Применяем калькулятор в качестве счетчика импульсов для разных устройств

В работе радиолюбителей и электриков полезны устройства для наматывания медного провода диаметром 1,5 мм на специальную электрическую катушку. В промышленных условиях данный процесс требует скорости и точности. Домашние мастера могут воспроизвести такую технологию. Для этого понадобится самодельный намоточный станок. Для него характерны такие признаки:

• простота создания и эксплуатации;
• возможность использования разных трансформаторов;
• наличие дополнительных функций: подсчет количества проволочных мотков.

Метод работы намоточного станка

Станок для намотки – востребованное оборудование, с помощью которого наматывают трансформаторные однослойные и многослойные катушки цилиндрического типа и всевозможные дроссели. Намоточное устройство равномерно распределяет проволоку обмотки с определенным уровнем натяжения. Оно бывает ручным и автоматическим, и работает по такому принципу:

• Вращение рукоятки задает намотку проводки или кабеля на каркас катушки. Она служит основанием изделия и надевается на специальный вал.
• Проволока перемещается горизонтально благодаря направляющему элементу укладчика.
• Количество витков определяют специальные счетчики. В самодельных конструкциях эту роль может выполнять велосипедный спидометр или магнитно-герконовый датчик.

Ручной прибор для укладки провода довольно примитивный, поэтому редко применяются на производстве.

Намоточный станок на механическом приводе позволяет выполнять сложную обмотку:

• рядовую;
• тороидальную;
• перекрестную.

Он функционирует с помощью электрического двигателя, который задает движение промежуточного вала с использованием ременной передачи и трехступенчатых шкивов. Большую роль при этом играет фрикционная муфта сцепления. Благодаря ей станок работает плавно, без толчков и обрывов проволоки. Шпиндель с закрепленной оправой, на которую надета катушка, производит запуск счетчика. Намоточный станок настраивается с помощью винта под любую ширину катушечного каркаса.

Современные модели оснащены цифровым оборудованием. Они работают посредством специально заданной программы, которая хранит информацию в запоминающем устройстве. Значение длины и диаметра провода позволяет точно определить точку пересечения линий.

Механизм намоточного станка

Станок для намотки классифицируют по группам:

• рядовой;
• универсальной;
• тороидальной намотки.

Каждое изделие имеет индивидуальную конструкцию.

Намоточный станок, выполняющий рядовую укладку проволоки, состоит из таких элементов:

• Механизм намотки имеет вид сварной рамы, которая оборудована двигателем, зубчато-ременной передачей, передней и задней бабкой.
• Механизм раскладки позволяет перемещать длинномерный материал вдоль оси намотки. Это сварная конструкция, по которой двигается каретка с направляющими роликами для провода.
• Модели устройств отличаются друг от друга габаритами и функциональными возможностями.

Стандартная модель прибора для укладки провода несколькими перегибами за один оборот предполагает наличие таких элементов:

• Основной каркас, состоящий из деревянных или металлических стоек, которые занимают вертикальное положение.
• Между опорами расположены две горизонтальные оси: одна предназначена для пластин, другая – для катушки.
• Сменные шестерни, посылающие на катушку вращение.
• Рукоятка, которая вращает катушечную ось. Для ее фиксации используют цанговый зажим.
• Фиксаторы: гайки, винты.

Намотка проволоки на тороидальные сердечники осуществляется посредством специализированного оборудования кольцевого типа:

• Приспособление имеет вид челнока, работающего по принципу швейной иглы.
• Шпуля представляет собой механизм двух пересекающихся колец с вынимающимся сектором, на который устанавливают тороидальный каркас.
• Вращение шпули задает электродвигатель.

Необходимые материалы и комплектация для изготовления

Чтобы собственноручно сделать станок для намотки проволоки на круглый каркас, понадобится несколько деталей.

Станина из листового материала, скрепленного сварочным методом. Оптимальная толщина основания – 15 мм, боковых частей – 6 мм. Устойчивость конструкции обеспечивается ее тяжестью:

• Боковые части прикладывают друг к другу, одновременно просверливают в них отверстия.
• Подготовленные элементы приваривают к основанию.
• В высоко расположенные пробоины монтируют втулки, в нижние – подшипники, которые можно взять из использованного дисковода.
• Крепежные детали с внешней стороны боковин надежно фиксируют крышками.

