3-R4 та R5-R6. Якщо двигун підключений до прямої полярності, на PD0 буде висока балка. рівень, якщо двигун підключений до зворотної полярності, то PD1 буде високий лог. рівень. Ця інформація використовується в коді для збільшення або зменшення лічильника.
J5: Скидання лічильника. При натисканні кнопки відбудеться обнулення лічильника.
Роз'єм ISP: це 10-контактний роз'єм для програматора USBAsp AVR.

Схема пристрою

Фото готового пристрою

Варіант 2: ATmega8 + 2x16 HD44780 LCD + живлення 5V

Деякі з моїх читачів попросили зробити варіант лічильника, в якому використовується дисплей 2x16 HD44780 (або менший варіант 1x16). Для цих дисплеїв потрібна напруга живлення 5V, тому стабілізатор на 3,3V не є актуальним.

Схема пристрою

Біти конфігурації мікроконтролера для обох варіантів: LOW – 0xFF, HIGH – 0xC9.

Архів для статті "Лічильник витків для намотувального верстата"
Опис: Вихідний код(Сі), файли прошивок для мікроконтролера
Розмір файла: 111.35 KB Кількість завантажень: 257

Сталося так, що припекло мені трансформатор мотати, все б добре, та верстата тільки не вистачає – від тут і почалося! Пошук по інтернетах дав деякі можливі варіанти верстато-побудови, але бентежило мене те, що підрахунок витків проводиться знову ж таки механічним лічильником, здобутим зі спідометра або старого магнітофона, а також геркони з калькуляторами. Хм …. На механіку, у плані лічильника, у мене не стояло абсолютно, спідометрів на розбирання у мене немає, зайвих калькуляторів теж. Та й як сказав тов. Seregaз РадіоКота: « Хороші електронники, найчастіше - погані механіки!». Може я і не найкращий електронник - але механік точно паршивий.

Тому вирішив я зварганити електронний лічильник, а всю механічну частину пристрою доручити на розробку сімейству (благо батько і брат у мене саме аси в частині механіки).

Прикинувши одне місце до іншого, вирішив, що 4 розрядів індикаторів мені вистачить з головою - це не багато - не мало, а 10 000 витків. Управляти всім неподобством буде контролер, ось тільки улюблені ATtiny2313 і ATmega8 мені здалося зовсім не комільфо пхати в такий пльовий пристрій, завдання просте і вирішувати її потрібно просто. Тому будемо користувати ATtiny13 - напевно, найдохліший МК з тих, що є у продажу на сьогоднішній момент (я не беру PIC-і або MCS-51 - ці я тільки запрограмувати зможу, а ось програми для них писати не вмію). Ніг у цієї тиньки замало, ну ніхто не заважає нам зсувні регістри до неї прикрутити! Як датчик оборотів вирішив використовувати датчик холу.

Накидав схему:

Про кнопки відразу не сказав - а куди ж без них! Цілих 4 штуки крім ресета (S1).

S2 - включає режим намотування (режим встановлено за замовчуванням) - з кожним оборотом осі з котушкою буде збільшувати значення витків на 1
S3 - режим змотування, відповідно, з кожним оборотом, буде зменшувати значення на 1. Максимально змотати можна до «0» - мінус змотуватися не буде:)
S4 - читання збереженої в EEPROM інформації.
S5 - запис EEPROM поточного значення + режим.

Природно потрібно не забувати натиснути на кнопку смотування, якщо збираємося змотувати витки, інакше вони приплюсовуватимуться. Можна було повісити замість 1 датчика холу - 3 штуки або валкодер і змінити програму контролера таким чином, щоб він сам вибирав напрямок обертання, але думаю в даному випадку це зайве.

Тепер небагато за схемою:
Як бачимо, нічого надприродного у ній немає. Живиться все це неподобство від 5В., Струм споживає щось в районі 85мА.

З датчика холу TLE4905L (можна спробувати і інший встромити, я вибирав за принципом «що дешевше і є в наявності») сигнал надходить на контролер, генерується переривання та змінюється поточне значення, залежно від вибраного режиму. Контролер відсилає інформацію на зсувні регістри, з яких вона, своєю чергою, вирушає на семисегментні індикатори чи клавіатуру. Семисегментники застосовував із загальним катодом, у мене був одразу квартет в одному корпусі, але бажаючим ніхто не заважає прикрутити 2 здвоєні або 4 одиночні з'єднавши паралельно аноди. Крапка на індикаторах не використовується, відповідно висновок H (dp) висить у повітрі. Працюють індикатори в динамічному режимі, тому опори R3-R9 номіналом менше розрахункових. На транзисторах VT1-VT4 зібрано драйвери для індикаторів. Можна було застосувати і спеціалізовані мікросхеми типу ULN2803, але вирішив на транзисторах, з тієї простої причини, що у мене їх скупчилося - як бруду, деяким з них років більше ніж мені.

