НАМОТОЧНЫЙ СТАНОК

Автор: ELcat
Опубликовано 21.07.2015
Создано при помощи КотоРед.

Здравствуйте, товарищи!

Снова за окном дождь и холодный ветер. Странное какое-то лето у нас в этом году. Уж чего в нём только не было: и невыносимая жара, и радиоактивные осадки, порождаемые лесными пожарами в Чернобыльской зоне отчуждения, и едкий смог от пожара на нефтебазе под Киевом, и похолодание до 14… Как бы к концу ещё снегом не «порадовало»?
Ну а я, пользуясь случаем небольшого отпуска, хочу поделиться с вами ещё одной полезной конструкцией.

Данный станочек позволяет без особых усилий наматывать миниатюрные дроссели и трансформаторы, обладает множеством полезных функций, прост в изготовлении и не содержит дефицитных компонентов. Собрать такой станочек под силу даже новичку!

Что умеет данный станок?
Мотать и считать витки! Счётчик станочка умеет вести как инкрементный (+1), так и декрементный (-1) счёт от 0 до 9999. Таким образом счёт витков производится как в направлении намотки, так и в обратном, если, например, необходимо отмотать лишнее. Станочек позволяет устанавливать скорость намотки (скорость вращения двигателя) и производит плавный разгон при пуске. Имеет два режима работы: режим свободной намотки - пуск и останов производятся пользователем; и полуавтомат - намотка заранее установленного количества витков со снижением скорости вдвое за 10 витков до окончания намотки и последующей автоматической остановкой. Кроме того станочек не теряет значение счётчика при случайном перебое питания, а все режимы и установки хранятся в энергонезависимой памяти.

И так, из чего же он состоит?
За основу станочка взята часть механизма микролифта компьютерного CD/DVD привода, который выдвигает деку для диска. Идея использовать данный узел заимствована у пользователя Shodan, за что ему отдельная благодарность. Находим ненужный привод, разбираем, снимаем шестерни, чтобы не повредить, и аккуратно отпиливаем нужную нам часть.

Дорабатываем полученный узел установкой оптического датчика. Для этого нам понадобятся ИК светодиод и сдвоенный фототранзистор, которые можно взять из старой компьютерной мышки шарикового типа. Данные элементы на плате имеют обозначения «LED» и «Q» соответственно.

 Кто уже успел избавиться от подобного хлама – не отчаивайтесь. Эти же элементы иногда встречаются и в новых оптических мышках в качестве энкодера колеса скроллинга. Данные ИК фототранзисторы работают на высокоомную нагрузку и потому чувствительны к электромагнитным помехам, а так же световым пульсациям, создаваемым люминесцентными лампами. Потому для повышения помехозащищённости их желательно поместить в экран и подключение к плате выполнить экранированным проводом.

Для удобства крепления и дальнейшей настройки оформим фототранзистор в оптическую головку, для чего приклеим его с помощью суперклея на «Г»-образное пластиковое основание, выпиленное из того же CD привода. Будьте внимательны, так как у фототранзистора только одна чувствительная сторона и её нельзя пачкать клеем. Далее из медной фольги вырезаем экран и закрепляем суперклеем на фотоголовке. С помощью кусочка тонкого провода экран необходимо соединить с общим выводом (коллектором) сдвоенного фототранзистора.

В качестве экранированного провода применён обычный дешёвый тонкий аудио кабель. Далее примеряем получившуюся фотоголовку на её будущее место и делаем пометку на ведущем колесе как можно точнее по оси чувствительности фототранзистора. С помощью сверла диаметром 1,5мм сверлим одно сквозное отверстие в колесе и основании под ним.

С помощью термоклея закрепляем ИК светодиод с припаянными проводами с обратной стороны основания так, чтобы выпуклость корпуса светодиода вошла в отверстие.

В моём случае пластик ведущего колеса оказался слишком прозрачным для ИК лучей и потому мне пришлось окрасить его с обратной стороны чёрной аэрозольной краской. Пластик основания очень чувствителен к растворителям и их парам. Потому дождитесь полного высыхания краски и только потом устанавливайте колесо на место. В противном случае ось, на которую крепится колесо, может быть повреждена.

Для настройки фотоголовки потребуется собрать простую схему.

Снова ставим фотоголовку на место так, чтобы зазор между ней и ведущим колесом составлял 1,5-2мм.