Важные составляющие конструкции станка – валы:

• Верхний вал диаметром 12 мм держит каркас катушки. Его роль может исполнять аналогичная конструктивная деталь вышедшего из строя матричного принтера.
• На средний вал такого же диаметра опирается устройство подачи длинномерного материала. Перед вводом в эксплуатацию его желательно отполировать.
• Нижний вал является подающим элементом. Его размеры зависят от шага резьбы.

Втулка укладчика диаметром и длиной по 20 мм. Ее внутренняя резьба совпадает с резьбой нижнего вала.

Шкивы – трехступенчатые, выточенные из стали, общей толщиной не более 20 мм. В противном случае придется увеличить хвостовики верхнего и нижнего валов. Каждый блок содержит три канавки с разным диаметром, в зависимости от сечения проволоки. Их ширина определяется пассиками. Такая комбинация обеспечивает большое разнообразие шагов намотки провода.

Устройство укладчика проволоки

Укладка и намотка проволоки осуществляются за счет трех пластин, скрепленных между собой винтами диаметром 20 мм. В верхней части делают небольшое отверстие 6 мм, куда вставляют винт регулировки натяжения:

• В верхнюю и нижнюю часть внутренней пластины монтируют фторопластовую и стальную втулки диаметром и длиной по 20 мм.
• Между наружными элементами вклеивают кожаный желобок толщиной до 2-х мм, необходимый для выравнивания и натягивания проволоки катушки.
• Вверху укладчика монтируют специальный стержень с резьбой или мини-струбцину, которая скрепляет внешние пластины и регулирует натяжение. Расстояние крепления зависит от диаметра провода.
• Для удобства работы конструкцию дополнительно оснащают откидным кронштейном для катушки.

Устройство и принцип действия.

Подающий узел.

Подающий узел предназначен для закрепления на нём бобины с проводом, различных величин, и обеспечения натяжения провода. В него входит механизм крепления бобин и механизм подтормаживания вала.

Рисунок 2.
Подающий узел.

Подтормаживание.

Без подтормаживания подающей бобины, намотка провода на каркасах будет рыхлая и качественной намотки не получится. Войлочная лента «2», тормозит барабан «1». Поворот рычага «3», натягивает пружину «4» — регулировка силы торможения. Для разной толщины провода, настраивается своё притормаживание. Здесь используются готовые детали видеомагнитофона.

Рисунок 3.
Подтормаживающий механизм.

Центровка бобины.

Малые габариты станка и расположение в непосредственной близости, наматываемой катушки и подающей бобины с проводом, потребовали ввести дополнительный механизм центровки подающей бобины.

Рисунок 4, 5.
Центрирующий механизм.
При намотке катушки, провод с бобины воздействует на шторку «5», выполненной виде “вилки” и шаговый двигатель «3», через редуктор с делением 6 и зубчатый ремень, по роликовым направляющим «4», автоматически сдвигает бобину в нужном направлении. Таким образом, провод всегда находится по центру см. рис 4, рис 5:

Рисунок 6.
Датчики, вид сзади.
Состав и устройство датчиков.

19. Оптические датчики механизма центровки бобины. 5. Шторка перекрывающая датчики механизма центровки бобины. 20. Шторки перекрывающие датчики переключения направления позиционера. 21. Оптические датчики переключения направления позиционера.

Позиционер.

Шторками «20» рис. 6 — выставляется граница намотки. Шаговый двигатель, перемещает механизм укладчика, пока шторка не перекроет один из датчиков «21» рис. 6, после чего меняется направление укладки. В любой момент можно изменить направление укладки кнопками «1» рис. 7.

Рисунок 7.
Укладчик.
Скорость вращения шагового двигателя «9» рис. 7, синхронизирована с помощью датчика «10», «11» рис 8, с вращением наматываемой катушки и зависит от диаметра провода установленного в меню. Диаметр провода, может быть выставлен 0.02 — 0.4мм. С помощью ручки «8» рис. 7, можно передвинуть весь позиционер в сторону, не изменяя границы намотки. Таким образом, можно намотать другую секцию в многосекционных каркасах.

Рисунок 8.
Оптодатчик.
Состав позиционера и оптодатчика (рис. 7-8).