Кнопки S2-S4 – а-ля матрична клавіатура. "Виходи" кнопок висять на тих же провідниках як і входи регістрів, справа в тому, що після пересилання даних з контролера в регістри на входах SHcp і Ds може бути сигнал будь-якого рівня, і на вміст регістрів це ніяк не вплине. «Входи» кнопок висять на виходах регістрів, передача інформації відбувається приблизно так: спочатку контролер відправляє інформацію на регістри для подальшого пересилання на індикатори, потім відправляє інформацію для сканування кнопок. Резистори R14-R15 необхідні для запобігання бійкам між ногами регістрів/контролера. Пересилання інформації на індикацію і на сканування клави відбувається на великій частоті (внутрішній генератор в тині13 налаштований на 9,6 МГц), відповідно як швидко ми не намагалися б натиснути і відпустити кнопку, за час натискання відбудеться багато спрацьовувань і відповідно нулик з кнопки побіжить на зустріч одиниці з контролера. Ну і така неприємна річ як брязкіт контактів кнопок знову ж таки.

Резисторами R16-R17 підтягуємо нашу клавіатуру до живлення, щоб під час простою з виходів клавіатури на входи контролера приходила одиниця, а не Z стан, що тягне помилкові спрацьовування. Можна було обійтися і без цих резисторів, внутрішніх pull-up резисторів у МК цілком достатньо, ну та рука у мене не піднялася їх прибрати – береженого бог береже.

За схемою начебто й усе, для тих, хто зацікавився, наводжу список компонентів. Відразу зазначу, що номінали можуть відрізнятися в той чи інший бік.

IC1 - мікроконтролер ATtiny13, можна застосувати з літерою V. Розпинування для варіанта в SOIC-і така ж як на схемі. Якщо у когось виникне бажання застосувати в корпусі QFN/MLF - тому даташит до рук.
IC2-IC3 - 8-ми розрядні зсувні регістри з клямкою на виході - 74HC595, на макеті я використовував у корпусах DIP на платі в готовому пристрої в SOIC-і. Розпинування однакове.
IC4 – цифровий однополярний датчик холу TLE4905L. Обв'язка по датасіту R2 - 1k2, C2-C3 по 4n7. При встановленні датчика на верстат перевірити, на який бік магніту він реагує.
C1, C4 і C5 - конденсатори фільтруючі живлення, я ставив по 100n, повинні бути встановлені, якомога ближче до живильних висновків мікросхем.
R1 – резистором підтягуємо ногу ресет до живлення, 300Ом – і далі. Я встановлював 1k.
R3-R9 - струмообмежувальні резистори для індикаторів. 33 Ом - 100 Ом, чим більше опір, тим відповідно тьмяніше світитимуть.
R10-R13 - обмежують струм у ланцюгах баз транзисторів. На макеті стояли по 510 Ом, у плату вкрутив по 430 Ом.
VT1-VT4 - КТ315 з будь-якими буквеними індексами, можна замінити на КТ3102, КТ503 та аналоги.
R14-R15 як писалося вище для запобігання "бійки", думаю можна поставити від 1k і вище, але не задирати вище 4k7. При R16-R17 рівних 300 Ом, сумарний опір послідовно з'єднаних резисторів не повинен перевищувати 5k, в ході моїх експериментів з підвищенням опору вище 5k з'являлися помилкові спрацьовування кнопок.

Після перевірки роботи лічильника на макеті, настав час зібрати залізницю в «закінчений пристрій».

Плату розводив у SL, причому розвів швидше за все не оптимально - підганяв під наявні деталі, ліньки мені було на ринок їхати купувати інші. Загалом розвів надрукував на прозорій односторонній плівці Lomond для чорно-білих лазерних принтерів. Друкував у негативі, у 2-х примірниках. Негатив - бо збирався ПП робити за допомогою плівкового фоторезиста, а він у свою чергу NEGATIVE. А в 2-х примірниках - щоб при поєднанні вийшов максимально непрозорий шар тонера. Немає в мене бажання ще й балон із аерозолем TRANSPARENT 21 купувати.

Поєднуємо фотошаблони, виставляючи "на просвіт", щоб ідеально поєдналися отвори закріплюємо звичайним степлером - до цієї процедури потрібно підійти відповідально, від неї багато в чому залежить якість майбутньої плати.

