В радиолюбительской практике, часто возникает необходимость намотать/перемотать различные обмотки трансформаторов, дросселей, реле и др. .
При разработке данного станка, ставились следующие задачи:

1. Малые габариты.
2. Плавный старт шпинделя.
3. Счётчик до 10000 витков (9999).
4. Намотка с автоматической укладкой провода. Шаг укладки (диаметр провода) 0.02 - 0.4мм.
5. Возможность намотки секционных обмоток без перенастройки.
6. Возможность закрепления и намотки каркасов без центрального отверстия.

Рисунок 1.
Внешний вид намоточного станка.

Состав намоточного станка.

1. Подающая бобина (катушка с проводом).
2. Притормаживание (тормозной механизм).
3. Шаговый двигатель центровки бобины.
4. Шариковые мебельные направляющие.
5. Шторка оптических датчиков механизма центровки бобины.
6. Ручка перемещения позиционера на другую секцию при намотке секционных обмоток.
7. Кнопки ручного переключения направления укладки.
8. Светодиоды направления укладки.
9. Шаговый двигатель позиционера.
10. Шторки оптических датчиков границы намотки.
11. Винт позиционера.
12. Шариковые мебельные направляющие.
13. Наматываемая катушка.
14. Двигатель намотки.
15. Счётчик витков.
16. Кнопки настройки.
17. Оптический датчик синхронизации.
18. Регулятор скорости.

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.

Электрическая схема.

Рисунок 16.
Электрическая схема намоточного станка.

Всеми процессами станка, управляет микроконтроллер PIC16F877.
Индикация количества витков и диаметра провода, отображается на светодиодном четырёх знаковом индикаторе. При нажатой кнопке «D», отображается диаметр провода, при отжатой количество витков.
Для изменения диаметра провода, нажать кнопку «D» и кнопками «+», «-» изменить значение. Установленное значение автоматически сохраняется в EEPROM. Кнопка «Zerro» - обнуление счётчика. Разъём «ISCP» служит для программирования микроконтроллера.

P.S. Чертежей механической части не существует, потому что устройство изготовлялось в одном экземпляре, и конструкция формировалась в процессе сборки.
В данной конструкции были использованы имеющиеся в разборке элементы и узлы (не имеющие маркировки) от видеомагнитофонов и принтеров.
Ни в коем случае я не настаиваю в точном повторении данной конструкции, а лишь как в использовании каких-либо узлов от неё в своих конструкциях.
Повторение данного устройства возможно опытными радиолюбителями, имеющие навыки работы с механикой и способными изменить конструкцию под свои, имеющиеся механические части.
Механическая часть соответственно, может быть реализована по другому.
Редукторы на двигателях, могут быть и с другим делением.

Критические элементы:

Чтобы программа работала правильно, необходимо соблюсти ряд условий, а именно;
Оптический датчик «17» рис 1. , может быть другой конструкции, но обязательно на 18 отверстий.
Винт позиционера, обязательно с шагом 1,25мм - это стандартный шаг для винта диаметром 8мм.
Шаговый двигатель позиционера 48 шагов/оборот, 7.5 градусов/шаг - это самые распространённые двигатели в оргтехнике.

Демонстрационный ролик работы станка:

Ниже в прикреплении (в архиве) собраны все необходимые файлы и материалы для сборки намоточного станка.
Если по сборке и наладке у кого-то возникнут какие либо вопросы, то задавайте их на форуме. По возможности постараюсь ответить и помочь.

Желаю всем удачи в творчестве и всего наилучшего!

Архив "Намоточный станок"."

И не о чём не помышлял, пока не попалось мне на глаза какое-то незамысловатое счётное устройство. То, что оно должно быть приспособлено для подсчёта количества наматываемых витков провода на катушки трансформаторов - сомнению не подлежало, ибо нет наслаждения выше, чем делая одно, думать о другом. А разве находясь в состоянии полного сосредоточения (сродни трансу ) и при этом бубня отсчёт витков, это возможно? А приспособить не сложно. Также как и найти такую же штукенцию или ей подобную. Различных счётчиков сейчас уйма, а подойдёт даже неисправный. Тем более, что в начале его нужно аккуратно, запоминая взаимное расположение деталей (а лучше всё это сфотографировать) «распотрошить» и выкинуть всё лишнее.

Итак, из внутреннего содержимого оставляем цифровые колёса, зубчатые шестерни, оси для их посадки и стойки-держатели осей которые собираем «по месту» (так, как они и стояли до разборки). Оси в левую стойку желательно вклеить. На цифровых колёсах, рядом с центральным отверстием есть ещё одно – сборочное, им колесо надевается на шпильку (ровную и упругую проволочку, которая убирается перед установкой колпака). Без этой помощницы ничего не выйдет. При этом перед креплением второй стойки не забываем надеть на ведущее колесо резиновый пассик (лучше плоский) подходящей длины.

