Счётчик SMD компонентов

Автор: *Trigger*
Опубликовано 20.08.2012
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2012!"

Вступление

Однажды мне по причине нехватки места в устройсте пришлось впервые использовать SMD компоненты. Я думал, что это будет первый и последний раз, когда я использую SMD, но не тут-то было. SMD - это как наркотик, один раз попробуешь - и уже не остановишься. Естественно, количество деталей в устройствах стало расти, и в магазине (а я всегда детали пересчитываю прямо в магазине) стало трудно их считать. Тогда у меня появилась идея: сделать переносное устройство с автономным питанием для подсчёта компонентов. Я начал думать, на чём бы его собрать. Ясное дело, что на МК, но на каком? Тут я вспомнил, что у меня в закромах лежит оставшийся от предыдущих проектов ATMega 8535 с выгоревшей аналоговой частью и испорченным портом A. Несмотря на это, ног было ещё очень много, даже слишком много. Но я не особо люблю покупать новое, если есть старое, и поэтому было решено использовать этот МК.

1.1 Принцип подсчёта

Как известно всем, кто когда-либо держал в руках ленту с SMD, по краю ленты расположены отверстия. Причём, диаметр и шаг отверстий, а так же и расстояние от края ленты всегда одно и то же. Нас будет интересовать шаг и расстояние от края. Ниже привожу рисунок, поясняющий расположение отверстий относительно компонентов.

На лентах 1, 2 и 3 отверстия расположены с небольшим сдвигом относительно компонентов. Синими линиями показано сответствие отверстий и компонентов. Маленький красный полукруг справа - это отверстие, которое на самом деле должно быть, но отсутствует, так как лента была отрезана по середине отверстия. В таком случае устройство должно добавлять одно отверстие к числу посчитанных. На ленте 1 на компонент приходится одно отверстие (1 отв/к), на ленте 2 - 2 отв/к, на ленте 3 - 3 отв/к. 
На лентах 4, 5 и 6 отверстия расположены без сдвига относительно компонентов, и добавлять ничего не нужно. На ленте 4 1 отв/к, на ленте 5 - 2 отв/к, на ленте 6 - 3 отв/к. 
Таки образом, в случае со сдвигом число компонентов равно (A+1)/X, где A - число посчитанных отверстий, а X - кол-во отв/к. В случае без сдвига число компонентов можно посчитать по формуле A/X.
Теперь поговорим о счётном узле.

1.2 Счётный узел

Посчитать отверстия... Чем бы это сделать? И тут у меня появилась идея: ну конечно же, оптопарой!

В закромах были найдены оптопара из принтера, кусок фанеры, жесть и эпоксидка.
Конструкцию счётного узла можно видеть на следующих фотографиях:







На них также показан принцип прохождения ленты.
Приклеивать оптопару к фанере советую не сразу, а только после настройки высоты оптической оси.
Удобнее всего это делать при помощи фотоаппарата. Как известо, матрица фотоаппарата "видит" вместе с видимым спектром ещё и ИК спектр. 



Вставив ленту в приклеенную направляющюю и подключив светодиод оптопары через резистор 150 Ом к +5В, двигаем оптопару в прорези так, чтобы точка с наибольшей интенсивностью света оказалась на одном уровне с центрами отверстий. После настройки оптопару нужно осторожно приклеить, не изменяя её положения.

1.3 Электронная часть

Привожу схему первого варианта устройства на ATMega8535:



Поясню принцип работы формирователя сигнала:
При открытом оптическом канале сигнал с оптопары через RC цепь поступает на базу транзистора Q5, открывая его. В результате на входе триггера Шмитта U3:A появляется уровень, близкий к низкому, и на МК поступает лог. 1. При закрывании оптического канала транзистор закрывается и на входе ТШ пояляется лог. 1, в результате чего на его выходе будет лог. 0.

Часть схемы на компараторе U4:A  отвечает за индикацию заряда батареи. Когда напряжение на аккумуляторе становится ниже порога срабатывания, горит красный светодиод D4, а когда выше - зелёный D3.