Тепер треба підготувати фольгований текстоліт. Хтось трет його дрібною шкіркою, хтось гумкою, а я, останнім часом, віддаю перевагу наступним варіантам:
1. Якщо мідь не дуже засрата окислами, досить її протерти тампоном змоченим у нашатирному спирті - ох і смердюча херня доповім я Вам, не подобається мені це заняття, але зате спритно. Ідеально мідь блищати після цього не буде, але оксид спирт змиє і плата протруїться.
2. Якщо мідь загажена порядно, я її полірую повстяним колом. Вішаю його на дриль та вуаля. Особливо тут старатися не треба, пасту ГОІ я не застосовую, для подальшого протравлення достатньо тільки повстяного кола. Швидко та ефективно.
Загалом підготували - фото викласти не можу, блищить зараза як дзеркало і нічого не видно на фотці, фотограф з мене паршивий.

Ну та гаразд, далі будемо накочувати фоторезист.
Треба визнати, що фоторезист у мене вже вийшов і термін придатності і до плати собака липнути відмовляється, тому доводиться попередньо гріти плату. Я грію феном, але можна і праскою. Добре було б звичайно для цих цілей ламінатор мати, але:
- бабла мені на нього тепер шкода
- коли бабла було не шкода було тупо ліньки:)

На гарячу плату накочуємо фоторезист, не забувши зняти захисну плівку. Намагаємося це робити максимально акуратно, щоб між платою та фоторезистом не було повітряних бульбашок. Боротися з ними потім – окрема дупа. Якщо ж бульбашки таки з'явилися, проколюю їх голкою.
Накочувати можна за будь-якого освітлення і займатися херней згадуючи любителів-фотографів, головне у нашій справі відсутність сонячних променів та інших джерел ультрафіолету.
Після накатки, прогріваю плату гарячою праскою через газету, цим лікуються проколоті бульбашки, та й фоторезист прилипає намертво.

Далі накладаємо шаблон на плату, тут плата двостороння, тому шаблон буде по обидва боки плати. Кладемо цей бутерброд на лист оргскла і притискаємо вторим листом зверху. Два листи необхідні для того, щоб після засвічення однієї сторони, можна було акуратно перевернути плату не зрушивши фотошаблон.
Засвічуємо з іншого боку. Я користуюсь ось такою лампою:

Засвічую з відстані десь 150мм протягом 7 хвилин (відстань і час підбираються експериментально).

Далі готуємо слабкий лужний розчин – чайна ложка кальцинованої соди на півлітра води. Температура води – не важлива. Розмішуємо, щоб розчинилася вся сода. Для рук цей розчин не небезпечний, на дотик як мильна вода виходить.

Знімаємо з нашої плати захисну плівку і кидаємо в розчин, після чого активно пензликом починаємо терти - але особливо не натискаємо, щоб не здерти доріжки. Можна звісно і не терти, але тоді є варіант змиватися фоторезист буде:
- довго
- змиється все
а нам чи то не інше не підходить, тому трьом.
отримуємо щось схоже:

Промиваємо плату водою, розчин не виливаємо - він нам ще знадобиться. Якщо в процесі прояву плати якісь доріжки все-таки відшарувалися або повітряні бульбашки доріжки зіпсували, потрібно ці місця підретушувати цапонлаком або особливим маркером. Далі труїмо плату. Я користуюсь хлорним залізом.

Після травлення знову промиваємо плату водою і кидаємо назад в лужний розчин, щоб змити не потрібний фоторезист. Годинник вистачає.

Далі лудимо. Для маленьких плат або дуже ювелірних користуюся сплавом Розе, для таки плат - тупо паяльником з плоским жалом розмазую олово по платі. Плату в цьому випадку має думку покрити флюсом, я користуюся звичайним спирто-каніфольним.

Комусь може здатися що доріжки вийшли не дуже рівними - доріжки вийшли рівними:) це витрати методу лудіння паяльником, олово не рівномірно лягає.

У закінченому варіанті кнопка скидання відсутня - ну нікуди мені її було на платі встромляти, тож місця мало, а якщо зависне МК, значить знеструмлю і заново включу. Так само з'явився діод у ланцюзі живлення – захист від переполюсування. Що стосується решти деталей - то використовував лише ті, що були під рукою, тому тут і SMD, і звичайні корпуси.

На нерухомій частині верстата кріпимо датчик, на вісь обертання встановлюємо магніт таким чином, щоб він при обертанні проходив 3-5 мм від датчика. Ну і користуємось:)

Тепер точно все, дякую всім за увагу, а товаришам GP1і Avrealза допомогу у розробці.