1. Кнопки ручного переключения направления укладки. 2. Светодиоды направления укладки. 3. Шторки перекрывающие датчики переключения направления позиционера. 4. Линейный подшипник. 5. Капролоновая гайка. 6. Ведущий винт. Диаметр 8мм, шаг резьбы 1,25мм. 7. Шариковые мебельные направляющие. 8. Ручка перемещения позиционера на другую секцию при намотке секционных обмоток. 9. Шаговый двигатель. 10. Оптический датчик синхронизации. 11. Диск, перекрывающий датчик синхронизации. 18 прорезей.

Приёмный узел.

Рисунок 9.
Приёмный узел.
Рисунок 10, 11.
Приёмный узел.
1. Счётчик витков. 2. Коллекторный высокоскоростной двигатель. 3. Шестерня редуктора. 4. Кнопка «сброс счётчика». 5. Регулировка скорости. 6. Включатель «Старт намотки». 7. Крепёж наматываемой катушки.

Вращение наматываемой катушки, производит коллекторный высокооборотный двигатель через редуктор. Редуктор состоит из трёх шестерён с общим делением 18. Это обеспечивает необходимый вращающий момент на малых оборотах. Регулировка скорости двигателя, производится изменением питающего напряжения.

Рисунок 12, 13.
Крепление каркаса имеющего отверстие.
Конструкция приёмного узла позволяет закреплять, как каркасы имеющие центральное отверстие, так и каркасы, таких отверстий не имеющие, что хорошо видно на рисунках.

Рисунок 14, 15.
Крепление каркаса не имеющего отверстие.

Изготовление счетчика витков

Для определения количества намотанных витков на станке необходим специальный счётчик. В самодельном станке устройство делают так:

• К верхнему валу крепят электромагнит.
• Герметизированный контакт располагают на одной из боковин.
• Выведенные контакты геркона соединяют с калькулятором в том месте, где находится кнопка «=».
• Катушку с проводом размещают отдельно – на другом валу с рычагами, которые поднимают устройство вверх и складывают его внутрь станка.

Благодаря этим элементам, оборудование становится компактным и не занимает много места.

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форуме

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Автоматика >

Теги статьи:

Добавить тег

Простой счетчик витков на Attiny13a

Автор: Regerald Опубликовано 27.01.2017 Создано при помощи КотоРед.

Пришлось недавно мотать трансформаторы с большим количеством витков — работа даже чем-то приятная, но вот со счёта я всё время сбиваюсь. Обычные решения вроде калькулятора с герконом на знаке «равно» не устраивали — за отсутствием того самого калькулятора, да и не эстетично это как-то. Как и не эстетично использовать для этих целей Атмеги, Ардуины и более высокие контроллеры. Готовых схем в интернете не нашлось, а если и были, то сопровождались десятками деталей и бородой из проводов. Пришлось придумывать самому, ибо не может столь простое устройство требовать столь сложной схемы.

Из подходящих деталей нашeл контроллеры Attiny13a, светодиодный семисегментный дисплей на «драйвере» из шифт-регистров, аккумулятор от сотового телефона, а также пары светодиод-фототранзистор, которые раньше служили датчиками уровня краски струйного принтера.

Дисплеи такого типа продаются с уже распаянной платой на два восьмибитных шифт-регистра 74HC595, и стоят ненамного дороже чем просто семисегментные дисплеи. Основной их плюс в том, что можно обойтись всего тремя портами ввода данных: DIO, CKL и RCK. А портов как известно на Attiny13a совсем немного — всего три на дисплей и два на датчики. Также отпадает надобность в четырёх транзисторах, что ставятся при использовании обычной динамической индикации, требующей целых 7+4 портов микроконтроллера.

Датчиками служат две пары светодиод-фототранзистор (например ITR9608), расположенные рядом друг с другом. В данном случае они используются как эмиттерные повторители, притягивая каждый свой порт на высокий уровень, когда фототранзистор принимает свет. В принципе, можно обойтись и одним датчиком (естественно, изменив прошивку), но тогда счетчик не будет «видеть» в какую сторону вы вращаете вал. А это неудобно, если приходится отматывать и переукладывать витки.

Вращая вал намоточного станка мы вращаем также диск с прорезью, находящийся между светодиодами и фототранзисторами, таким образом периодически прерывая световые лучи. Прорезь должна быть достаточно широкой чтобы одновременно пропускать свет на оба фототранзистора. Подробности работы программы можно понять из исходников, которые я постарался получше комментировать. Прошивку делал используя USBASP-программатор под линуксом, при компиляции исходников надо указать стандарт c99. Исходники прилагаются, так как я исповедую «Open Source».

