Для начала поздравление для РадиоКота: С Днем Рождения!!!

Теперь можно начинать.

Необходимость создания данной конструкции возникла после успешно сломанных полдесятка сверл диаметром 0.6 мм с использованием самодельного ручного дремеля (двигатель с закрепленной цангой).

Оценив стоявшие перед станком основные задачи, было решено использовать в конструкции станка шаговый двигатель для подъема и опускания дремеля, модуль индикации для визуального отображения настроек, возможность работы с внешними кнопками «педалями» для освобождения рук.

Отличным донорным вариантом для реализации силовой и механической части оказался  принтер Canon IP1000 (i250/255, i350/355 аналогичные). Эти принтера были «хитами» своего времени, поэтому достаточно распространенные, и болезнь у них практически одна - неисправность печатающей головки, а ее замена не целесообразна в виду высокой стоимости.

Из принтера были взяты:

- двигатель постоянного тока на 24в (привода каретки) для дремеля;

- двигатель шаговый на 24в (прокрутки бумаги) для подъема и опускания дремеля;

- драйвер TB62207BFG для управления двигателями, очень функциональная и интересная микросхема, но об этом ниже;

- шестерни;

- кое-какие элементы с платы;

- блок питания на 24в, он там даже конструктивно выполнен в отдельном корпусе.

Для реализации индикации был применен 8-разрядный ЖК индикатор ЖКИ 13-8/7-02, с драйверами КР1820ВГ1. Преимущество использования такой индикации – это существенная экономия выводов микроконтроллера (достаточно 4-х выводов) и малое потребление тока.

Модули индикации (см. рис.1) с данным ЖКИ широко используются в кассовых аппаратах российского производства, хорошо распространены на просторах СНГ, их в сборе можно достать у мастеров любого центра технического обслуживания кассовых аппаратов.

Рис. 1

Управляющим контроллером взят AT89C51.

Все элементы схемы выбирались из критерия «что есть под рукой».

 Теперь о функциональности станка.

- расстояние опускания/подъема сверла может быть разделено на одну или две зоны, в каждой из них возможна регулировка скорости опускания/подъема через меню настроек. Эта функция очень полезна для экономии времени при установке/замене сверла.

- возможность настройки крутящего момента, ослабления тока в обмотках шагового двигателя через меню настроек;

- возможность выбора направления и скорости вращения сверла;

- для контроля крайних положений, зональности и индикации оборотов сверла применены оптодатчики аналогичные тем, что используются в шариковых мышках.

- возможность включения подсветки через меню;

- возможность включения звукового сопровождения нажатия кнопок через меню;

- возможность подключения внешних кнопок подъема/опускания дремеля («педалей») распознает автоматически (при подключении автоматически переназначаются функции пульта);

- индикация всех настроек и текущего состояния на дисплее и дополнительно на светодиодах;

- сохранение настроек в энергонезависимую память.

  Принципиальная схема представлена на рис.2

Рис. 2

 Основным узлом является микроконтроллер IC1- AT89C51. Микроконтроллер имеет два источника прерывания по изменению внешнего сигнала один из них отслеживает момент срабатывания датчиков положения дремеля через логический элемент DD1.1 3ИЛИ-НЕ, второй используется для замера оборотов сверла. Сразу оговорюсь что функция замера оборотов сделана скорее как «примочка», так как свободных ресурсов периферии контроллера не осталось, то обороты он показывает с точность +/- 54 единицы, что при высоких оборотах двигателя не особо существенно.

Для сохранения настроек применена микросхема IC3 - AT24C16.

Звуковое оповещение происходит посредством излучателя EP1 - HCM1206a, это излучатель без встроенного генератора (из материнской платы компьютера), сигнал с частотой около 2-х кГц генерирует контроллер.

Набор резисторов DR1 необходим для подтяжки выводов контроллера с открытым коллектором.

Светодиоды LED2-LED5 – зеленые smd -  служат для индикации нажатия кнопок вверх/вниз и направления вращения сверла (вместе с резисторами R21, R25, R26, R28 можно не устанавливать).

Светодиод LED1 – подсветка места сверления – устанавливается непосредственно на дремеле.

Вернемся к драйверу IC2 - TB62207. Данная микросхема представляет собой универсальный двухканальный драйвер шаговых двигателей или двигателей постоянного тока или различных их комбинаций, двухканальный стабилизатор напряжения и имеет цифровое управление по последовательному каналу, что также экономит выводы микроконтроллера.

В данном устройстве драйвер конфигурируется для работы с одним биполярным шаговым двигателем в микрошаговом режиме (16 шагов), одним двигателем постоянного тока увеличенной мощности и одним каналом преобразователя напряжения на 5в.