Минулої статті я поділився з Вами, . Товстий дріт намотувався вручну, так як іншим способом в домашніх умовах акуратно укласти виток до витка неможливо. З меншим діаметром обмотувального дроту можна застосувати технологічніший спосіб, що дозволить скоротити час і зусилля при намотуванні, а так само, що немало важливо, виготовлення трансформатора не відрізнятиметься від заводського виконання. Далі буде описана проста конструкція саморобного намотувального верстата, за допомогою якого Ви з легкістю зможете намотати котушки, дроселі, силові та звукові трансформатори.

Основа (станина) намотувального верстата

Зробити верстат для намотування трансформаторів можна з будь-якого міцного матеріалу, що легко обробляється. Найкращим буде: метал, фанера (дерево) або пластмаса. Залежно від того, що у Вас є в наявності і з чим Ви любите найбільше працювати, можна віддати перевагу тому чи іншому матеріалу.

В основному майструю саморобки з того, що у мене є під рукою, так і в цьому випадку, у завалах барахла під назвою «в господарстві знадобиться» знайшлися обрізки з 10 міліметрової напівжорсткої пластмаси, яку успішно застосував у конструкції намотника та його елементів.

Спочатку, при розробці, необхідно зробити пробний макет, продумати компонування намотчика, поставити собі питання, які необхідні функції має виконувати пристрій. У процесі макетування легко доповнювати та удосконалювати, підганяти розміри, що дозволить на виході отримати найвдаліший варіант.

За проектом у нас три осі:

Перша вісь (намотчик) — на ній обертатиметься котушка трансформатора, що намотується. На одному кінці кріпиться лічильник кількості зроблених витків, а з іншого боку привід обертання осі з набором шківів. Привід може бути ручним у вигляді закріпленої ручки на осі або електричним у вигляді крокового двигуна.

Друга вісь (укладач) — на ній «бігатиме» повідець укладача дроту, також на осі буде закріплений другий набір шківів, який через пасову ремень буде сполучатися з першим набором шківів на першій осі.

Третя вісь (тримач котушок) – служить опорою для котушки з обмотувальним дротом.

На етапі проектування слід правильно рознести осі між собою, щоб каркас котушки трансформатора, що намотується, не чіплявся за верстат і не зачіпав іншу вісь, також вибрати висоту розташування котушки з дротом, щоб можна було вільно навішувати різні за габаритами котушки. Можна передбачити додаткову вісь для змотування дроту з котушки на котушку.

По розмітці на вибраному матеріалі для станини ножівкою по металу вирізаємо частини основи верстата (боковини, дно, поперечки), також висвердлюємо необхідні отвори. За допомогою металевих куточків та саморізів скріплюємо всі складові разом.

Лічильник оборотів для підрахунку витків

Один оборот дорівнює одному витку - так раніше в умі підраховував, мотаючи трансформатор на примітивному пристосуванні. З появою повноцінного намотувального верстата з передбаченим лічильником стало набагато простіше, але найважливіше, що при намотуванні витків відсоток на помилку звівся практично до нуля.

У намотчику, що розглядається, використаний механічний лічильник УГН-1 (СО-35) від радянської апаратури. Його можна замінити велолічильником або механічним лічильником від старого побутового магнітофона, де він відміряв витрату стрічки. Також можна зібрати простий лічильник своїми руками, маючи лише калькулятор, геркон, два дроти та магніт.

Розберіть калькулятор на два контакти, що замикаються кнопкою «рівно», припаяйте два дроти, а на кінці дротів запаяйте геркон. Якщо піднести магніт до геркона, його пластини всередині скляної колби замкнуться і на калькуляторі відбудеться імітація натискання кнопки. Використовуючи функцію складання калькулятора 1+1, можна підраховувати оберти.

Далі закріплюємо саморобний диск на першу вісь. До диска приклеюємо магніт, а на корпусі верстата чи кронштейні кріпимо геркон. Геркон маємо в своєму розпорядженні так, щоб при обороті диска магніт проходив поряд з герконом і змикав його контакти.

За таким принципом можна замінити геркон на кінцевий вимикач, а диск зробити як ексцентрика. Диск-ексцентрик, обертаючись своєю опуклою частиною, натискатиме на кінцевик

Укладач витків

Укладач дроту служить для рівномірного намотування, виток до витка, обмотувального дроту на каркас трансформатора, що виготовляється, або котушки. Щільність намотування залежить від того, з якою швидкістю обертаються осі, а також від діаметра обраного дроту. Необхідне співвідношення швидкості обертання першої та другої осі можна досягти за допомогою шківів та ремінної передачі. При роботі налагодженого механізму верстата відбувається одночасне переміщення ролика укладача з певним кроком та укладання дроту на каркас трансформатора, що намотується. У двох словах не пояснити, але за подальшого прочитання статті стане все зрозуміло.