Перемещением головки добиваемся того, чтобы при плавном вращении колеса зажигался первый светодиод, затем второй, затем гас первый, затем второй (смотрите пример на видео в архиве). То есть логика работы энкодера должна выглядеть так: 00, 10, 11, 01, 00 и 00, 01, 11, 10, 00 при вращении в обратную сторону. Теперь фотоголовку необходимо зафиксировать в таком положении и окончательно закрепить суперклеем.

Кто уж совсем не захочет искать детали для предложенного варианта датчика - не проблема. Его можно заменить магнитным на микрогерконах или даже датчиках Холла. Но конструкция такого датчика не является предметом данной статьи и полностью возлагается на ваши творческие способности. Главное при этом, чтобы сохранялась выше описанная логика работы.

Теперь перейдём к электронной части станочка.

Рассмотрим контроллер станочка.

Как можете видеть по схеме, всё довольно минималистично. Сердцем контроллера выбрана однокристальная микро-ЭВМ семейства AVR типа ATmega8A. Питает схему линейный интегральный стабилизатор типа 7805. Индикация динамическая, реализована на четырёхразрядном семисегментном светодиодном индикаторе типа KEM-5641-BSR, который является клоном CA56-21SRWA и RL-F5620RCBW (документация в архиве). В качестве разрядных ключей применены маломощные биполярные транзисторы типа MMBT2907. Вместо указанных подойдут любые транзисторы структуры p-n-p в подходящем корпусе и током коллектора не менее 200мА. Управление контроллером осуществляется с помощью трёх кнопок: «RUN/SET», «STOP/MODE» и «CLEAR». На элементах VT1 и VD2 выполнен импульсный регулятор частоты вращения двигателя. Указанный на схеме транзистор можно заменить на IRLML2402 или более мощный. Диод Шоттки - любым диодом в подходящем корпусе и током не менее 1А. На элементах R1 и R2 выполнен делитель напряжения детектора пропадания питания. Данный узел выполняет важную функцию – определяет момент пропадания питания для сохранения значения счётчика в энергонезависимую память, откуда оно будет считано при следующем включении. Функционирует детектор следующим образом. При снижении напряжения внешнего источника ниже порогового значения (5,6-5,7В) срабатывает встроенный в БИС микро-ЭВМ аналоговый компаратор и даёт прерывание, по которому программа выполняет все необходимые действия. Контроллер в это время питается энергией, запасённой в конденсаторе C4, которой с запасом хватает на доли секунды, необходимые для выполнения программы.

Плата контроллера изготовлена методом ЛУТ на одностороннем фольгированном стеклотекстолите. Мне удобней всего работать с материалом толщиной 1мм, вы же можете использовать более толстый текстолит – это дело личных предпочтений.

Обратите внимание на то, как припаян к плате индикатор. Его передние выводы были предварительно полностью пропущены в отверстия платы так, чтобы он стоял под максимальным наклоном вперёд.

Спаянная без ошибок и из заведомо исправных элементов плата в каких-либо дополнительных настройках не нуждается. Прошивка находится в архиве. Фуз-биты необходимо оставить заводскими с тем лишь изменением, что надо установить галочку в окошке «BODEN».

Теперь можно приступить к окончательной сборке. В качестве станины я использовал имеющийся кусок органического стекла размерами около 15,5х7,5см и толщиной 8мм. Конструкция получилась добротной и довольно надёжной, потому рекомендую, по возможности, взять размеры не меньше указанных. Первой закрепляется плата контроллера. Для этого в ней предусмотрено 4 посадочных отверстия, которые рассверливаются под винты М3. Далее с маленьким отступом с помощью суперклея к станине крепится механический узел. С другой стороны к станине приклеивается упор, который вырезается из того же CD привода.

Конструкция упора в моём случае получилась не самой удобной и потому не заслуживает отдельного внимания. Возможно у вас получится практичней и оригинальней. Расстояние между механическим узлом и упором получилось таковым, что длина вала составила 75,0мм (76,5мм с зубцами). Вал изготавливается под конкретный тип каркаса. К сожалению, мне так и не удалось придумать один универсальный вал под все типы сразу. Пока изготовлено два вала под каркасы размеров E12 и E6.3. Изготовлялись они из полосок оргстекла толщиной 3мм тщательным обтачиванием надфилями вручную.

На валу под каркасы E12 сделан фиксатор. В толщу оргстекла засверлены два не сквозных отверстия под углом около 90 градусов относительно друг друга. В одно отверстие вставлен кусочек пружинки, изъятый из контакта какого-то мобильного телефона. В другое - изогнутый кусочек вывода радиоэлемента. Данная конструкция надёжно фиксирует каркас на валу.

