電子ターンカウンター回路。 DIYワインディングマシーン。 巻線機の構成部品と動作原理

ワインディングマシン用糸カウンター

いつかは手で変圧器を巻くことに飽きて、今ではすでに以前のキャビネットの板を曲がったのこぎりで切って巻線機を組み立てています。 これらの機械には、手動式または電動式、コイルスタッカーの有無など、さまざまなタイプがあります。 しかし、それらにはすべて共通点が 1 つあります。それは、コイルカウンターが必要であるということです。 この素晴らしい追加機能により、たとえば、1000 ターン未満のネットワーク巻線や 3000 ターン未満の一次出力トランスなど、複数ターンの巻線を快適に巻くことができます。優れたメーターは両方向でカウントできる必要があります。数回転巻くと、カウントされた数量からそれらが差し引かれるはずです。 そして、毎日少しずつリールを巻くと決めた場合は、同じポイントから続けることができるように、すでにどれだけ巻いたかを覚えておく必要があります。 もちろん、デザイン全体は最もシンプルで、最もアクセスしやすい部品を使用する必要があります。

すぐに見つかったと思いますか？ そうです、いいえ。 もちろん、2 行 LCD ディスプレイを備えた Atmegs ではあらゆる種類のことが行われてきましたが、これはオンボード コンピューターではありません。 さらに、一部のコイル カウンタは単純に逆方向にカウントすることができません。

そしてついに希望通りのデザインが見つかりました！ これはウラジミールによって発明され、実装されました。ページには著者の説明が含まれています。

このカウンターは、人気のある PIC16F628A マイクロコントローラーに基づいて構築されています。 7セグメントインジケーターで4桁の回転数を表示します。 したがって、最大 9999 ターンまで巻くことができます。これは、出力トランスを巻くときに重要です。 ボタンは 2 つあります: リセットと記憶です。 2つのリードスイッチがセンサーとして使用されます。 機械の軸に磁石を取り付けるだけです。

著者のバージョンでは、不明なピン配列の共通カソードを持つインジケーターが使用されています。 私たちは、より幅の広いインジケーター用にボードと、共通の陽極を備えたインジケーター用のファームウェアの両方を作り直す必要がありました。 しかし、作者のバージョンはシミュレータでテストされており、うまく動作しました。

このカウンタには 1 つの特徴があります。それは、5 秒ごとにリード スイッチの状態が少なくとも 1 回変化する割合でカウントすることです。 したがって、ゆっくりと慎重に何かを巻き上げた場合、彼はこのターンをカウントしない可能性があります。 しかし、このようなことが起こる可能性は低いので、使用しても問題ありません。

おそらく、必要に応じて、設計をリード スイッチから光学系に変換することも、機械的接点にさえ変換することもできます。バウンスはソフトウェアによって抑制されます。

そして、ある単純な計数装置が目に留まるまで、私は何も考えませんでした。 一つのことをしながら別のことを考えることほど楽しいことはないので、変圧器のコイルに巻かれた線の巻き数を数えるのに適しているのは間違いありません。 完全に集中した状態（に似ている）にある可能性はありますか？ トランス）そして同時にタンバリンが回転数を数​​えていますが、これは可能ですか？ そして適応するのは難しいことではありません。 同じものまたは類似のものを見つけるだけでなく。 今ではさまざまなメーターがあり、故障したメーターでも大丈夫です。 さらに、最初は、部品の相対的な位置を覚えて（できればすべて写真に撮って）、慎重に「分解」し、不要なものをすべて捨てる必要があります。

したがって、内部内容からデジタルホイール、ギア、取り付け用の車軸、および車軸ホルダーを残し、「所定の位置」（分解前の状態）に組み立てます。 車軸を左側のラックに接着することをお勧めします。 デジタルホイールでは、中央の穴の隣に別のホイールがあり、これを使用してホイールをピン（キャップ​​を取り付ける前に取り外される滑らかで弾性のあるワイヤー）に取り付けるアセンブリホイールです。 このアシスタントがなければ何も機能しません。 同時に、2番目のラックを取り付ける前に、適切な長さのゴムベルト（できれば平らなベルト）を駆動輪に取り付けることを忘れないでください。