У даній конструкції використана шпилька-штанга заводського виготовлення М6 з кроком різьблення 1мм. У боковини станини намотувального верстата паралельно один одному закріплюють підшипники в заздалегідь просвердлені для них отвори, далі в них вставляють шпильку. Для найкращого ковзання змащуємо підшипники. На шпильці переміщається напрямний ролик, через який протягується дріт.

Направляючий ролик для укладання дроту можна виготовити самостійно, маючи невеликий відрізок П-подібного алюмінієвого профілю, подовжену гайку-втулку, що відповідає по різьбленню шпильці, і ролик, що подає з канавкою посередині.

У П-подібному профілі свердляться паралельні отвори один одному. Верхня пара отворів – для ролика, а нижня – для подовженої гайки. Діаметр верхніх отворів у стінках профілю підбирається по осі, на якій буде закріплений ролик, а нижні на міліметр більше за діаметр різьблення шпильки. Під відстань між стінками профілю впритул підганяється за розміром подовжена гайка. Потім ця конструкція навертається на шпильку укладача.

Шпилька фіксується гайками з боків так, щоб вона могла обертатися без зміщень. З однієї зі сторін залишається запас шпильки, щоб на неї накручувати шківи для сполучення першої та другої осі.

Два шківи з'єднані ремінною передачею

Осі в намотувальному верстаті з'єднані між собою системою шківів різного радіусу. Шківи, ​​закріплені на осях, обертаються за допомогою ремінної передачі. Як ремень використовується пасик.

- Шків осі укладача дорівнює 100мм;

- Шків на осі із закріпленою котушкою (намотчика) дорівнює товщині необхідного дроту, помноженого на 100.

Наприклад, для 0,1мм дроту застосуємо 10 мм шків на осі намотника. Для діаметра 0,25 дроту 25 мм шків.

По можливості краще виготовити шківи з кроком 1 мм і підбирати в процесі намотування, використовуючи цю формулу

Похибка залежить від точності діаметра виготовлених шківів та натягу пасика. Якщо застосувати в конструкції в якості приводу кроковий двигун з шестеренковою передачею замість пасика і випиляних шківів, то похибку можна наблизити до нуля.

Тепер розповім, як зробити шків своїми руками в домашніх умовах не звертаючись до токаря. Набір шківів у мене зроблений з того ж матеріалу, що й станина намотувального верстата. Розмітив за допомогою циркуля необхідні діаметри шківів і додав кілька міліметрів у велику сторону, щоб проточити канавку для пасика до потрібного розміру. По контуру розмітки просвердлені шуруповерт отвори і прорізані перегородки між ними. Так набрав необхідну кількість заготовок для шківів. У ролі токарного верстата у мене була пристосована непотрібна м'ясорубка «Помічниця».

Точно вже не пам'ятаю, нарізав різьблення на валу двигуна м'ясорубки або там виявилася підходяща, але через довгу втулку гайку була прикручена шпилька. На шпильку через гайки та шайби прикручувалась заготівля трохи більшого діаметру, ніж був потрібен шків. Включалася м'ясорубка і ножівкою по металу/ напилком округлялися всі нерівності до круглої форми, а надфілем проточувалася борозенка (канавка) для пасика. У процесі штангенциркулем періодично перевірялися діаметри саморобних шківів.

Складові частини намотувального верстата та принцип його роботи

Елементи намотувального верстата збиралися повільно. Майже все було забрано від старої радянської кіноапаратури. Рухливі частини: ручка, шпильки осей, напрямний ролик - все оснащене підшипниками. Шпильки, гайки, шайби та куточки були куплені в магазині, що торгує металовиробами. Потратитися довелося лише на шпильки, довгі гайки та куточки. В іншому все зроблено з підручних матеріалів, наявних.

Для точного підбору щільності намотування дроту на шпильку укладача нанизується набір кількох шківів. Так, у разі не щільного намотування, можна було на один розмір перекинути пасик і підігнати швидкість обертання осей. Пасик у процесі намотування дроту перекручують залежно від напрямку ходу намотування на кшталт форми «Вісімка» чи пряме розташування пасика. Слід зробити кілька десятків пробних витків, щоб правильно підігнати шківи під діаметр дроту.

З дерева чи іншого матеріалу виготовляють основу формою внутрішньої частини котушки трансформатора і гайками-барашками фіксується на шпильці. Так само для фіксації котушки можна зробити універсальні куточки, що утримують. Демонстрація роботи намотувального верстата показана на відео:

[Тут буде відео процесу намотування трансформатора]

Про автора:

Вітаю вас, дорогі читачі! Мене звати Максим. Я переконаний, що майже все можна зробити вдома своїми руками, впевнений, що це під силу кожному! У вільний час люблю майструвати та створювати щось нове для себе та своїх близьких. Про це та багато іншого ви дізнаєтесь у моїх статтях!