Схема всего счетчика представлена ниже. Изначально в схеме предполагалось использовать кнопку сброса, но затем я понял что она по сути не нужна — можно просто щелкнуть туда-сюда выключателем.

Печатную плату рисуем в вашей любимой программе, или берём готовую в случае если нашли такие же детали как у меня. Я не стал заморачиваться с ЛУТ — в основном по причине отсутствия рабочего утюга. Просто накернил места отверстий, нарисовал дорожки специальным маркером и вытравил плату, использовав тот самый состав из перекиси водорода + соли + лимонной кислоты. Облудив и распаяв детали, можно проверить работу схемы.

Далее кончается электроника и начинается механика — тут уже дело вкуса и пристрастий. Кто-то может прикрутить электропривод, мне же нравится крутить вручную. Это удобнее когда провод очень тонкий и легко рвётся — рука лучше чувствует натяжение.

Устройство готово, инспектора довольны

Файлы:

Прошивка микроконтроллера Печатная плата Исходники программы на «СИ»

Все вопросы в Форум.

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?
61	3	0

Принцип работы на станке

Трудиться на сконструированном станке несложно. Технологический процесс требует выполнения определенных действий:

1. Верхний вал подготавливают к работе: снимают шкив, задают нужную длину каркаса катушки, устанавливают правый и левый диски.
2. В отверстие верхнего вала вставляют крепежное изделие, центрируют и зажимают каркас специальной гайкой.
3. На подающий вал монтируют нужный шкив для первичной обмотки.
4. Напротив каркаса катушки устанавливается укладчик.
5. Пассик одевают на шкивы кольцом или восьмеркой, в зависимости от вида укладки.
6. Металлический провод заводят под дополнительный вал, укладывают в желобок, закрепляют.
7. Натяжение проволоки регулируют при помощи зажимов, расположенных вверху укладчика.
8. Провод должен плотно наматываться на основу катушки.
9. На калькуляторе фиксируют числовое значение «1+1».
10. Каждый оборот вала прибавляет заданный счет.
11. Если витки нужно отмотать назад, на вычислительном устройстве нажимают «–1».
12. Когда провод достигнет противоположной части каркаса, с помощью цангового зажима меняют положение пассика.

Под разную толщину металлического провода соотносят шкив с шагом намотки.

Два шкива соединены ременной передачей

Оси в намоточном станке соединены между собой системой шкивов различного радиуса. Шкивы, закрепленные на осях, вращаются с помощью ременной передачи. В качестве ремня используется пассик.

— Шкив оси укладчика равен 100мм;

— Шкив на оси с закрепленной катушкой (намотчика) равен толщине необходимой проволоки, помноженной на 100.

Например, для 0,1мм проволоки применим 10 мм шкив на оси намотчика. Для диаметра 0,25 проволоки 25 мм шкив.

По возможности лучше изготовить шкивы с шагом 1 мм и подбирать в процессе намотки, используя данную формулу

Погрешность зависит от точности диаметра изготовленных шкивов и натяжения пассика. Если применить в конструкции в качестве привода шаговый двигатель с шестереночной передачей вместо пассика и точно выпиленных шкивов, то погрешность можно приблизить к нулю.

Теперь расскажу, как сделать шкив своими руками в домашних условиях не обращаясь к токарю. Набор шкивов у меня сделан из того же материала, что и станина намоточного станка. Разметил с помощью циркуля необходимые диаметры шкивов и добавил несколько миллиметров в большую сторону, чтобы проточить канавку для пассика до нужного размера. По контуру разметки просверлены шуруповертом отверстия и прорезаны перегородки между ними. Так набрал необходимое количество заготовок для шкивов. В роли токарного станка у меня была приспособлена ненужная мясорубка «Помощница».

Точно уже не помню, нарезал резьбу на валу двигателя мясорубки либо там оказалась подходящая, но через длинную гайку-втулку была прикручена шпилька. На шпильку через гайки и шайбы прикручивалась заготовка чуть большего диаметра, чем требовался шкив. Включалась мясорубка и ножовкой по металлу/ напильником скруглялись все неровности до круглой формы, а надфилем протачивалась бороздка (канавка) для пассика. В процессе штангенциркулем периодически проверялись диаметры самодельных шкивов.