底部とキャップの中央に、ネジとナットでさらに固定するための貫通穴（たとえば直径3 mm）を開けます。 これは、動作中に構造の振動が発生し、組み立てたものすべてが常にバラバラになる（チェックされる）ため、必要です。 また、キャップには、駆動デジタルホイールの幅を少し狭く（ベルトが飛ばないように）、キャップ全体の長さでカットが施されています。 もう1つは不必要ではありません - キャップの側壁にある2つの穴; この場合、ラックの上部スロットを対応する溝に入れる必要があるため、これらはキャップを所定の位置に取り付けるときに役立ちます（ちなみに） 、左右のものはキャップの内側でサイズが異なります - 混同しないでください）。 ドライバーを使用して、それらを通します。 下部には、すでに組み立てられた構造全体をネジまたはネジで巻線装置に取り付けるためのいくつかの穴を設ける必要があります。

組み立てられたメーターを巻取り装置にどのように、どこに取り付けるか - 創造性は完全に自由です。 ただし、それらの接続は次のようになります。

内径が 6 mm よりわずかに小さく (張力下でフィットするため)、ドライブ シャフトの 1 回転がカウンタの 1 回転に相当する外径を持つ、柔らかいプラスチック製のプーリー (これが理想的) またはブッシュ駆動デジタルホイールは巻取装置の駆動軸に取り付けられています。 最も簡単なオプションは、適切なポリ塩化ビニルまたは長さ 10 mm の厚いプラスチック チューブ (たとえば、絶縁テープですが、さらに悪いもの) に十分な厚さ (たとえば、直径 20 mm まで) の細い粘着テープを巻き付け、セットアップを開始することです。必要に応じて、テープを最適な厚さに巻き戻したり巻き戻したりします。

つまり、ギヤ比の比を実現します。 1対1。 特に粘ることもなく、巻き上げ装置の軸150回転あたり+1回転の誤差を収めることができました。 そうですね、既知のエラーは、作業の不満足な結果を完全に排除します。 仕事をしながら、夢を見たり、歌を歌ったり、必要に応じて他の家族の攻撃を適切に撃退したりできるようになりました。 成功の願いを込めて、 バベイ.

記事について議論する ターンカウンター

しかし、カウンタは 1 つのチップ (さまざまな周辺デバイスを備え、非常に幅広い問題を解決できるユニバーサル プログラマブル マイクロコントローラ) だけで構築できます。 多くのマイクロコントローラーには特別なメモリ領域、つまり EEPROM があります。 現在のカウント結果など、書き込まれたデータ（プログラム実行中も含む）は電源を切っても保存されます。

提案されたカウンタは、Almel の AVR ファミリの Attiny2313 マイクロコントローラを使用します。 このデバイスは逆カウントを実装し、重要でないものをキャンセルして結果を表示します。

4 桁の LED インジケーターが点灯し、電源がオフになると結果が EEPROM に保存されます。 マイクロコントローラに組み込まれたアナログコンパレータは、供給電圧の低下をタイムリーに検出するために使用されます。 カウンタは電源を切っても計数結果を記憶し、電源を入れると復帰します。また、機械式カウンタと同様にリセットボタンを備えています。

カウンタ回路を図に示します。 6 行のポート B (РВ2 ～ РВ7) と 5 行のポート D (PDO、PD1、PD4 ～ PD6) を使用して、LED インジケータ HL1 で計数結果を動的に表示します。 フォトトランジスタ VT1 および VT2 のコレクタ負荷は、マイクロコントローラに組み込まれた抵抗であり、マイクロコントローラの対応するピンを電源回路に接続するソフトウェアによって有効になります。

カウント結果 N の 1 の増加は、発光ダイオード VD1 とフォトトランジスタ VT1 の間の光接続が遮断された瞬間に発生し、マイクロコントローラの INT0 入力におけるレベル差が増加します。 この場合、INT1 入力のレベルは低くなければなりません。つまり、フォトトランジスタ VT2 は発光ダイオード VD2 によって点灯する必要があります。 INT1 入力の差動が立ち上がり、INT0 入力が Low レベルになると、結果は 1 減ります。 入力 INT0 および INT1 でのレベルの他の組み合わせとその差によっても、カウント結果は変わりません。