У багатьох пристроях побутової техніки та промислової автоматики порівняно недавніх років випусків встановлені механічні лічильники. Вони продукцію на конвеєрі, витки дроту в намотувальних верстатах і т. п. У разі виходу з ладу знайти аналогічний лічильник виявляється непросто, відремонтувати неможливо через відсутність запасних частин. Автор пропонує замінити механічний лічильник електронним.

Електронний лічильник, що розробляється на заміну механічному, виходить занадто складним, якщо будувати його на мікросхемах малого та середнього ступеня інтеграції (наприклад, серій К176, К561). особливо якщо потрібний реверсивний рахунок. А щоб зберегти результат при вимкненому живленні, необхідно передбачити резервну батарею живлення.

Але можна побудувати лічильник всього на одній мікросхемі - універсальному програмованому мікроконтролері, що має у своєму складі різноманітні периферійні пристрої та здатний вирішувати дуже широке коло завдань. Багато мікроконтролерів мають особливу область пам'яті - EEPROM. Записані в ній (у тому числі під час виконання програми) дані, наприклад, поточний результат рахунку, зберігаються і після вимкнення живлення.

У пропонованому лічильнику застосовано мікроконтролер Attiny2313із сімейства AVR фірми Almel. У приладі реалізований реверсивний рахунок, виведення результату з гасінням незначних нулів на чотирирозрядний індикатор, зберігання результату в EEPROMпри вимкненому живленні. Вбудований в мікроконтролер аналоговий компаратор використано для своєчасного виявлення зменшення напруги живлення. Лічильник запам'ятовує результат рахунку при відключенні живлення, відновлюючи його при включенні, і аналогічно механічному лічильнику має кнопку обнулення показань.

Схема лічильника представлена ​​малюнку. Шість ліній порту (РВ2-РВ7) і п'ять ліній порту D (PDO, PD1, PD4-PD6) використані для організації динамічної індикації результату рахунку на світлодіодний індикатор HL1. Колекторними навантаженнями фототранзисторів VT1 і VT2 служать вбудовані мікроконтролер і включені програмно резистори, що з'єднують відповідні висновки мікроконтролера з ланцюгом його живлення.

Збільшення результату рахунку N на одиницю відбувається в момент переривання оптичного зв'язку між діодом випромінюючим VD1 і фототранзистором VT1, що створює наростаючий перепад рівня на вході INT0 мікроконтролера. При цьому рівень на вході INT1 повинен бути низьким, тобто фототранзистор VT2 повинен бути освітлений діодом випромінюючим VD2. У момент наростаючого перепаду на вході INT1 за низького рівня на вході INT0 результат зменшиться на одиницю. Інші комбінації рівнів та їх перепадів на входах INT0 та INT1 результат рахунку не змінюють.

Після досягнення максимального значення 9999 рахунок триває з нуля. Віднімання одиниці з нульового значення дає результат 9999. Якщо зворотний рахунок не потрібен, можна виключити з лічильника випромінюючий діод VD2 і фототранзистор VT2 і з'єднати вхід мікроконтролера INT1 із загальним проводом. Рахунок йтиме лише на збільшення.

Як уже сказано, детектором зниження напруги живлення служить вбудований в мікроконтролер аналоговий компаратор. Він порівнює нестабілізовану напругу на виході випрямляча (діодного мосту VD3) із стабілізованим на виході інтегрального стабілізатора DA1. Програма циклічно перевіряє стан компаратора. Після відключення лічильника від мережі напруга на конденсаторі фільтра випрямляча С1 спадає, а стабілізований деякий час залишається незмінним. Резистори R2-R4 підібрані так. що стан компаратора у цій ситуації змінюється протилежне. Виявивши це, програма встигає записати поточний результат рахунку в EEPROM мікроконтролера ще до припинення його функціонування через вимкнення живлення. При наступному включенні програма прочитає число, записане в ЕЕРРОМ, та виведе його на індикатор. Рахунок буде продовжено з цього значення.

Зважаючи на обмежену кількість висновків мікроконтролера для підключення кнопки SB1, що обнулює лічильник, використаний висновок 13, що служить аналоговим інвертуючим входом компаратора (AIM) і одночасно - "цифровим" входом РВ1. Дільником напруги (резистори R4, R5) тут заданий рівень, що сприймається мікроконтролером як високий логічний. При натисканні на кнопку SB1 він стане низьким. На стан компаратора це не вплине, тому що напруга на вході AIN0, як і раніше, більша, ніж на AIN1.