В донной части и в колпаке, по центру, делаем сквозные отверстия (например диаметром 3мм) для дальнейшего их скрепления винтом с гайкой. Это обязательно, ибо в процессе эксплуатации будут присутствовать сотрясения конструкции, при которых всё нами собранное будет постоянно разваливаться (проверено). Также в колпаке делается пропил шириной чуть менее (чтоб не слетал пассик) ведущего цифрового колеса и длиной через весь колпак. Не лишними будут ещё одно – два отверстия в боковой стенке колпака, они пригодятся при его установке на место, ибо при этом нужно попасть верхними шлицами на стойках в соответствующие пазы (кстати, левый и правый разные размером – не путать) внутри колпака. Вот через них отвёрточкой и направлять. В донной части нужно предусмотреть пару отверстий для крепления винтами или шурупами всей, уже собранной конструкции к намоточному устройству.

Как и в каком месте крепить, собранный счётчик к намоточному устройству – полная свобода творчества. А вот их рабочее соединение - вот такое:

На ведущий вал намоточного устройства устанавливается шкив (это в идеале) или втулка из мягкой пластмассы с внутренним диаметром чуть менее 6 мм (чтобы одевались внатяг) и наружным диаметром при котором один поворот ведущего вала будет соответствовать одному повороту ведущего цифрового колеса счётчика. Самый простой вариант – на подходящую полихлорвиниловую или толстую пластмассовую трубку длиной 10 мм наматывается достаточной толщиной (ну скажем до диаметра 20 мм) узкий скотч (можно изоленту, но хуже) и начинаем настройку, при необходимости отматывая или подматывая скотч до оптимальной толщины.

Короче, добиваемся соотношения передаточного числа ОДИН к ОДНОМУ . Особо не упорствуя, получилось сделать погрешность в +1 виток на 150 оборотов вала намоточного устройства. Ну а известная погрешность полностью исключает неудовлетворительный итог работы. Теперь во время работы можно мечтать, петь песни и, при необходимости, достойно отражать нападки прочих членов семьи. С пожеланием успеха, Babay .

Обсудить статью СЧЁТЧИК ВИТКОВ

Давно хотел собрать счетчик витков для ручного намоточного станка. Хотелось сделать устройство с батарейным питанием от двух микропальчиковых батарей, потребляющее мало энергии в рабочем режиме, имеющее простое кнопочное управление-«Сброс», «Вкл/Выкл». Счетчик должен уметь реверсно считать. Иногда приходится отматывать витки, или бывают не штатные ситуации.

В наличии были STM8S003F3P6 и STM8L051F3P6 в корпусах TSSOP-20. Выяснилось что S003 не годится для моей задумки-у нее питания 3-5в, и скорее всего при 50% разряде 3вольтовой батареи микроконтроллер работать не будет. Поэтому выбор пал на STM8L051F3P6. По даташиту питание у нее от 1,8 до 3,6в. В качестве дисплея решено было использовать МT-10T7 Российского производителя МЭЛТ. Данный ЖК был куплен лет 7 назад, с тех пор достойного применения так и не нашел.Выкинуть его было жалко.

Поговорим о датчике.Сначала я использовал интегральные датчики Холла,формирующие логический сигнал на выходе. Достались с платы подводного фонаря. Оказалось, что они перестают срабатывать уже при небольшом числе оборотов. Это меня огорчило. Пришлось изобретать свой велосипед. Решил использовать датчики холла от мотора cd-rom привода и ОУ lm358. Крайне сомнительно была работа этой затеи от 3в. Но попытка не пытка. На мое удивление схема отлично заработала при таком питании.

Схема проще не придумаешь. R5-задает ток через датчики Холла U1,U2. На DA1, сделан усилитель с КУ=50. Сигналы с выходов DA1 не соответствуют логическим уровням STM8,поэтому к его выходам подключены транзисторы Q1,Q2 представляющие преобразователя уровней.Входы микроконтроллеров подтянуты через резисторы к плюсу,поэтому дополнительный огород городить не стал. Зачем на плате предусмотрены элементы С1,С2-уже и не помню.Очевидно собирался бороться с помехами. Транзисторы на самом деле bc817-40. Но и те что на схеме должны работать. Датчики холла hw-101A(маркировка D).

Питание на датчик, и дисплей приходят с вывода PB1 микроконтроллера. Нагрузочной способности для этих целей более чем достаточно.

R1 это перемычка. Номинала 0 Ом у меня не нашлось,поэтому поставил самый мелкий что был.

Максимальное значение для счета это 65535. Кнопка «RESET» используется для сброса показаний счетчика, «ON/OFF» -вкл/выкл устройства.