最大値の 9999 に達すると、ゼロからカウントが続けられます。 ゼロ値から 1 を引くと、結果は 9999 になります。カウントダウンが必要ない場合は、カウンタから発光ダイオード VD2 とフォトトランジスタ VT2 を除外し、マイクロコントローラの INT1 入力を共通線に接続できます。 その数は今後も増加し続けるでしょう。

すでに述べたように、電源電圧の低下を検出するのは、マイクロコントローラーに組み込まれたアナログ コンパレーターです。 整流器 (ダイオード ブリッジ VD3) の出力の不安定な電圧と、統合された安定器 DA1 の出力の安定化された電圧を比較します。 プログラムはコンパレータの状態を周期的にチェックします。 メーターをネットワークから切り離した後、整流器フィルターコンデンサ C1 の電​​圧は低下し、安定した電圧はしばらく変化しません。 抵抗 R2 ～ R4 は次のように選択されます。 この状況ではコンパレータの状態が反転するということです。 これを検出したプログラムは、電源がオフになって機能が停止する前でも、現在のカウント結果をマイクロコントローラーの EEPROM に書き込むことができます。 次回電源を入れると、プログラムはEERROMに書き込まれた数値を読み取り、インジケーターに表示します。 この値からカウントを続けます。

マイクロコントローラのピンの数が限られているため、カウンタをリセットする SB1 ボタンを接続するために、ピン 13 が使用されました。これは、コンパレータ (AIM) の反転アナログ入力として機能すると同時に、コンパレータの「デジタル」入力としても機能します。 PB1。 ここでの分圧器 (抵抗 R4、R5) は、マイコンが認識するレベルを High 論理として設定し、SB1 ボタンを押すと Low になります。 AIN0 入力の電圧は依然として AIN1 の電圧より大きいため、これはコンパレータの状態には影響しません。

SB1 ボタンを押すとインジケーターの全桁にマイナスが表示され、ボタンを離すとゼロからカウントを開始します。 ボタンを押したまま電源を切ると、現在の結果は EEPROM に書き込まれず、記憶されている値はそのまま残ります。

このプログラムは、他のインジケーター (たとえば、共通陰極) や、異なるプリント基板レイアウトなどを備えたメーターに簡単に適合できるように設計されています。指定された周波数から 1 MHz 以上異なる周波数の水晶発振子を使用する。

電源電圧が 15 V の場合、共通線 (ピン 10) に対するマイクロコントローラー パネルのピン 12 および 13 の電圧を測定します。 最初の電圧は 4 ～ 4.5 V の範囲にある必要があり、2 番目の電圧は 3.5 V より大きく、最初の電圧より小さい必要があります。 次に、電源電圧を徐々に下げていく。 9...10 V に低下すると、ピン 12 と 13 の電圧値の差がゼロになり、符号が変わります。

これで、プログラムされたマイクロコントローラーをパネルに取り付け、変圧器を接続して主電源電圧を印加することができます。 1.5...2 秒後に SB1 ボタンを押す必要があります。 カウンタ インジケータには数字の 0 が表示されます。インジケータに何も表示されない場合は、マイクロコントローラの AIN0.AIN1 入力の電圧値を再度確認してください。 最初の値は 2 番目の値より大きくなければなりません。

また、クォーツなしの Atiny2313 にメーターを組み立てる人がいたら、
このようにヒューズをプログラムしました



ASMソース
ファームウェア

比較的最近製造された家庭用電化製品や産業オートメーション機器の多くには、機械式カウンターが取り付けられています。 ベルトコンベア上の製品や巻線機のワイヤーなどです。故障した場合、類似のメーターを見つけるのは容易ではなく、スペアパーツがないため修理も不可能です。 著者は機械式カウンタを電子式カウンタに置き換えることを提案します。

機械式カウンタを置き換えるために開発された電子カウンタは、低および中程度の集積度を備えたマイクロ回路上に構築されている場合 (K176、K561 シリーズなど)、複雑すぎることが判明します。 特に逆口座が必要な場合。 また、電源を切っても結果を維持するために、バックアップ電池が必要です。