При натиснутій кнопці SB1 програма виводить у всіх розрядах індикатора знак мінус, а після її відпускання починає рахунок з нуля. Якщо при натиснутій кнопці вимкнути живлення лічильника, поточний результат не буде записаний в EEPROM, а значення, що зберігається там, залишиться колишнім.

Програма побудована таким чином, що її легко адаптувати до лічильника з іншими індикаторами (наприклад, із загальними катодами), з іншим розведенням друкованої плати і т.п. від вказаної.

При напрузі джерела 15 вимірюють напругу на контактах 12 і 13 панелі мікроконтролера щодо загального дроту (конт.10). Перше має перебувати в інтервалі 4...4.5, а друге - бути більше 3,5, але менше першого. Далі поступово зменшують напругу джерела. Коли воно впаде до 9... 10, різниця значень напруги на контактах 12 і 13 повинна стати нульовою, а потім поміняти знак.

Тепер можна встановити панель запрограмований мікроконтролер, підключити трансформатор і подати на нього мережну напругу. Через 1,5...2 с потрібно натиснути кнопку SB1. На індикатор лічильника буде виведена цифра 0. Якщо на індикатор нічого не виведено, перевірте ще раз значення напруги на входах AIN0.AIN1 мікроконтролера. Перше має бути більше за друге.

У радіоаматорській практиці часто виникає необхідність намотати/перемотати різні обмотки трансформаторів, дроселів, реле та ін.
При розробці даного верстата ставилися такі завдання:

1. Малі габарити.
2. Плавний старт шпинделя.
3. Лічильник до 10000 витків (9999).
4. Намотування з автоматичним укладанням дроту. Крок укладання (діаметр дроту) 0.02 – 0.4мм.
5. Можливість намотування секційних обмоток без переналаштування.
6. Можливість закріплення та намотування каркасів без центрального отвору.

Малюнок 1.
Зовнішній вигляд намотувального верстата.

Склад намотувального верстата.

1. Бобіна, що подає (котушка з проводом).
2. Пригальмовування (гальмівний механізм).
3. Кроковий двигун центрування бобіни.
4. Кулькові меблеві напрямні.
5. Шторка оптичних датчиків механізму центрування бобіни.
6. Ручка переміщення позиціонера в іншу секцію при намотуванні секційних обмоток.
7. Кнопки ручного перемикання напряму укладання.
8. Світлодіоди напряму укладання.
9. Кроковий двигун позиціонера.
10. Шторки оптичних датчиків межі намотування.
11. Гвинт позиціонера.
12. Кулькові меблеві напрямні.
13. котушка, що намотується.
14. Двигун намотування.
15. Лічильник витків.
16. Кнопки налаштування.
17. Оптичний датчик синхронізації.
18. Регулятор швидкості.

Пристрій та принцип дії.

Вузол, що подає.

Вузол, що подає, призначений для закріплення на ньому бобіни з проводом, різних величин, і забезпечення натягу проводу.
У нього входить механізм кріплення бобін та механізм підгальмовування валу.

Малюнок 2.
Вузол, що подає.

Підгальмовування.

Без підгальмовування бобіни, що подає, намотування проводу на каркасах буде пухка і якісної намотування не вийде. Повстяна стрічка «2», гальмує барабан «1». Поворот важеля "3", натягує пружину "4" - регулювання сили гальмування. Для різної товщини дроту налаштовується своє пригальмовування. Тут використовують готові деталі відеомагнітофона.

Малюнок 3.
Підгальмовуючий механізм.

Центрівка бобіни.

Малі габарити верстата і розташування в безпосередній близькості, котушки, що намотується, і подає бобіни з проводом, зажадали ввести додатковий механізм центрування подавальної бобіни.

Малюнок 4, 5.
Центрувальний механізм.

При намотуванні котушки, провід з бобіни впливає на шторку "5", виконаній вигляді "вилки" і кроковий двигун "3", через редуктор з розподілом 6 і зубчастий ремінь, по роликовим напрямним "4", автоматично зсуває бобіну в потрібному напрямку.
Таким чином, провід завжди знаходиться по центру див. рис 4, рис 5:

Малюнок 6.
Датчики, заднього виду.

Склад та пристрій датчиків.

19. Оптичні датчики механізму центрування бобіни.
5. Шторка, що перекриває датчики механізму центрування бобіни.
20. Шторки, що перекривають датчики перемикання напрямку позиціонера.
21. Оптичні датчики перемикання напряму позиціонера.

Позиціонер.