Печатную плату можно назвать скорее отладочной.

Фото готового устройства.

В качестве датчика оборотов выступает стеклотекстолитовый диск, с приклеенным на нем ниодиевым магнитом диаметром 5мм,толщиной 1мм, и плата с датчиками Холла.Растояние между магнитом и датчиками около 5мм. Половина знакомест на дисплее осталась не задействована. Ни чего умнее не придумал-как показывать там напряжение питания. Контрастности индикатора не достаточно,поэтому пришлось наклонить всю плату под 45градусов. На фото датчик прикреплен скотчем, потом я его прикрепил несколькими витками изоленты. Конструкция получилась не шибко эстетичной, но этого мне вполне достаточно. Сам намоточный станок-ничто иное как старый механизм для перемотки кинопленки.Ни знаю какие манипуляции он был призван производить, но на него надевается бобина с пленкой. Индикатор,батарейный отсек, плата микроконтроллера приклеены к куску текстолита термоклеем.

Потребляемый ток во включенном состоянии 12,8мA , в выключенном 1,71мкА.

Программное обеспечение.

Код написан в среде IAR Embedded Workbench IDE. Микроконтроллер работает от встроенного RC генератора HSI с частотой 16мгц. Подсчетом числа витков занимается таймер общего назначения TIM2. Он имеет 16битный счетный регистр, и возможность работы с экодером(encoder mode). Это существенно облегчает задачу. Достаточно настроить таймер, и забыть. Он сам по себе будет считать значения, и реализовывает возможности реверсного счета. Правда из-за особенностей работы этого режим значения в регистре счетчика- в два раза больше реальных.

Конечно же значения из TIM2 нужно как то извлекать, и выводить на экран. Этим занимается 8битный TIM4, генерирующий прерывания, по которому происходит эта операция. Прерывания приходят каждые 8мс. В обработчик добавлен опрос кнопки «сброс»,и манипуляции по выводу информации от АЦП и TIM2 на экран.

Измерением напряжения батареи занимается АЦП. Вход опорного напряжения, внутри соединен с плюсовым источником питания микроконтроллера. Выбрать внутренний источник нельзя(как это например сделано в AVR). Зато можно измерить напряжение этого самого источника. Напряжение источника VREF измерено на заводе и записано в VREFINT_Factory_CONV byte,его можно считать.

Что бы основной программе не было скучно, она смотрит-не завершено ли преобразование АЦП и на основе 16 выборок вычисляет среднее.

Включение/выключение схемы реализовано на основе внешнего прерывания по нажатию на кнопку. По приходу прерывания меняем переменную, и сидим ждем пока кнопку отпустят.

Если пользователь хочет выключить устройство,то основная программа сохраняет значение счетного регистра TIM2 в ОЗУ. Все не задействованные выводы делает выходами,устанавливает на них нуль. Если этого не сделать у меня ловит помехи. Отключаем источник эталонного напряжения VREF и АЦП и засыпаем. Использован самый экономичный режим halt. Проснется микроконтроллер от нажатия кнопки «On»,по внешнему прерыванию(External interrupts).

Прошивка микроконтроллера.

Это отдельная история. Когда покупал STM32F0 Discovery, думал что программатор на ней умеет шить STM8.Оказалось что нет. Тратить деньги на отдельный программатор не хотелось, а возможности прошивки по USART меня не впечатлила(да и не всё 8битное семейство умеет это).

Ознакомившись с рядом опубликованных в журнале конструкций счётчиков различного назначения (например, ), я принял решение разработать свой вариант счётчика витков, в котором использована энергонезависимая память микроконтроллера. В результате удалось создать простой и удобный в работе счётчик витков для намоточного станка, не содержащий дефицитных деталей.