しかし、カウンタは 1 つのチップ (さまざまな周辺デバイスを備え、非常に幅広い問題を解決できるユニバーサル プログラマブル マイクロコントローラ) だけで構築できます。 多くのマイクロコントローラーには特別なメモリ領域があります。 EEPROM。 現在のカウント結果など、書き込まれたデータ（プログラム実行中も含む）は電源を切っても保存されます。

提案されたカウンタはマイクロコントローラを使用します アティニー2313 Almel AVRファミリーから。 このデバイスは逆カウントを実装し、4 桁の LED インジケータに無意味なゼロをキャンセルして結果を表示し、結果を次の場所に保存します。 EEPROM電源がオフのとき。 マイクロコントローラに組み込まれたアナログコンパレータは、供給電圧の低下をタイムリーに検出するために使用されます。 カウンタは電源を切っても計数結果を記憶し、電源を入れると復帰します。また、機械式カウンタと同様にリセットボタンを備えています。

カウンタ回路を図に示します。 6 行のポート B (РВ2 ～ РВ7) と 5 行のポート D (PDO、PD1、PD4 ～ PD6) を使用して、LED インジケータ HL1 で計数結果を動的に表示します。 フォトトランジスタ VT1 および VT2 のコレクタ負荷は、マイクロコントローラに組み込まれた抵抗であり、マイクロコントローラの対応するピンを電源回路に接続するソフトウェアによって有効になります。

カウント結果 N の 1 の増加は、発光ダイオード VD1 とフォトトランジスタ VT1 の間の光接続が遮断された瞬間に発生し、マイクロコントローラの INT0 入力におけるレベル差が増加します。 この場合、INT1 入力のレベルは低くなければなりません。つまり、フォトトランジスタ VT2 は発光ダイオード VD2 によって点灯する必要があります。 INT1 入力の差動が立ち上がり、INT0 入力が Low レベルになると、結果は 1 減ります。 入力 INT0 および INT1 でのレベルの他の組み合わせとその差によっても、カウント結果は変わりません。

最大値の 9999 に達すると、ゼロからカウントが続けられます。 ゼロ値から 1 を引くと、結果は 9999 になります。カウントダウンが必要ない場合は、カウンタから発光ダイオード VD2 とフォトトランジスタ VT2 を除外し、マイクロコントローラの INT1 入力を共通線に接続できます。 その数は今後も増加し続けるでしょう。

すでに述べたように、電源電圧の低下を検出するのは、マイクロコントローラーに組み込まれたアナログ コンパレーターです。 整流器 (ダイオード ブリッジ VD3) の出力の不安定な電圧と、統合された安定器 DA1 の出力の安定化された電圧を比較します。 プログラムはコンパレータの状態を周期的にチェックします。 メーターをネットワークから切り離した後、整流器フィルターコンデンサ C1 の電​​圧は低下し、安定した電圧はしばらく変化しません。 抵抗 R2 ～ R4 は次のように選択されます。 この状況ではコンパレータの状態が反転するということです。 これを検出したプログラムは、電源がオフになって機能が停止する前でも、現在のカウント結果をマイクロコントローラーの EEPROM に書き込むことができます。 次回電源を入れると、プログラムはEERROMに書き込まれた数値を読み取り、インジケーターに表示します。 この値からカウントを続けます。

マイクロコントローラのピンの数が限られているため、カウンタをリセットする SB1 ボタンを接続するために、ピン 13 が使用されました。これは、コンパレータ (AIM) の反転アナログ入力として機能すると同時に、コンパレータの「デジタル」入力としても機能します。 PB1。 ここでの分圧器 (抵抗 R4、R5) は、マイコンが認識するレベルを High 論理として設定し、SB1 ボタンを押すと Low になります。 AIN0 入力の電圧は依然として AIN1 の電圧より大きいため、これはコンパレータの状態には影響しません。

SB1 ボタンを押すとインジケーターの全桁にマイナスが表示され、ボタンを離すとゼロからカウントを開始します。 ボタンを押したまま電源を切ると、現在の結果は EEPROM に書き込まれず、記憶されている値はそのまま残ります。

このプログラムは、他のインジケーター (たとえば、共通陰極) や、異なるプリント基板レイアウトなどを備えたメーターに簡単に適合できるように設計されています。指定された周波数から 1 MHz 以上異なる周波数の水晶発振子を使用する。