Шторками "20" рис. 6 - виставляється межа намотування. Кроковий двигун переміщує механізм укладача, поки шторка не перекриє один із датчиків «21» рис. 6, після чого змінюється напрям укладання.
У будь-який момент можна змінити напрямок укладання кнопками «1» рис. 7.

Малюнок 7.
Укладач.

Швидкість обертання крокового двигуна 9 рис. 7, синхронізована за допомогою датчика «10», «11» рис 8, з обертанням котушки, що намотується, і залежить від діаметра проводу встановленого в меню. Діаметр дроту може бути виставлений 0.02 - 0.4мм. За допомогою ручки "8" рис. 7, можна пересунути весь позиціонер убік, не змінюючи межі намотування. Таким чином, можна намотати іншу секцію у багатосекційних каркасах.

Малюнок 8.
Оптодатчик.

Склад позиціонера та оптодатника (рис. 7-8).

1. Кнопки ручного перемикання напряму укладання.
2. Світлодіоди напряму укладання.
3. Шторки, що перекривають датчики перемикання напрямку позиціонера.
4. Лінійний підшипник.
5. Капролонова гайка.
6. Провідний гвинт. Діаметр 8мм, крок різьблення 1,25мм.
7. Кулькові меблеві напрямні.
8. Ручка переміщення позиціонера в іншу секцію при намотуванні секційних обмоток.
9. Кроковий двигун.
10. Оптичний датчик синхронізації.
11. Диск, який перекриває датчик синхронізації. 18 прорізів.

Приймальний вузол.

Малюнок 9.
Приймальний вузол.

Малюнок 10, 11.
Приймальний вузол.

1. Лічильник витків.
2. Колекторний високошвидкісний двигун.
3. Шестерня редуктора.
4. Кнопка "скидання лічильника".
5. Регулювання швидкості.
6. Вмикач «Старт намотування».
7. Кріплення котушки, що намотується.

Обертання котушки, що намотується, виробляє колекторний високооборотний двигун через редуктор.
Редуктор складається з трьох шестерень із загальним розподілом 18. Це забезпечує необхідний крутний момент на малих оборотах.
Регулювання швидкості двигуна, проводиться зміною напруги живлення.

Малюнок 12, 13.
Кріплення каркаса, що має отвір.

Конструкція приймального вузла дозволяє закріплювати як каркаси, що мають центральний отвір, так і каркаси, таких отворів не мають, що добре видно на малюнках.

Малюнок 14, 15.
Кріплення каркаса, що не має отвір.

Електрична схема.

Малюнок 16.
Електрична схема намотувального верстата.

Усіми процесами верстата керує мікроконтролер PIC16F877.
Індикація кількості витків та діаметра дроту відображається на світлодіодному чотирьох знаковому індикаторі. При натиснутій кнопці «D», відображається діаметр дроту, при відтиснутій кількість витків.
Для зміни діаметра дроту, натиснути кнопку «D» та кнопками «+», «-» змінити значення. Встановлене значення автоматично зберігається в EEPROM. Кнопка "Zerro" - обнулення лічильника. Роз'єм "ISCP" служить для програмування мікроконтролера.

P.S. Креслень механічної частини не існує, тому що пристрій виготовлявся в одному примірнику, і конструкція формувалася в процесі збирання.
У цій конструкції були використані наявні в розбиранні елементи та вузли (що не мають маркування) від відеомагнітофонів та принтерів.
У жодному разі я не наполягаю у точному повторенні даної конструкції, а лише як у використанні будь-яких вузлів від неї у своїх конструкціях.
Повторення даного пристрою можливе досвідченими радіоаматорами, що мають навички роботи з механікою і здатними змінити конструкцію під свої механічні частини.
Механічна частина відповідно, то, можливо реалізована інакше.
Редуктори на двигунах можуть бути і з іншим розподілом.

Критичні елементи:

Щоб програма працювала правильно, необхідно дотриматись низки умов, а саме;
Оптичний датчик «17» рис 1. може бути іншої конструкції, але обов'язково на 18 отворів.
Гвинт позиціонера, обов'язково з кроком 1,25 мм - це стандартний крок для гвинта діаметром 8 мм.
Кроковий двигун позиціонера 48 кроків/оборот, 7.5 градусів/крок - це найпоширеніші двигуни в оргтехніці.

Демонстраційний ролик роботи верстата:

Нижче в прикріпленні (в архіві) зібрані всі необхідні файли та матеріали для складання намотувального верстата.
Якщо по збиранню та налагодженню у когось виникнуть якісь питання, то ставте їх на форумі. По можливості постараюся відповісти та допомогти.

Бажаю всім удачі у творчості та всього найкращого!

Архів "Намотковий верстат"."