| Форум РадиоКот https://radiokot.ru/forum/ |
|
| Автоматический намоточный станок https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=2&t=175155 |
Страница 1 из 16 |
| Автор: | *Trigger* [ Вс янв 24, 2021 00:04:36 ] |
| Заголовок сообщения: | Автоматический намоточный станок |
Приветствую всех заглянувших сюда! Хотел бы поделиться проектом полноценного намоточного станка с автоматической укладкой провода. Сначала небольшая предыстория. Этот проект создавался по просьбе моего хорошего знакомого Яна (здесь он присутствует под соответствующим ником). Он нашёл и повторил вот эту конструкцию, но, как оказалось, работает она очень плохо. Получить нужный шаг намотки затруднительно, реальное перемещение укладчика за один оборот вала с каркасом не соответствует установленному значению. Также в этой конструкции для экономии выводов использовано подключение кнопок к АЦП, и из-за недоработанной программной реализации опроса кнопок периодически возникают глюки - срабатывает не та кнопка, которая должна. И эти проблемы появились у многих, кто повторил конструкцию, как следует из темы с обсуждением. Поскольку механика намоточного станка была уже готова, проект нужно было завершить. Я посмотрел оригинальную программу для Ардуино, и понял, что проще сделать всё с нуля, а не пытаться исправить имеющееся. Механическая часть содержит два шаговых двигателя: один вращает вал, на который крепится каркас наматываемой катушки, а второй посредством ходового винта приводит в движение укладчик провода - механизм, направляющий провод в нужную точку каркаса. Управляет этими двумя двигателями микроконтроллер ATmega8A. Схема устройства:  Шаговые двигатели управляются при помощи готовых китайских платок драйверов (в данном случае использованы DRV8825, но можно поставить и любые другие). Драйвер U3 управляет двигателем намотки, а U2 - двигателем укладчика. Дополнительно предусмотрена возможность подключения энкодера, установленного на валу двигателя намотки (разъём U7), однако, в настоящий момент программной поддержки этого узла нет. Органы управления устройством остались такие же, как и в оригинальной конструкции: энкодер (с кнопкой) и ещё пять кнопок. Информация выводится на индикатор 2004 (20 символов, 4 строки) с контроллером, совместимым с HD44780. Для установки всех параметров намотки используется энкодер, реализовано простейшее меню. Сначала поворотом энкодера выбирается требуемый параметр (пункт меню). Курсор в виде символа ">" указывает на выбранный пункт меню.  Для входа в режим редактирования параметра нужно нажать кнопку энкодера (назовём её кнопкой OK). при этом вокруг значения параметра появятся символы ">" и "<". Далее вращением энкодера устанавливается необходимое значение. При нажатии кнопки OK устройство снова переходит в режим выбора параметра. Числовые параметры с большим числом разрядов устанавливаются поразрядно. Переход к следующему разряду осуществляется кнопкой OK. Изменяемый в данный момент разряд разряд мигает, при повороте энкодера мигание временно приостанавливается.  Намоточный станок имеет два режима работы: автоматический (Auto) и ручной (Manual). Режим выбирается в пункте меню Mode. В автоматическом режиме устанавливаются следующие параметры: 1. Turns - число витков; 2. Spacing - расстояние между витками, т.е. шаг намотки (величина смещения укладчика за один оборот катушки), мм; 3. Length - длина намотки, мм; 4. Turns/layer - число витков в слое; 5. Speed - скорость намотки, об./с; 6. Direction - начальное направление движения укладчика (на первом слое); 7. Pause - автоматическая приостановка намотки в конце каждого слоя (например, для прокладки межслойной изоляции). Для запуска намотки нужно нажать и удерживать в течение одной секунды кнопку OK. Намотка производится послойно с изменением направления между слоями. В конце каждого слоя станок останавливается, если в пункте меню Pause выбрано On. Также поставить намотку на паузу можно в любой момент, нажав кнопку OK. Для возобновления процесса намотки нужно также нажать OK. Текущее состояние отображается в правом верхнем углу индикатора: Ready - устройство готово к запуску; Running - намотка запущена; Paused - намотка приостановлена; Done - намотка завершена.  