電源電圧が 15 V の場合、共通線 (ピン 10) に対するマイクロコントローラー パネルのピン 12 および 13 の電圧を測定します。 最初の電圧は 4 ～ 4.5 V の範囲にある必要があり、2 番目の電圧は 3.5 V より大きく、最初の電圧より小さい必要があります。 次に、電源電圧を徐々に下げていく。 9...10 V に低下すると、ピン 12 と 13 の電圧値の差がゼロになり、符号が変わります。

これで、プログラムされたマイクロコントローラーをパネルに取り付け、変圧器を接続して主電源電圧を印加することができます。 1.5...2 秒後に SB1 ボタンを押す必要があります。 カウンタ インジケータには数字の 0 が表示されます。インジケータに何も表示されない場合は、マイクロコントローラの AIN0.AIN1 入力の電圧値を再度確認してください。 最初の値は 2 番目の値より大きくなければなりません。

雑誌に掲載されたさまざまな目的のカウンタの設計をいくつか検討した後 (例: )、マイクロコントローラの不揮発性メモリを使用する独自バージョンのターン カウンタを開発することにしました。 その結果、希少部品を使用せず、シンプルで使いやすいワインディングマシーンのワインディングカウンターを実現することができました。

シャフト回転数を 0 ～ 9999 までカウントでき、その後インジケーターの読み取り値がリセットされ、カウントが再開されます。 シャフトが逆方向に回転すると、インジケーターは 1 回転ごとに読み取り値を 1 つ減らします。

米。 1

カウンタは複数のノードで構成されます (図 1)。 設計の基礎はマイクロコントローラ DD1 で、これに 4 桁の LED インジケータ HG1 が電流制限抵抗 R10 ～ R16 を介して接続されています。 機械の動作シャフトの速度センサーを形成する 2 つのフォトカプラ、IR 発光ダイオード、フォトトランジスタ (VD2VT1、VD3VT2) が低レベルのパルスを生成し、マイクロコントローラーはそのパルスから回転方向とシャフトの回転数を決定します。 メモリをリセットするための SB1 ボタンと補助回路があります: マイクロコントローラーの内蔵クロック ジェネレーターの一部として動作する R2C2、マイクロコントローラーをスリープ モードに切り替えるのに必要な電源電圧を維持する VD1C1、および R6R8、メーターの供給電圧を監視します。

PIC ファミリのマイクロコントローラは、EEPROM を操作するとき (特に、EEPROM への書き込みが自動的に行われるとき) は非常に気まぐれであることが知られています。 電源電圧を下げるとメモリの内容が歪む可能性があります。 カウンタが動作しているとき、R6R8 回路が接続されているマイクロコントローラのライン RB1 (ピン 7) が電源電圧の存在をポーリングされ、電源電圧がなくなると、 VD1C1 回路のおかげで、マイクロコントローラーはスリープ モードに移行することができ、それによりそれ以降のプログラムの実行がブロックされ、EEPROM 内の情報が保護されます。 計数プロセス中、マイクロコントローラーは機械の作動シャフトが回転するたびに数値をメモリに保存します。 電源を入れるたびに、HG1 インジケーターにはシャットダウン前の番号が表示されます。
センサーは小さなプリント基板 (22x22 mm) で、その上に 2 つの発光ダイオードと 2 つのフォトトランジスタが取り付けられ、2 つの光送受信チャネルを形成するように取り付けられます。 チャンネルの光軸は平行で、軸間距離は約 10 mm です。
厚さ1...2 mmの硬くて不透明なIR光線材料（textolite、getinax、金属、プラスチック）で作られたディスクの形のシャッターが機械の作動シャフトにしっかりと固定されています。 カーテンの直径は 35 ～ 50 mm、中央の取り付け穴の直径はシャフトの直径と同じです。 ボードは機械に固定されているため、シャフトとともに回転するカーテンが両方の IR ビームをブロックできます。
不完全な扇形の切り抜きがカーテンに切り込まれます。 切り欠きの角度幅と深さは、シャフトが回転するときに、図に概略的に示されているように、シャッターが最初に 1 つのチャネルのみを通過し、次に両方を通過し、最後にもう一方のチャネルのみを通過して、IR 放射が短期間通過することを保証するようなものでなければなりません。イチジク。 2. ある位置または別の位置でオープンしているチャネルは色で表示されます。 センサーからの信号のこの順序により、マイクロコントローラーは機械の作動シャフトの回転方向を決定することができます。
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メーターは 3 つの AA ガルバニ電池 (R6) からなるバッテリーから電力を供給されますが、5 V の安定した出力電圧を持つネットワーク ユニットであればどれでも使用できます。
センサーは、厚さ 1 mm のフォイルでコーティングされたグラスファイバー積層板で作られたプリント基板に取り付けられています。 基板図を図に示します。 3. 電流制限抵抗 R3 はプリント導体の側にはんだ付けされ、発光ダイオードとフォトトランジスタはもう一方の側にはんだ付けされます。
残りの部品 (バッテリー GB1 とスイッチ SA1 を除く) は、同じグラスファイバーで作られた 2 番目の基板上に配置されます。 その図を図に示します。 4. すべての抵抗器 (R3 を除く) は表面実装印刷側に配置され、マイクロコントローラー、デジタル インジケーター、コンデンサ、ダイオード、SB1 ボタン、およびワイヤー ジャンパーは反対側に配置されます。 マイクロコントローラーは、ボードにはんだ付けされたパネルに取り付けられます。
センサーボードは、直径 1.2 mm の錫メッキ銅線を曲げた 2 つのブラケットでメインボードに固定され、ボードの端のプリント導体にはんだ付けされています。 ボードをマシン本体に取り付けるには、同じワイヤーで作られ、メインボードにはんだ付けされたネジ穴が付いた自家製のホルダーが使用されました。