Рис. 1
Счётчик состоит из нескольких узлов (рис. 1 ). Основой конструкции служит микроконтроллер DD1, к которому через токоограничительные резисторы R10-R16 подключён четырёхразрядный светодиодный индикатор HG1. Две оптопары - излучающий ИК диод- фототранзистор (VD2VT1, VD3VT2), - образующие датчик числа оборотов рабочего вала станка, формируют импульсы низкого уровня, по которым микроконтроллер определяет направление вращения и число оборотов вала. Предусмотрена кнопка SB1 для обнуления памяти, а также вспомогательные цепи: R2C2, работающая в составе встроенного тактирующего генератора микроконтроллера, VD1C1, сохраняющая напряжение питания, необходимое для перехода микроконтроллера в режим SLEEP, и R6R8, следящая за напряжением питания счётчика.
Известно, что микроконтроллеры семейства PIC довольно капризны при работе с EEPROM (особенно, когда запись в неё происходит автоматически). Уменьшение напряжения питания может исказить содержимое памяти При работе счётчика линия RB1 (вывод 7) микроконтроллера, к которой подключена цепь R6R8, опрашивается на наличие напряжения питания, и если оно пропадает, то благодаря цепи VD1C1 микроконтроллер успевает перейти в спящий режим, тем самым блокируя дальнейшее выполнение программы и защищая информацию в EEPROM. В процессе счёта микроконтроллер будет сохранять в памяти числа после каждого оборота рабочего вала станка. При каждом очередном включении питания индикатор HG1 отобразит то число, что было до отключения.
Датчик представляет собой небольшую печатную плату (22×22 мм), на которой смонтированы два излучающих диода и два фототранзистора, установленных так, что образуют два оптических канала передатчик-приемник. Оптические оси каналов параллельны, межосевое расстояние - около 10 мм.
На рабочем валу станка неподвижно закреплена шторка в виде диска из жёсткого непрозрачного для ИК лучей материала (текстолит, гетинакс, металл, пластик) толщиной 1…2 мм. Диаметр шторки - 35…50 мм, диаметр центрального установочного отверстия равен диаметру вала. Плату на станке фиксируют так, чтобы шторка, вращаясь вместе с валом, могла перекрывать собой оба ИК луча.
В шторке пропиливают вырез в форме неполного сектора. Угловая ширина и глубина выреза должны быть такими, чтобы при вращении вала шторка обеспечивала кратковременное прохождение ИК излучения сначала только через один канал, затем через оба и, наконец, только через другой, как это схематически проиллюстрировано на рис. 2 . Цветом показаны каналы, открытые в той или иной позиции. Такой порядок следования сигналов с датчика даёт микроконтроллеру возможность определять направление вращения рабочего вала станка.

Счётчик рассчитан на питание от батареи из трёх гальванических элементов АА (R6), но можно использовать любой сетевой блок со стабилизированным выходным напряжением 5 В.

Вместо «поверхностных» резисторов можно использовать МЛТ-0,125 или С2-23 мощностью 0,062 Вт. Кнопка SB1 - любая, подходящая по месту крепления на плате. Вместо E40281-L-O-0-W подойдёт цифровой индикатор FYQ-2841CLR.
Программа микроконтроллера разработана и отлажена в среде Proteus, после чего с помощью программатора ICProg загружена в микроконтроллер. После установки микроконтроллера в панель при первом и последующих включениях счётчика индикатор отобразит знак «минус» во всех знакоместах. Примерно через две секунды на табло появятся нули - это признак готовности счётчика к работе.

В программе предусмотрена функция аварийного обнуления памяти на тот случай, когда в неё попадёт ошибочная информация и микроконтроллер «зависает» (такое бывает крайне редко, но быть может). Для возвращения микроконтроллера в рабочий режим нужно выключить питание счётчика, нажать на кнопку «Обнуление» и, не отпуская её, включить питание. Как только табло отобразит нули, можно продолжать работать, но информация о прежнем числе витков будет, разумеется, утрачена.
В налаживании правильно собранное устройство не нуждается.

ЛИТЕРАТУРА
1. Долгий А. Усовершенствованный реверсивный счётчик. - Радио, 2005, №11, с. 28, 29.
2. Гасанов А., Гасанов Р. Электронный счётчик. - Радио. 2006, № 11, с. 35, 36.

А. БАНКОВ, г. Орёл (Радио, №8 2011г)

Сайт находится в тестовом режиме. Приносим извинения за сбои и неточности.
Просим Вас писать нам о неточностях и проблемах через форму обратной связи.

Электронный счетчик витков для намоточного станка.

В число наиболее простых и тем не менее очень нужных технологических приспособлений, самостоятельное изготовление которых под силу даже малоопытным радиолюбителям, входит ручной намоточный станок. Это — стальной вал с резьбой М6, вращающийся в двух стойках; на одном его конце укреплена рукоятка для вращения. Стойки привинчены к массивному основанию. Чтобы не считать самому число оборотов вала — число витков обмотки, — обычно станок оснащают механическим счетчиком. Однако удобный миниатюрный счетчик оборотов с возможностью обнуления показаний был и остается дефицитом. Альтернативой механическому счетчику может служить электронный, описанный в этой статье. Предлагаемый реверсивный электронный счетчик собран на девяти КМОП-микросхемах (К561ТЛ1, 4 х К561ИЕ14, 4 х К176ИД2), транзисторе КТ315Б и четырехразрядном ЖК-индикаторе ИЖЦ5-4/8. Датчик импульсов вращения выполнен на основе двух герконов, замыкающихся при прохождении вблизи них постоянного магнита, закрепленного на поводке, установленном на валу станка. Устройство считает число оборотов вала от 0 до 9999. Даны чертежи печатных плат, на одной из которых монтируют ЖК индикатор, а на другой — все остальные детали счетчика.