Счётчик витков для намоточного станка

Рассказать в:

Случилось так, что припекло мне трансформатор мотать, всё бы хорошо, да станка только не хватает - от тут и началось! Поиск по интернетам дал некоторые возможные варианты станко-построения, но смущало меня то, что подсчёт витков производится опять же механическим счётчиком, добытым из спидометра или старого магнитофона,а такжегерконыс калькуляторами. Хм …. На механику, в плане счётчика, у меня не стояло абсолютно, спидометров на разборку у меня нет, лишних калькуляторов тоже. Да и как сказал тов.seregaсРадиоКота: «Хорошие электронщики, зачастую - плохие механики!». Может я и не лучший электронщик – но механик уж точно паршивый.
Посему решил я сварганить электронный счётчик, а всю механическую часть устройства поручить на разработку семейству (благо отец и брат у меня как раз таки асы по части механики).Прикинув одно место к другому, решил, что 4 разрядов индикаторов мне хватит с головой – это ж не много – не мало, а 10 000 витков. Управлять всем безобразием будет контроллер, вот только любимые attiny2313 и atmega8 мне показалось совершенно не комильфо пихать в такое плевое устройство, задача простая и решать её нужно просто. Поэтому будем пользовать attiny13 – наверное, самый «дохлый» МК из тех, что есть в продаже на сегодняшний момент (я не беру pic-и или mcs-51 – эти я только запрограммировать смогу, а вот программы для них писать не умею). Ног у этой тиньки маловато, ну дык никто не мешает нам сдвиговые регистры к ней прикрутить! В качестве датчика оборотов решил использовать датчик холла.Набросал схему:
Счётчик витков для намоточного станка

и собрал на макетке:
Счётчик витков для намоточного станкаО кнопках сразу не сказал – а куда ж без них! Целых 4 штуки помимо ресета (s1).

s2 – включает режим намотки (режим установлен по умолчанию) – с каждым оборотом оси с катушкой будет увеличивать значение количества витков на 1
s3 – режим смотки, соответственно, с каждым оборотом, будет уменьшать значение на 1. Максимально смотать можно до «0» - в минус сматываться не будет :)
s4 – чтение сохраненной в eeprom информации.
s5 – запись в eeprom текущего значения + режим.
Естественно нужно не забывать нажать на кнопку смотки если собираемся сматывать витки, иначе они будут приплюсовываться. Можно было повесить вместо 1 датчика холла – 3 штуки или валкодер и изменить программу контроллера таким образом чтоб он сам выбирал направление вращения, но думаю в данном случае это лишнее.Теперь не много по схеме:
Как видим, ничего сверхъестественного в ней нет. Питается всё это безобразие от 5В., ток потребляет что-то в районе 85мА.С датчика холла tle4905l (можно попробовать и другой воткнуть, я выбирал по принципу «что подешевле и есть в наличии») сигнал поступает на контроллер, генерируется прерывание и изменяется текущее значение, в зависимости от выбранного режима. Контроллер отсылает информацию на сдвиговые регистры, с которых она, в свою очередь, отправляется на семисегментные индикаторы либо на клавиатуру. Семисегментники применял с общим катодом, у меня был сразуквартет в одном корпусе, но желающим никто не мешает прикрутить 2 сдвоенных или 4 одиночных соединив параллельно аноды. Точка на индикаторах не используется,соответственно вывод h (dp) висит в воздухе. Работают индикаторы в динамическом режиме, поэтомусопротивления в r3-r9 номиналом меньше расчётных. На транзисторах vt1-vt4 собраны драйверы для индикаторов. Можно было применить и специализированные микросхемы типа uln2803, но решил на транзисторах, по той простой причине, что у меня их скопилось – «как грязи», некоторым из них лет больше чем мне.Кнопки s2-s4 – а-ля матричная клавиатура. «Выходы» кнопок висят на тех же проводниках что и входы регистров, дело в том что после пересылки данных из контроллера в регистры на входахshcp и ds может быть сигнал любого уровня, и на содержимое регистров это никак не повлияет. «Входы» кнопок висят на выходах регистров, передача информации происходит примерно следующим образом: сначала контроллер отправляет информацию на регистры для последующей пересылки на индикаторы, затем отправляет информацию для сканирования кнопок. Резисторы r14-r15 необходимы для предотвращения «драки» между ногами регистров/контроллера. Пересылка инфы на индикацию и на сканирование клавы происходит на большой частоте (внутренний генератор в тини13 настроен на 9,6МГц), соответственно как быстро мы не пытались бы нажать и отпустить кнопку, за время нажатия произойдет много срабатываний и соответственно нолик с кнопки побежит на встречу единичке с контроллера. Ну и такая неприятная вещь как дребезг контактов кнопок опять же.Резисторами r16-r17 подтягиваем нашу клавиатуру к + питания, чтоб во время простоя с выходов клавиатуры на входы контроллера приходила единичка а не z состояние влекущее ложные срабатывания. Можно было обойтись и без этих резисторов, внутренних pull-up резисторов в МК вполне достаточно, ну да рука у меня не поднялась их убрать – береженного бог бережет.По схеме вроде бы и все, для заинтересовавшихся привожу список компонентов. Сразу оговорюсь, что номиналы могут отличаться в ту или иную сторону.

