Еще одна конструкция намоточного станка

Вместо предисловия.

Механическая часть.

Все части станка крепятся на куске ДСП размером примерно 50х50 см. Это подвеска для катушки, с которой сматывается провод и собственно само устройство для наматывания. Поскольку лучше один раз увидеть..., то вместо долгого и нудного объяснения как оно выглядит приведу несколько фотографий.

Общий вид:



Вид сверху:



Подвеска для катушки:



Теперь несколько детальнее по поводу конструкции поскольку не все видно на фотографиях.
Механизм крепится на деревянном бруске примерно 5х6 см. Брусок прикручен к доске снизу мебельным болтом, что довольно хорошо видно на первой фотографии. Важно обеспечить перпердикулярность бруска к поверхности доски. В бруске нужно выфрезеровать углубления для подшипников с обоих сторон (соосно) и сделать сквозное отверстие в котором вращается вал. Здесь опять же нужно (в разумных пределах, так сказать, без фанатизма) обеспечить параллельность вала доске. Я делал так: сперва просверлил тонким сверлом (около 2.5мм) брусок так, как будет проходить вал, затем сверлом по дереву (пером) подходящего диаметра сделал углубления в бруске под подшипники с обеих сторон. После этого рассверлил отверстие под вал так, чтобы он мог свободно вращаться.
В качестве вала я нашел подходящий стальной стержень и нарезал на нем резьбу М10 по все длине ( около 25 см). Подшипники взял от генератора для автомобилей жигули. Внутренний диаметр у них 12мм, поэтому понадобилось вставлять дополнительную втулку.

Втулка опять же нашлась из автомобильных причиндалов. Сделана из пластмассы и должно быть от какого-то автомобиля отечественного производства (сейчас уже затрудняюсь сказать от какого именно, но вероятнее всего это или "Мосчквич 2141", или "Ода", или что-то из жигулей классики). Внутренний диаметр втулки 10мм, наружний 12мм - как раз то что нужно. Подшипники закрепляются фланцами на шурупах к бруску c обеих сторон.




Вал закрепляется так чтобы была достаточная рабочая часть и со стороны ручки к валу привинчивается диск для датчика положения. Затягивать вал в подшипниках гайками сильно не нужно. Достаточно чтобы вал просто не болтался. Если есть возможность выточить вал на станке то лучше конечно в той части где крепятся подшипники сделать вал соответствующего диаметра, но у меня такой возможности не было.

Счетчик витков.

Мысль прикрутить счетчик к станку появилась давно. Первоначально она витала вокруг механического счетчика, но как-то не возникало идеи от чего можно было бы позаимствовать сам счетчик. Проблема состоит еще и в том что нет никакой гарантии что через 100 оборотов этот счетччик будет показывать именно 100 а не, скажем, 97. В общем с механикой хоть и надежно, но не совсем все гладко. Посему ясно было что нужно делать это как-то с помощью датчиков, причем нужно чтобы функционально это было не хуже "механики". Идея счетчика позаимствована из статьи в журнале "Схемотехника" N6/2001, M. Голубцова, "Cчетчик витков для намотки катушек" (часть вторая), которую я нашел на www.platan.ru во время перерывания интернета в поисках полезных идей на этот счет. В статье автор описывает реализацию счетчика на микроконтроллере. Мкроконтроллер безусловно вещь хорошая, но, во-первых, я с ним никогда фактически не работал, и, во-вторых, нет у меня его и искать влом. Глядя на эту конструкцию мне и пришла мысль "а почему бы не превратить в микроконтроллер свой супер-пупер настольный компьютер, используя LPT порт для чтения состояния датчиков". С одной стороны это сильно упрощает "железную" часть устройства, а с другой - увеличивает КПД домашнего компьютера (а он и так все время где-то возле нуля болтается). Да и написание программ для PC это фактически то чем я занимался почти всю свою самостоятельную жизнь. На том и порешил.
Схема "железной" части сразу превратилась в вот такую лаконичную:


Немного по поводу деталей.

Питание схемы было сделано внешним т.к. от порта все это дело не тянуло. Соединение с портом кабелем UTP любой категории .Вообще конечно витая пара то здесь не нужна, главное чтобы количество проводов в жгуте было достаточным, да и маркировка цветом очень кстати, это как раз и отмечено на схеме. Для датчиков были использованы ИК светодиоды и фотодиоды чтобы минимизировать влияние обычного освещения. Правда настольная лампа все равно засвечивает датчики и, если планируется работать под настольной лампой, то датчики нужно экранировать от засветки. Назания светодиодов я не знаю (купил в ближайшем радиомагазине), такие обычно стоят в пультах к телевизору. Фотодиоды марки BPW41N были куплены на avc.ru. Остальные детали проблем составлять не должны: любые npn транзисторы (например кт3102, кт315), резисторы SMD или обычные МЛТ в зависимости от предпочтения и наличия и любой стабилизатор на 5в ( с соответствующей коррекцией схемы).
Диск с вырезанным сектором лучше не делать сильно большого диаметра. Вполне достаточно 5-6см. При выпиливании окна (сектора) совершенно не обязательно соблюдать большую точность и можно сделать сектор несколько больше чем занимают датчиики. На правильность работы программы это не сказывается.
Смонтированы все детали конструкции прямо на основной стойке (бруске) и выглядит вот так:

Программа счетчика.