В процессе намотки, а также в режиме паузы, можно изменять скорость вращением энкодера. Кнопка Stop мгновенно останавливает намотку, устройство переходит в меню. Наличие в меню одновременно параметров Length и Turns/layer требует пояснения. Очевидно, эти величины связаны между собой. А именно, <Length> = (<Turns/layer> + 1) * <Spacing>. Единица в формуле появилась из-за того, что реальная длина намотки больше величины смещения укладчика на диаметр провода. Например, один виток при намотке "виток к витку" имеет длину, равную двум диаметрам провода. При изменении одного из параметров Length и Turns/layer второй меняется автоматически. В случае, если изменяется длина намотки, выбирается максимально возможное число витков, умещающихся на этой длине. Число витков в слое меняется от 1 до общего числа витков, а длина намотки - в диапазоне от удвоенного шага до длины, соответствующей общему числу витков. Таким образом, при изменении длины число витков будет также лежать в пределах от 1 до общего числа витков. Немного сложнее обстоит дело, если изменяется шаг намотки (Spacing). В этом случае длина намотки остаётся неизменной, а число витков в слое пересчитывается (и опять берётся максимально возможное значение). Если полученное число витков превышает общее число витков, длина намотки уменьшается до (<Turns> + 1) * <Spacing>, а если получено число 0, то длина увеличивается до 2 * <Spacing>. Число витков в этих случаях корректируется соответствующим образом. Кнопки Left, Right, Up, Down образуют подобие джойстика. Они позволяют вручную выставить укладчик и повернуть катушку. Работают они в том случае, если не запущена намотка (слово Ready в левом верхнем углу). При нажатии на любую из них на индикатор выводятся текущие координаты (об этом я расскажу подробнее в описание режима Manual). Если нажата одна из кнопок Up и Down (т.е. производится поворот катушки), выводится также текущее значение скорости вращения, которую можно менять прямо в процессе при помощи энкодера.  Режим Manual имеет следующие отличия от режима Auto: 1. Управление шаговыми двигателями производится только при помощи кнопок. 2. Сигнал ENABLE с драйверов ШД не снимается после остановки двигателей, т.е. реализован режим удержания. 3. Текущие координаты отображаются постоянно, а не только при нажатии на кнопки перемещения. Меню в режиме Manual состоит из двух пунктов: 1. Speed - аналогичен такому же пункту в режиме Auto; 2. Reset position - обнуление текущих координат.  Координаты представляют собой два числа: T (Turn) и G (Guide). Первое соответствует числу витков (вернее, числу оборотов), второе - положению укладчика (в мм). Координаты могут быть как положительными, так и отрицательными. Ручной режим имеет несколько применений. Во-первых, его можно использовать для намотки с укладкой провода вручную. Режим удержания ШД исключает проворот двигателя намотки из-за натяжения провода. Во-вторых, можно наматывать катушки со сложной конфигурацией обмоток (переменный шаг или ещё что-то подобное). В-третьих, поскольку координаты постоянно видны на индикаторе, легко можно осуществить начальное позиционирование укладчика. Например, если нужно намотать на одну катушку несколько обмоток, то в ручном режиме можно до намотки первой обмотки обнулить координаты у левого края каркаса, потом выполнить автоматическую намотку в один слой, а затем снова в режиме Manual вернуть укладчик от правого края каркаса в положение, близкое к нулю. Возможно, есть и ещё какие-то способы использования этого режима. Двигателями можно управлять как угодно, поэтому удастся реализовать любую идею. Поскольку у желающих повторить этот проект могут быть различные двигатели, ходовой винт и прочее, я выкладываю исходники, чтобы любой желающий смог подправить их под свою конструкцию. Программа написана на языке Си. В качестве среды разработки использовался Code::Blocks, компилятор - avr-gcc версии 8.3.0. Теоретически, можно обойтись без Code::Blocks, создав Makefile, но я этого пока что не делал. В файлах pins.h и lcdlibrary/lcd_definitions.h можно переназначить выводы МК. Во втором из них описывается подключение индикатора, а в первом - всего остального. При переназначении выводов есть ряд ограничений: 1. Неиспользуемый пока что энкодер на валу двигателя намотки должен подключаться только к PD2 и PD3, т.е. его подключение менять нельзя. 2. Энкодер для настройки параметров нужно подключать к двум соседним битам одного порта (PB4 и PB5, PD3 и PD2 и прочее). "Положительным" направлением вращения считается то, в котором контакт, подключенный к цепи ENCODER_A, замыкается первым (раньше). 3. Для возможности внутрисхемного программирования МК к выводам программирования SCK, MISO, MOSI (PB5, PB6, PB7) не рекомендуется подключать выводы D4..D7 индикатора, а также входы ENABLE и STEP драйверов ШД. Параметры механики задаются в файле winding.h. Там задаётся число шагов на 1 оборот каждого из шаговых двигателей, дробление шага (микрошаг, установленный на драйвере), шаг резьбы ходового винта (в случае многозаходной резьбы - ход резьбы). Также задаётся ускорение двигателей (скорость разгона) в об./с^2 (rps/sec). В файле winding.h есть параметр MOTOR_STEP_DIVIDER, используемый для оптимизации вычислений. Его следует рассчитать вручную как наибольший общий делитель (НОД) значений TURN_MOTOR_MICROSTEPS_PER_REVOLUTION и GUIDE_MOTOR_MICROSTEPS_PER_REVOLUTION (это число микрошагов на один оборот двигателей). В простейшем случае, если двигатели одинаковы, это число равно произведению числа шагов на дробление шага (т.