ic1 – микроконтроллер attiny13, можно применить с литерой v. Распиновка для варианта в soic-е такая же как на схеме. Если у кого то возникнет желание применить в корпусе qfn/mlf – тому даташит в руки.
ic2-ic3 – 8-ми разрядные сдвиговые регистры с защелкой на выходе - 74hc595, на макете я использовал в корпусах dip на плате в готовом устройстве в soic-е. Распиновка одинаковая.
ic4 – цифровой однополярный датчик холла tle4905l. Обвязка по даташиту r2 – 1k2, c2-c3 по 4n7. При установке датчика на станок проверить на какую сторону магнита он реагирует.
c1, c4 и c5 – конденсаторы фильтрующие питание, я ставил по 100n, должны быть установлены, как можно ближе к питающим выводам микросхем.
r1 – резистором подтягиваем ногу ресет к питанию, 300Ом – и далее. Я ставил 1k.
r3-r9 – токоограничительные резисторы для индикаторов. 33 Ом – 100 Ом, чем больше сопротивление, тем соответственно тусклее будут светить.
r10-r13 – ограничивают ток в цепях баз транзисторов. На макете стояли по 510 Ом, в плату вкрутил по 430 Ом.
vt1-vt4 – КТ315 с любыми буквенными индексами, можно заменить на КТ3102, КТ503 и аналоги.
r14-r15 как писалось выше для предотвращения «драки», думаю можно поставить от 1k и выше, но не задирать выше 4k7. При r16-r17 равных 300 Ом, суммарное сопротивление последовательно соединенных резисторов, не должно превышать 5k, в ходе моих экспериментов с повышением сопротивления выше 5k появлялись ложные срабатывания кнопок.После проверки работы счётчика на макете, настала пора собрать железку в «законченное устройство».Плату разводил в sl, причем развел скорее всего не оптимально - подгонял под имеющиеся детали, лень мне было на рынок ехать покупать другие. В общем развел, напечатал на прозрачной односторонней пленке lomondдля черно-белых лазерных принтеров. Печатал в негативе, в 2х экземплярах. Негатив - потому как собирался ПП делать с помощью пленочного фоторезиста, а он в свою очередь negative. А в 2х экземплярах - чтоб при совмещении получился максимально непрозрачный слой тонера. Нет у меня желания ещё и балон с аэрозолемtransparent21покупать.Совмещаем фотошаблоны, выставляя "на просвет", чтоб идеально совместились отверстиязакрепляем обычным степлером - к этой процедуре нужно подойти ответственно, от неё во многом зависит качество будущей платы.Теперь надо подготовить фольгированный текстолит. Кто-то трет его мелкой шкуркой, кто-то ластиком, ая, в последнее время, предпочитаю следующие варианты:
1.Если медь не шибко засрата окислами, достаточно её протереть тампоном смоченым в нашатырном спирте - ох и вонючая херня доложу я Вам, не нравится мне это занятие, но зато шустро. Идеально медь блистеть после этого не будет, но окислы спирт смоет и плата протравится.
2. Если же медь загажена порядочно, я её полирую войлочным кругом. Вешаю его на дрель и вуаля. Особо тут усердствовать не надо, пасту ГОИ я не применяю, для последующей протравки достаточно только войлочного круга. Быстро и эффективно.
В общем подготовили - фото выложить не могу, блистит зараза как зеркало и ничего не видно на фотке, фотограф из меня тож паршивый.Ну да ладно, далее будем накатывать фоторезист.
Надо признать что фоторезист у меня уже вышел и срока годности и к плате собака липнуть отказывается, поэтому приходится предварительно плату греть. Я грею феном, но можно и утюгом. Хорошо бы конечно для этих целей ламинатор иметь, но:
- бабла мне на него теперь жалко
- когда бабла было не жалко было туполень :)На горячую плату накатываем фоторезист, не забыв снять защитную пленку. Стараемся это делать максимально аккуратно, чтоб между платой и фоторезистом небыло воздушных пузырей. Бороться с ними потом - отдельная жопа. Если же пузыри все-таки появились, прокалываю их иглой.
Накатывать можно при любом освещении и не заниматься хернёй вспоминая любителей-фотографов, главное в нашем деле отсутствиесолнечных лучей и других источников ультрафиолета.