米。 4

巻線機に取り付けられたメーターの設計オプションの 1 つの全体図を図の写真に示します。 5. スイッチ付きのボルタ電池のバッテリーがマシンの背面に取り付けられています。

センサーには、図に示されているものに加えて、発光ダイオード SEP8706-003、SEP8506-003、KM-4457F3C、AL144A、AL108AM など、およびフォトトランジスタ - SDP8436-003、KTF102A を使用できます。 古いボールポイント コンピュータ マウス (マウス) のフォトカプラも非常に適しています。 発光ダイオードの場合、短いリード線はカソードであり、フォトトランジスタの場合、短いリード線はエミッタです。
フォトトランジスタは不透明（黒色）のケースで使用する方が良いことに注意してください。この場合、光検出器に当たる外部の明るい光源からの光の干渉による故障や計数エラーの可能性は最小限になります。 利用可能なフォトトランジスタが透明な場合は、レンズの反対側に穴の開いた黒い PVC チューブをそれぞれのフォトトランジスタに置き、センサー全体を黒い紙のカバーで外部光から覆う必要があります。 カーテンが光を反射する素材でできている場合は、マットブラックのペイントで覆うことをお勧めします。
「表面」抵抗の代わりに、電力 0.062 W の MLT-0.125 または S2-23 を使用できます。 ボタン SB1 - ボード上の取り付け位置に適した任意のボタン。 E40281-L-O-0-Wの代わりに、デジタルインジケータFYQ-2841CLRが適しています。

マイクロコントローラー プログラムは Proteus 環境で開発およびデバッグされ、その後、ICProg プログラマーを使用してマイクロコントローラーにロードされました。 マイクロコントローラーをパネルに取り付けた後、初めてメーターがオンになると、メーターの電源がオンになると、インジケーターのすべての見慣れた場所にマイナス記号が表示されます。 約 2 秒後、ディスプレイにゼロが表示されます。これは、メーターが操作可能な状態であることを示します。

このプログラムは、誤った情報を受信して​​マイクロコントローラーがフリーズした場合に備えて、緊急メモリ リセット機能を提供します (これは非常にまれに発生しますが、発生する可能性があります)。 マイクロコントローラーを動作モードに戻すには、メーターの電源をオフにし、「リセット」ボタンを押して、ボタンを放さずに電源をオンにする必要があります。 ディスプレイにゼロが表示されるとすぐに作業を続けることができますが、当然のことながら、以前のターン数に関する情報は失われます。
正しく組み立てられたデバイスは調整の必要がありません。