е. все три значения MOTOR_STEP_DIVIDER, TURN_MOTOR_MICROSTEPS_PER_REVOLUTION и GUIDE_MOTOR_MICROSTEPS_PER_REVOLUTION равны друг другу). В файле main.c задаются такие параметры, как минимальное и максимальное число витков, минимальный и максимальный шаг намотки, минимальная и максимальная скорость, а также скорость перемещения укладчика при нажатии кнопок Left и Right. Таким образом, может потребоваться отредактировать четыре файла: pins.h, lcdlibrary/lcd_definitions.h, winding.h и main.c. Напоследок, картинка с фьюзами МК ("галочка" - запрограммировано, т.е. лог. 0):  В архиве находятся: схема в DipTrace, PNG и PDF, проект Proteus для ознакомления с работой устройства, прошивка с исходниками и проект Code::Blocks, картинка с фьюзами. Вложение: Прочую полезную для повторения данной конструкции информацию (печатную плату, конструкцию механической части, модели для 3D-печати деталей и т.д.) в скором времени выложит Ян. |
|
| Автор: | gsmart [ Вс янв 24, 2021 00:29:46 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Раз такая тема про намоточные станки, станок для намотки катушек универсалью, это почти точная копия станка из журнала Радио, №8 за 1954 год:       
|
|
| Автор: | korob [ Вс янв 24, 2021 00:37:48 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
*Trigger*, просто нет слов.  *Trigger* писал(а): Поскольку у желающих повторить этот проект могут быть различные двигатели, ходовой винт и прочее, я выкладываю исходники, чтобы любой желающий смог подправить их под свою конструкцию. А не планируется ли установка числа шагов на оборот/миллиметр в каком нибудь сервисном меню/режиме? 
|
|
| Автор: | *Trigger* [ Вс янв 24, 2021 09:15:21 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
korob писал(а): А не планируется ли установка числа шагов на оборот/миллиметр в каком нибудь сервисном меню/режиме? Нет, такого в паланах нет. Во-первых, параметры механики настраиваются всего один раз, и делать отдельный режим для их настройки - излишество. Во-вторых, сейчас многие расчёты выполняются ещё на этапе компиляции прошивки, что сильно облегчает задачу микроконтроллеру. А памяти в нём не так уж много, поэтому отдельное меню с настройками и дополнительные вычисления могут просто не влезть. Но, может, и влезут - я особо не занимался оптимизацией программы под минимальный размер, есть, куда уменьшать. Наконец, на параметры механики есть некоторое количество ограничений, иногда весьма неочевидных. Сейчас это всё проверяется на этапе компиляции, и выдаётся ошибка, если что-то не так. В случае настроек прямо на устройстве придётся делать ещё и все эти проверки. В общем, нет смысла так сильно заморачиваться ради однократно устанавливаемых параметров. Правка программы и последующая компиляция не представляют никаких трудностей даже для тех, кто далёк от программирования. Нужно всего лишь изменить константы, в сам код лезть не требуется. |
|
| Автор: | Ян [ Вс янв 24, 2021 10:13:56 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
В дополнение темы. Если кто захочет повторить, ну или использовать часть конструкции, выкладываю все что есть по моему станку. Плату я отфрезеровал на ЧПУ. Лень было травить.  Несколько фоток платы.    На последней плате промежуточная прошивка. Фото самого станка. Это версия с управлением на ардуино, новую коробку под плату управления пока не напечатал.  Некоторые детали и узлы станка.       Небольшое видео работы меню. Схема и плата в Диптрейс. https://yadi.sk/d/82CBeNBhTc0ViQ Файлы для печати деталей станка. https://yadi.sk/d/eGrGMg6Lg9ePFw Чертежей металлических деталей я не делал, точил по месту. Когда напечатаю корпус, добавлю его файлы. Новая система управления оказалась гораздо удобнее версии на Ардуино. Огромное спасибо Арсению за его труды!!! |
|
| Автор: | gsmart [ Вс янв 24, 2021 16:40:30 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Ян, станок для намотки торов не пробывали реализовать? |
|
| Автор: | Ян [ Вс янв 24, 2021 18:00:09 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Нет необходимости. Зачем? Проще заказать. Этот станок делался для конкретных восьми маленьких катушек для одного проекта. Сделаю, и в дальний угол станочек задвину. |
|
| Автор: | Wladimir_TS [ Вс янв 24, 2021 19:13:08 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Хороший однако у ТСа 3D принтер - так ровно напечатно. |
|
| Автор: | goldmen8 [ Вс янв 24, 2021 19:17:55 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Ян, а как долго печатались детали и какой пластик использовался. |
|
| Автор: | Ян [ Вс янв 24, 2021 19:25:49 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Все потому, что самодельный.  Почему такой, потому как он переродился из Анета А6. Правда от того только моторы, винты, да направляющие оси У. Руки дойдут, на рельсы заменю. Я пробовал печатать на нем со скоростью 350мм/мин. Весьма нормально получилось. Очень жесткий. Профили 30х60, фрезерованный алюминий! Печатающий узел для удобства съемный. Управление Лердж. Похвастался...   Печатал PLA. Время не засекал.