После накатки, прогреваю плату горячим утюгом через газету, этим лечятся проколотые пузыри, ну и фоторезист прилипает намертво.Счётчик витков для намоточного станкаДалее накладываем шаблон на плату, здесь плата двухсторонняя, потому шаблон будет с обеих сторон платы. Кладём этот "бутерброд" на лист оргстекла и прижимаем воторым листом сверху. 2 листа нужны для того, чтоб после засветки одной стороны, можно было аккуратно перевернуть плату не сдвинув фотошаблон.
Засвечиваем с другой стороны. Япользуюсь вот такой лампой:Счётчик витков для намоточного станкаЗасвечиваю с растояния где-то 150мм в течении 7 минут (расстояние и время подбираются экспериментально).После этой процедуры, рекомендуют оставить плату на 20 минут в темном месте и "задубить" в духовке. Я этого не делаю, за духовку можно люлей отгрести, а 20 минут ожидания - когда как, если не тороплюсь - могу и подождать.Далее готовим слабый щелочной раствор - чайная ложка кальцинированной соды на пол литра воды. Температура воды - не принципиальна. Размешиваем чтоб растворилась вся сода. Для рук этот раствор не опасен, на ощупь как мыльная вода получается.Снимаем с нашей платы защитную пленку и кидаем в раствор, после чего активно кисточкой начинаем тереть - но особо не нажимаем, чтоб не посдирать дорожки. Можно конечно и не тереть, но тогда есть вариант смываться фоторезист будет:
-долго
- смоется всё
а нам не то не другое не подходит, посему трем.
получаем что-то похожее:
Счётчик витков для намоточного станкаСчётчик витков для намоточного станкаПромываем плату водой, раствор не выливаем - он нам ещё пригодится. Если в процессе проявки платы какие-то дорожки всёж отслоились либо воздушные пузыри дорожки подпортили, необходимо эти места подретушировать цапонлаком либо специальным маркером. Далее травим плату. Я пользую хлорное железо.После травления опять промываем плату водой и кидаем обратно в щелочной раствор, чтоб смыть более не нужный фоторезист. Часика хватает.Далее лудим. Для маленьких плат или шибко ювелирных пользуюсь сплавом Розе, для таки вот плат - тупо паяльником с плоским жалом размазываю олово по плате. Плату в этом случае имеет мысл покрыть флюсом, я пользуюсь обычным спирто-канифольным.Счётчик витков для намоточного станкаКому-то может показаться что дорожки вышли не шибко ровными - дорожки вышли ровными :) это издержки метода лужения паяльником, олово не равномерно ложится.Ну собственно и все, финишная прямая, запаиваем детальки:Счётчик витков для намоточного станкаСчётчик витков для намоточного станкаСчётчик витков для намоточного станкаКак-то так получилось, платку для датчика холла делал по технологии "лазеоного утюга".Насчёт прошивки ... на плате не предусмотрен разъём для программирования в целях экономии места. Прошивалпо spi протоколу примерно так:Счётчик витков для намоточного станкаПробовал программаторы, hvprog, avr910 и usbasp – все прошили контроллер без проблем.Ну и собранный конечный вариант:Счётчик витков для намоточного станкаВ законченом варианте кнопка сброса отсутствует - ну некуда мне ее было на плате втыкать, итак места мало, а если зависнет МК, значит обесточу и заново включу. Так же появился диод в цепи питания - защита от переполюсовки. Что касается остальных деталек – то использовал только те, что были под рукой, поэтому тут и smd и обычные корпуса.На неподвижной части станка крепим датчик, на ось вращения устаналиваем магнит таким образом, чтоб он при вращении проходил в 3-5 мм от датчика. Ну и пользуемся :)АРХИВ:Скачать
Раздел: [Устройства на микроконтроллерах]

Сохрани статью в:

Оставь свой комментарий или вопрос:


Наше сообщество в VK, а ты с нами? Присоединяйся!!!
Тясячи схем в категориях:
-> Раздел:Электроника, схемы, описания
-> Вселенная, Земля и около орбитальная жизнь
-> Прочее
-> HITECH news технологии
-> Minecraft
-> Онлайн раздел РЫБОЛОВ
-> Интересные НОВОСТИ