Многим читателям, наверное, покажется, что для такой простой цели, как подсчёт деталей, использовать 40-ногий МК - это слишком жирно. Поэтому был разработан второй вариант схемы и прошивки с МК ATTiny2313.
Вот он:

1.4 Налаживание и детали

Поговорим о деталях. Резисторы, кроме R13, 0,125Вт (SMD 0805), а R13 - 2Вт, конденсаторы керамические,транзисторы можно заменить на любые маломощные соответствующей проводимости. Индикатор с общим анодом, был выдран из стиральной машины. Питание от никель-кадмиевого аккумулятора 4,8В 600мАч. Стабилитроны любые маломощные на 2,4В.
Налаживание устройства сводится к подбору номинала С2 для нормального подсчёта при средней скорости прохождения ленты и настройке порога срабатывания индикатора заряда. Аккумулятор от устройства отключается, и питание подаётся от регулируемого лабораторного блока питания. Напряжение постепенно понижают с 5 вольт до 3 и каждые 0,2-0,3В проверяют работоспособность устройства путём нескольких попыток посчитать детали. Как только устройство перестаёт давать правильные показания, напряжение повышают на 0,3В и вращением подстроечного резистора RV1 добиваются зажигания красного светодиода. На этом налаживание устройства завершено.

1.5 Управление

Кнопками "+" и "-" устанавливают кол-во отверстий на компонент (оно показывается в самом левом разряде индикатора). Кнопка "Reset/+1", как видно из названия, имеет двойную функцию. Если на индикаторе ноль компонентов (число компонентов показывается во 2, 3 и 4 разрядах слева), то эта кнопка имеет функцию "+1". При её нажатии зажигается или погасает светодиод D1. Если он горит, то включен режим прибавления одного отверстия (для лент со сдвигом), а если погашен - этот режим выключен и можно считать детали в лентах без сдвига. Если же в момент нажатия кнопки на индикаторе не ноль, то функия её будет "Reset" и показания обнулятся. Устройство умеет считать компоненты от 0 до 999 при кол-ве отверстий на компонент от 1 до 9.

2.1 Зарядное устройство

Поскольку в усройстве стоит аккумулятор, его нужно заряжать. Ниже привожу схему зарядного устройства, основанную на стабилизаторе тока отсюда: https://radiokot.ru/circuit/power/charger/04/

При нажатии на кнопку "Пуск" напряжение питания подаётся на компаратор на LM234. Если напряжение на аккумуляторе ниже установленного порога срабатывания, то на выходе ОУ появляется напряжение питания, открывается транзистор Q1 и подаёт напряжение на обмотку реле и светодиод. Реле своими контактами блокирует кнопку, и последующее её отпускание ни к чему не приводит. Светодиод зажигается. Начинается зарядка. Как только напряжение на аккумуляторе достигнет порога срабатывания, на выходе ОУ появится 0 В, транзистор закроется, обесточив обмотку реле. Схема перейдёт в исходное состояние. 

Все резисторы, кроме R1, мощностью 0,25Вт, а R1 - 2Вт. Транзистор - любой NPN, с током коллектора больше тока, потребляемого реле. Само реле с обмоткой на 12В. Стабилитрон любой маломощный на 2,4В. Блок питания 9В 850мА, при небольшом потребляемом токе его напряжение будет 12-13В. Этого достаточно для включения реле. Зарядный ток равен 1,2/R1=120мА.
Налаживание устройства состоит в настройке порога срабатывания. Подают питание и измеряют напряжение на выв.3 ОУ. Потом питание отключают и подают на выход ЗУ 5,5В. Подстроечным резистором RV1 устанавливают на выв. 2 ОУ ранее измеренное напряжение. При первом включении измеряют зарядный ток в течении всего процесса зарядки. Он не должен превышать установленный больше, чем на 60%.

3.1 Сборка

Фотографии процесса сборки.

Сначала, как всегда, на макетке:


Тут виден корпус от беспроводной точки доступа D-Link:





Перемычки на плате - это результат ошибки при разводке.


Первая примерка.




Собрано:


Зарядник на макетке в корпусе из мыльницы.




Работает, зараза!


Чуть не забыл, фьюзы для ATMega8535

И для ATTiny2313

Удачи в сборке!

Ниже файлы прошивки. 

Файлы:
01.hex - Прошивка для ATTiny2313
02.hex - Прошивка для ATMega8535

Все вопросы в Форум.