|
|
| Автор: | Wladimir_TS [ Вс янв 24, 2021 22:03:35 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Ну да - там направляющие с ценой, как крыло от самолета. Не для простых людей конструктив. Думал есть дешевые и сердитые решения. Типа усилий на головке нет. Ан нет - как и обрабатывающие системы требует жесткости. Думал начать строить свой (из останков матричных принтеров, одну ось сделал) - но, видимо, для качественной работы нужны слишком уж приличные вложения. С другой стороны, если вы такие деньги вбухали в направляющие, но до сих пор растяжимые ремни пользуете. И зачем 2 электродвигателя на вертикальную. ось, если она и так соединена ремнем вверху - не тянут ? Я собирался ставить один. |
|
| Автор: | goldmen8 [ Пн янв 25, 2021 01:47:21 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Ян писал(а): пробовал печатать на нем со скоростью 350мм/мин. Весьма нормально получилось. Очень жесткий. 350мм/мин так медленно? или опечатка вышла. У меня ender 3. скорости долее 120мм/с не ставил, особенно на высоких деталях, из-за особенностей технологии "дрыг стола". Хочется по быстрее и получилось-бы, но этот стол елозит туда-сюда, и чем выше поднимается тем сильнее "раздёргивает" (рябит). Правда ещё крышку (корпус) не мешало бы, от сквозняков закрыться. Только этим и не нравится, а всё остальное вполне устраивает. Ян, зачётный аппарат!!!  особенно горизонтальные направляющие.
|
|
| Автор: | al1955 [ Пн янв 25, 2021 07:22:48 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Проект интересный, но как обычно стало обсуждение не в тему. Понятно, что станок делался для разового использования и маленьких катушек. Есть вопрос к автору. Будет все таки версия с энкодером на валу двигателя ? Думаю в этом случае можно будет применить двигатель с редуктором и увеличить диаметр наматываемого провода. |
|
| Автор: | Wladimir_TS [ Пн янв 25, 2021 07:35:12 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Не знаю, сколько вложено, проект тянется лет 5, но пока нет ни головки, ни механизма подачи, есть мысль переделывать это в установку по засветке фоторезиста. А застопорился аккурат на оси Z - каретка вертикальная клинит, надо строго синхронизировать ходовые винты, но китайские винты мне запороли про обработке концов + кончилась возможность договариваться о изготовлении деталей на производстве -поставили новое начальство, которое из принципа на дает рабочим подхалтуривать. |
|
| Автор: | Ян [ Пн янв 25, 2021 08:59:45 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Ну да - там направляющие с ценой, как крыло от самолета. Не для простых людей конструктив. Думал есть дешевые и сердитые решения. Типа усилий на головке нет. Ан нет - как и обрабатывающие системы требует жесткости. Думал начать строить свой (из останков матричных принтеров, одну ось сделал) - но, видимо, для качественной работы нужны слишком уж приличные вложения. С другой стороны, если вы такие деньги вбухали в направляющие, но до сих пор растяжимые ремни пользуете. И зачем 2 электродвигателя на вертикальную. ось, если она и так соединена ремнем вверху - не тянут ? Я собирался ставить один. Вы наверно не мониторили цены на направляющие. Думаю они обошлись не дороже 4 тыс. Сейчас трудно вспомнить, а в истории на Али лень копаться. Это для ЧПУ не дешевые, у меня на станок на 3 оси они обошлись тысяч в 18, и это не самые дорогие. Этот принтер обошелся мне примерно в 30-35 тыс. Конечно многое я делал сам, у меня есть токарный станок. Только фрезеровку на ЧПУ делал на стороне. Я считаю что это не бешеные деньги. Особенно если сравнить с ценами на не бюджетные принтеры. Ремни обеспечивают быстрое и безлюфтовое перемещение. Уже год принтеру, ремни не растянулись. К тому же есть устройства для их натяжения. 2 двигателя на Z гораздо лучше, нет больших нагрузок на синхронизирующий ремень. Он служит лишь для синхронизации, а не для передачи усилия. Ставьте 2 на Z, небольшая цена за стабильную работу. Wladimir_TS писал(а): 350мм/мин так медленно? или опечатка вышла. Да, ошибся конечно. в секунду.