Вся обвязка драйвера взята из платы принтера. Позиционные обозначения элементов платы принтера указаны в скобках на рисунке печатной платы. Схему обвязки можно упростить исключив элементы (C3, C4, C6, C8, C10, C11, C14, C16, C18, C21, C22, C26, C27) согласно даташиту они отсутствуют на типовой схеме включения, но это возможно уменьшит надежность работы схемы, в принтере они присутствуют.

  Конструктивно станок состоит из 5-и блоков:

1.Пульт управления с индикацией рис.3, рис.4;

 

Рис. 3

Рис. 4

2.Плата управления с контроллером рис.5, рис.6;

Рис. 5

Рис. 6

3.Плата энкодера дремеля рис.7, рис.8;

Рис. 7

Рис. 8

4. «педали» рис.9, рис.10;

Рис. 9

Рис.10

5. Блок питания с доработанным выключателем рис.11.

Рис.11

Готовая конструкция рис.12, рис.13 выполнена из подходящего «металлолома», и представляет собой стол, на котором закреплен дремель, движущийся по двум направляющим.

Рис.12

Рис.13

Рис.14

Педали сделаны из фанеры и работают на изгиб, гнущаяся часть толщиной 3мм. В качестве кнопок установлены концевики положения каретки матричного принтера Эпсон. Подключение через RJ-12 разъем. Плата энкодера и пульта соединяются с платой управления гибким проводным шлейфом, с разъемами с одной стороны. Для подключения блока питания и шагового двигателя взяты родные провода и разъемы принтера.  Пульт управления изготовлен из корпуса джойстика от игровой приставки Денди.

Инструкция по работе со станком

 После включения питания, станок возвращает дремель в верхнее положение, и загружает настройки из памяти. На индикаторе в это время отображается следующее:

Верхняя строка черточек отображает статус следующих индикаторов:

UP – движение сверла вверх;

DN – движение сверла вниз;

ZN – если светится, то дремель в верхней зоне, иначе в нижней;

RR – правое вращение сверла;

LR – левое вращение сверла;

LT – подсветка включена;

BP – звуковое сопровождение включено;

SN – функция разбиения на зоны включена.

После выхода на рабочий режим на индикаторе отобразится следующее:

После кратковременного нажатия на кнопку «Start/Stop/Setup» включится двигатель дремеля, и на индикаторе будут отображены текущие обороты:

Остановка двигателя осуществляется повторным кратковременным нажатием кнопки «Start/Stop/Setup».

В рабочем режиме остальные кнопки имеют следующее назначение:

«Right_Rot/M+» - включить правое вращение сверла;

«Left_Rot/M-» - включить левое вращение сверла;

«SPDM+/UP» - при подключенных «педалях» - увеличить скорость вращения сверла, при отключенных – поднять дремель;

«SPDM-/DN» - при подключенных «педалях» - уменьшить скорость вращения сверла, при отключенных – опустить дремель.

Так же на индикаторе могут отображаться ошибки, связанные с невозможностью записи данных в память:

При изменении скорости вращения сверла в рабочем режиме на индикаторе появится сообщение:

Скорость регулируется в пределах 2-7 единиц.

Для входа в меню настроек необходимо нажать и удерживать в течении 3 сек кнопку «Start/Stop/Setup» до появления надписи:

В режиме настроек кнопки имеют следующее назначение:
«Right_Rot/M+» - включить/увеличить параметр;

«Left_Rot/M-» - выключить/уменьшить параметр;

«SPDM+/UP» - следующая настройка;

«SPDM-/DN» - предыдущая настройка.

Первый параметр - крутящий момент. Возможные значения: 60%, 65%, 70%, 100%.

Второй параметр – ослабление тока. Возможные значения: SL - медленное, 37,5%, 75%, FS - быстрое.

Третий параметр – скорость движения дремеля в верхней зоне при использовании двух зон. Возможные значения: 1-14:

Четвертый параметр – скорость опускания в нижней зоне, или общая. Возможные значения: 1-14:

Пятый параметр – скорость подъема в нижней зоне, или общая.  Возможные значения: 1-14:

Шестой параметр – скорость вращения сверла. Возможные значения: 2-7:

Седьмой параметр – подсветка. Возможные значения: En-включена, dS-выключена:

Восьмой параметр – звуковое сопровождение нажатий кнопок. Возможные значения: En-включено, dS-выключено:

Девятый параметр – включение/выключение сенсора разбиения пути движения дремеля на 2 зоны. Возможные значения:En-включено (2 зоны), dS-выключено (1 зона):

Для выхода в рабочий режим необходимо кратковременно нажать кнопку «Start/Stop/Setup».

 

Используя данные регулировки можно легко настроить станок под заданную толщину стеклотекстолита и диаметра высверливаемого отверстия.

 

Данный станок отлично справляется с поставленной задачей на протяжении 2-х лет.

В архиве прошивка, схема в Splan7.0, печатная плата в SprintLayout5.0, описание.

Еще пару фото.

Файлы:
Плата, прошивка

Все вопросы в Форум.