Основной алгоритм работы программы очень наглядно изложен в упомянутой ранее статье, так что даже думать не нужно было. Потому осталось только взять и написать программу, его реализующую. Изначально все планировалось пускать под DOS, так как более современные среды часто недопускают самовольного обращения программ к портам ввода-вывода (оно конечно же возможно, но требует несколько иного подхода, а DOS отличная среда для изучения железа компьютера). Первоначально были сомнения в том что я найду где взять загрузочный диск DOS, но как оказалось это не представляет совершенно никакой проблемы (об этом чуть ниже). Но как известно аппетит приходит во время еды и вскоре исходная программа была доработана чтобы она могла исполняться на XP. Для этого был использован драйвер который позволяет работать с LPT портом на XP. Исходный код самой программы написан на языке C и лежит здесь. Если нет никакого желания заниматься самому построением бинарника, то есть уже готовые бинарники для DOS (а также Win95, Win98) или для виндов (NT, 2000 и XP). Драйвер для работы с портом уже есть в архиве для виндов. Если есть интерес к исходникам драйвера то идти нужно сюда .

Теперь о работе программы.

Программа пускается в консоли и выводит количество намотанных витков. При запуске можно задать начальное значение счетчика и опцию отключения динамика. Про последнее немного поясню. Так как компьютер может стоять где угодно вне поля зрения, в том числе и за спиной, то желательно как-то индицировать что счетчик считает.При каждом изменении показании счетчика динамик издает короткий сигнал. Кроме того, когда программа получает исключительную ситуацию (очередное состояние датчиков не соответствует ожидаемому) то опять же издается сигнал и завершается исполнение. В принципе исключительных ситуаций быть не должно. Это было сделано в момент отладки для определения интервала через который нужно считывать положение датчиков. Но винда система труднопредсказуемая и, мало-ли, интервал может оказать больше запланированного, что запросто может привести к неправильному считыванию положения (пропуску). Кроме того, программа может не заметить случайного отключения питания счетчика, и потому все же какая-то индикация может понадобиться.
Итак, сигнал можно отключать если кого-то это раздражает. Для получения справки нужно пустить программу с ключиком -help. Сразу после запуска программа выводит на экран стартовый показатель счетчика ( "0" если не было задано параметром), затем пишет на экране кто-она есть и проверяет наличие устройства в паральлельном порту, а также наличие его питания. Если все в порядке, то далее она отслеживает когда датчики примут исходное значение (вал установлен так что оба датчика оказываются в вырезанном секторе диске). После этого начинается счет витков. Направление автоматически определяется по датчикам и с каждым изменением показателя счетчика издается короткий звуковой сигнал (если не задана опция) разным тоном, в зависимости от направления счета. Чтобы выйти из программы нужно нажать кнопку на устройстве.

Еще нереализованные идеи.

Есть еще мысль добавить еще один параметр - конечное число витков. Программа при этом сигнализирует об окончании намотки.
Можно еще добавить светодиодную индикацию так чтобы светодиод был в поле зрения во время работы и мог заменять звуковую сигнализацию когда это требуется.

Прочая полезная информация.

• Образы загрузочных дисков для разных операционок в т.ч. и для достаточно древних находятся здесь.

• Как научить компьютер бутиться с USB флэшки написано тут.
  Для чего это может быть нужно, думаю, понятно. Скажу только что далеко не каждый компьютер можно научить бутиться с флэшки. Если "доска" не поддреживает такой режим, то лучше и не тратить время. Я свой комп так и не смог заставить бутиться с флэшки хотя в BIOSе и присутствовали варианты загрузки типа USF-FDD, USB-ZIP, USB-HDD. Возможно проблема решается установкой более свежей версии BIOS, но мне влом было проделывать такие "подвиги" со своим компом.

• Компилятор.
  Для компиляции под DOS я использовал старый добрый Borland C++ 3.1, который, я думаю, сейчас можно найти без проблем.
  Под винды можно использовать "студийный" компилятор от MS. Возможно придется немного подправить исходный файл. Я же использовал другой компилятор. Меня удивил совершенно убойный по своим размерам (и главное что рабочий) компилятор Tiny C. Это OpenSource проект, который (как наверное и большинство подобных проектов) начинался с увлечения. Последняя (на момент написания статьи) доступная версия 0.9.23 поддерживает генерацию исполняемых файлов для виндов в PE формате (изначально это был компилятор для линукса), но объектные файлы при этом генерит и принимает на линковку в формате ELF. В связи с такой "кросс" компиляцией отладочная информация пока на виндах не валидна (т.к. пo "привычке" генерится в .stab формате который на виндах никем не понимается). Бинарник (tcc.exe) является в одном лице препроцессором, компилятором, линкером и ассемблером (пока только AT&T синтакс).
  Если он кого заинтересовал, то идти нужно сюда.
  Достаточно просто скачать архив, распаковать его в любую удобную директорию, и поправить переменную окружения PATH ( последнего можно и не делать). Распакованным, он занимает чуть больше мегабайта (~1.2мБ).

2006, Valery N. Dmitriev