|
|
| Автор: | Wladimir_TS [ Пн янв 25, 2021 09:49:47 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Одинаковые движки найти сложновато. Про 4 тысячи не верю - это всего 2 каретки на самый узкий рельс - 9 мм А минимум надо по 3 каретки на ось, а лучше по 4. + сами рельсы. Фрезеровка на ЧПУ без знакомства - там менее чем за 30к даже разговаривать не будут (хотел корпус для ИНошных часов заказать) - причем как всегда россиянское хамство и скрытая ненависть к каждому клиенту с мелким заказом.. |
|
| Автор: | goldmen8 [ Пн янв 25, 2021 10:25:49 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Самый узкий рельс 7мм (MGN7,) 300мм + одна каретка стоит не более 800руб. сама каретка 400. https://aliexpress.ru/item/100000748047 ... 0113926270 Я такие везде втыкаю где возникает необходимость. Больше нравится чем круглые направляющие. Wladimir_TS писал(а): Фрезеровка на ЧПУ без знакомства - там менее чем за 30к даже разговаривать не будут (хотел корпус для ИНошных часов заказать) ... таких? Такой корпус и будет стоить не мало. |
|
| Автор: | Wladimir_TS [ Пн янв 25, 2021 11:01:21 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Корпус попроще, но не без изысков.  6 рельс уже 5к + 6 допкареток - в 4 тысячи никак. С круглыми засада, что в ширпотребе китайском они не каленые от слова совсем, нужно от старых отеческой принтеров. Желательно от телеграфных аппаратов времен заката их строения. - там каленый, а каретки ездят на 6 подшипниках в 2х зонах со сдвигом 120 по углу, один подпирается мощной пружиной - вот это да - суровая вещица. Вал кален ,его не берет ножевка по металлу от слова никак. Так что задача отрезания и закрепления - еще та. Жалко в свое время не натаскал, когда была возможность их вдоволь. |
|
| Автор: | Ян [ Пн янв 25, 2021 11:53:38 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Wladimir_TS писал(а): Про 4 тысячи не верю Если вы заметили, на моем принтере пока 4 рельса, ось у пока на круглых направляющих. Так что про 4 тысячи я писал имея ввиду свой принтер. Фрезерую без знакомства, нашел через чипмейкер, уже несколько лет пользуюсь. Просто где я фрезерую, не хапуги. Для примера. Делаю сейчас новый ЧПУ, то что вы видите на фотке мне отфрезеровали за 10тыс. Материал мой, еще 3500. Разве это дорого? Думаю все фрезерные работы за станок обойдутся в 30 тыс. Плюс материал 13. Такого качества за эти деньги на Али не купить, я то знаю, не зря делаю новый вместо моего китаезы.  Круглые направляющие я покупал тут. Нормально закалены, цена приемлема. Ножевкой такие валы никто не пилит, есть болгарка. Тема плавно перетекла от намоточного станка в 3D принтеры... А я продолжаю его доделывать. Нарисовал корпус, но появилась новая идея относительно его. Да, кстати, раз возникла темка про часы на ИНках. Это мое основное хобби, все что я делаю из оборудования, делается в том числе и для этого.
|
|
| Автор: | Wladimir_TS [ Пн янв 25, 2021 12:01:42 ] |
| Заголовок сообщения: | Re: Автоматический намоточный станок |
Кому - как...мне дорого. Да и опять - вот у вас есть доступ (где живете.....ага) где фрезеруют за столько, у меня нет (точнее есть - но заметно за больше и это единственное место доступное в радиусе 100 км). У всех свои возможности. Одна ШВП на вашем фото сколько стоит ???? И небось ставить уже не шаговый будете, а полноценный серводвигатель. С другой стороны у вас видимо уже производство часов, а это уже работа и тут в производство надо вкладываться. Затраты отобьются прибылью. |
|
| Страница 1 из 16 | Часовой пояс: UTC + 3 часа |
| Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group http://www.phpbb.com/ |
|