Сразу за упором расположился узел «горячей» клавиши. Он изготовлен из микропереключателя, выпаянного с платы компьютерной мышки и обычного красного светодиода. Все элементы закреплены на маленьком кубике оргстекла, который в свою очередь приклеен к станине. Все провода, идущие к данному узлу, были спрятаны в «шахты», просверленные в толще оргстекла станины.

Все соединения (кроме экранированных проводов фототранзистора) выполнены проводом МГТФ.

Отдельного внимания заслуживает сопряжение вала с ведущим колесом.

Тонким ножом сделана выборка материала внутри шестерни ведущего колеса, соответствующая двум 1,5мм выступам вала. Сцепление оказалось довольно надёжным и ни разу не подводило в процессе эксплуатации. Места выборки пометил углублениями с красным лаком на торце шестерни для удобства установки вала.

Сзади плату контроллера закрывает щиток из тонкого оргстекла с отверстием под разъём питания. Данная мера была вынужденной, поскольку применённый тип разъёма оказался весьма хлипким и разламывался при малейших боковых нагрузках.

В качестве источника питания применено импульсное зарядное устройство с логотипом «ORANGE» от неизвестной мне марки мобильного телефона (см. на первой фотографии). Данное устройство довольно мощное, даёт около 8,5В на холостом ходу и ток к.з. порядка 0,75А. При подборе блока питания рекомендую в первую очередь обращать внимание на напряжение. Большинство телефонных зарядок имеют напряжение холостого хода 5…6В – они не подойдут. Вполне сгодится сетевой адаптер со стабилизированным выходом 9В. При недостаточной мощности источника питания станок не сможет выйти на полную мощность и всё время будет останавливаться. В общем, блок питания должен иметь напряжение от 7 до 10В и обеспечивать ток 0,5А при напряжении не ниже 6В.

Рекомендуемый порядок сборки платы: 1) паяются все резисторы, 2) все конденсаторы, 3) диоды и транзисторы, 4) разъём программатора, 5) микроконтроллер, 6) индикатор, 7) тщательная промывка платы от остатков паяльных материалов, 8) разъём питания и кнопки, 9) локальная протирка участков платы с предельной осторожностью, чтобы смывочная жидкость с остатками паяльных материалов не попала внутрь кнопок и разъёма.

Настройка станка и работа с ним достаточно просты и не заслуживают отдельного описания. Вкратце отмечу, что кнопка «CLEAR» производит обнуление счётчика. Кнопка «RUN/SET» разблокирует «горячую» клавишу. Кнопка «STOP/MODE» останавливает намотку, её длительное удержание (более 2с) переводит станок в режим настроек. В режиме настроек кнопки «RUN/SET» и «CLEAR» служат для изменения выбранного параметра, кнопка «STOP/MODE» используется для перехода к следующему параметру. Вместо более детального описания предлагаю вам просмотреть видео, в котором всё это рассказано и показано. https://youtu.be/1tLzHcztzx4

Данный станочек имеет огромный скрытый потенциал для творчества. Так, например, его можно доработать, снабдив такими важными узлами, как узел натяжения и укладчик провода. При этом даже не потребуется доработка платы контроллера – лишь изменение программной части и назначения некоторых её контактов. Мои возможности, к сожалению, ограничены, но я с радостью поделюсь своими мыслями с желающими подхватить эстафету.

Ну и пару слов о технике безопасности. Все работы проводить исправными инструментами, исключительно по их прямому назначению. Рабочее место должно быть оборудовано вытяжной вентиляцией, а помещение проветриваться. Кто ещё не знаком с правилами электростатической безопасности – настоятельно рекомендую ознакомиться, поскольку данная конструкция содержит компоненты, чувствительные к статическому электричеству. И, помните, что содержащийся в припое свинец и содержащиеся в изоляции проводов галогены – чрезвычайно опасные вещества, с которыми сегодня борется весь цивилизованный мир. Не подвергайте опасности своё здоровье и здоровье ваших близких! Никогда не обжигайте изоляцию с проводов! Срезайте её кусачками-бокорезами, перевернув их острой стороной от себя.

Всем удачной сборки и хорошего настроения!

Вопросы, как обычно - в Форум!

Супер архив.

Файлы:
Архив ZIP

Все вопросы в Форум.