Главная » Мастерская
Призовой фонд
на май 2017 г.
1. Тестер компонентов MG328
Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Паяльник
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 100 руб.
От пользователей

Счетчик витков намоточного станка и тахометр токарного станка на ATmega8 - Arduino

Разработка данных устройств началась когда одновременно двое моих знакомых купили станки СРН-05 с "уставшими" механическими счетчиками витков. Также знакомый, некоторое время владеющий токарным станком, попросил сделать ему тахометр. Т.к. последний из вышеперечисленных товарищей, работает электриком, у него, как и у любого технаря, скапливается списанная техника. Ввиду направления его работы у него скапливаются списанные, неисправные и просто счетчики электроэнергии с истекшим сроком проверки. Самой популярной моделью счетчика, попадающий на запчасти является трехфазный счетчик ЛЭМЗ ЦЭ2727. Для удобства, на фото показаны две платы.

Плата ЦЭ2727

На плате счетчика присутствуют:

  • Микроконтроллер Microchip PIC16F76
  • микросхема часов реального времени с батарейкой
  • i2c ПЗУ'шка
  • спец. АЦП ADE7752AR
  • ЖК дисплей в комплекте с микросхемой-контроллером HOLTEK HT-1621B
  • куча другой полезной SMD рассыпухи (кренка, опорник, оптопары, кварцы...)

При беглом поиске на просторах интернета, была найдена статья http://pakhom.weebly.com/ard_ht1621.html автор которой разобрался с подключением к Arduino ЖК дисплея на таком же контроллере. Скачав библиотеку и тестовый скетч, я вернулся к железу. На плате много незаполненных компонентами контактных площадок, что намекает нам на то что данные счетчики не нафаршированы лишними опциями. Платы бывают нескольких ревизий, между собой отличаются они: цветом маски, корпусами и расположением некоторых деталей(на пример оптопар), распиновка нужных для переделки компонентов остается неизменна. Первым делом я захотел сделать, так называемую, "отладочную плату" с ЖК дисплеем и его контроллером, для этого необходимо отпаять все активные и габаритные компоненты с верхней части платы счетчика, кроме ЖКИ и контроллера HOLTEK HT-1621B. 

Плата без россыпухи

Отпаянные детали(PIC, ПЗУ, RTC, оптопары, ....) и нижнюю часть платы можно оставить для использования в других проектах. Горизонтальный изоляционный пропил в плате, подкидывает не плохую идею..... 

отрезанные платы

Для обрезки плат я применил ножницы по металлу, но можно использовать и ножовку по металлу или лобзик. Также на плате присутствует(справа от экрана) место под разъем PLS-10, на этот разъем выведено питание и rx\tx UART'a микроконтроллера PIC. Запаиваем разъем PLS-10, но с обратной стороны платы, это позволит как подключать Arduino для отладки, так и навесить самодельную плату "вторым этажом" снизу. Далее следует вывести необходимые 3 линии(DATA, CS, WR) контроллера ЖКИ на разъем PLS-10. Проще всего это делается запайкой перемычек на то место где был МК PIC.

перемычки PIC

Всего понадобится 3 перемычки. Первая соединяет контактные площадки 2 и 22, вторая 3 и 21, третья 4 и 18. Если при запайке перемычек возникли проблемы и контактные площадки оторвались, то можно сделать перемычки между переходными отверстиями, расположенными рядом с контактными площадками, так даже надежней. Далее, чтобы не путаться в рапиновках разъема, обозначенного на плате счетчика как X1, была сделана наклейка с таблицей соответствия номеров контактов и линий управления контроллером ЖКИ. Файл для печати наклейки(Microsoft Publisher) прилагаю. 

таблица

На этом отладочную плату с ЖКИ и контроллером HOLTEK HT-1621B можно считать готовой. Ее можно подключать к Arduino или другой отладочной плате и заливать тестовую программу/скетч. Для тестового скетча подключение оптодатчика не обязательно.

arduino debug

Для облегчения восприятия, в программе Fritzing была нарисована монтажная схема подключения отладочной платы и датчика к Arduino.

Макет

При первых экспериментах с софтом, тестовый скетч отказывался компилироваться, ругань компилятора была про библиотеку. Как выяснилось, некоторый критичный код в библиотеке был написан КАПСОМ! Исправленную библиотеку предлагаю. Далее на форуме http://www.arduino.ru/forum/apparatnye-voprosy/podklyuchenie-i-ispolzovanie-zhk-segmentnogo-indikatora был найден код который выводит uptime микроконтроллера в миллисекундах на ЖКИ. Но к сожалению при попытке вывести цифры на экране появлялись непонятные символы. Почитав datasheet на HOLTEK я понял что вывод информации предполагается блоками по 3 сегмента. Переделав матрицу и изменив параметры цикла функции вывода, я добился правильной работы тестового скетча. Далее я подключил к Arduino UNO оптодатчик от принтера, используя соответствующий токоограничительный(R1) и подтягивающий(R2) резисторы. Начать я решил с реализации программы для счетчика. Для того чтобы обеспечить возможность быстрой проверки, из катушки от печатной машинки и шуруповерта был сделан тестовый стенд.

прерыватель

На обоих "дисках" катушки уже было по одному отверстию, но с одной из сторон я просверлил еще одно, это пригодится для повышения точности тахометра. Программа счетчика витков основана на функции вывода с форума и прерываниях по 2-му порту. Сброс организован штатными средствами МК, ни чего нового я придумывать не стал. Программа тахометра тоже работает по прерываниям, но она считает сколько раз в секунду был пропущен/прерван свет в датчике и умножает эту переменную на 30(так как дырки в диске 2)

void pegarpm()
  {      
    rpmconta++;
  }

void loop()
{
  rpmconta = 0; 

    attachInterrupt(0, pegarpm, FALLING);
    delay(1000);
    detachInterrupt(0);
    rpmconta = rpmconta * 30; //зависит от количества отверстий

Для повышения точности тахометра (если необходимо измерять низкие обороты) необходимо увеличить количество отверстий в диске, и соответственно изменить значение. Для одной дырки 60, для 2-х 30, 3-20, 4-15, 6-10. Отверстия рекомендую сверлить тонким сверлом и через равные промежутки.

Так как программы получились небольшие, да и Arduin'ка у меня одна, а прибора надо было 3, было решено развести платы на AtMega8. Данные приборы будут эксплуатироваться в т.н. "гаражных" условиях я решил сделать плату универсальной, в том числе и в плане питания. Я поставил диодный мост и КРЕН'ку, чтобы прибор можно было запитать от первого попавшегося маломощного трансформатора или БП. Сперва я нарисовал схему в Proteus'е. 

схема

Затем настало время чертить плату. Идея сделать на плате разъем PBS-10 и воткнуть плату в уже распаянный разъем отладочной платы с ЖКИ и HOLTEK"ом "вторым этажом", была с самого начала, но я не был уверен в том как данное соединение поведет себя в условиях вибраций, которые возможны (прим. неотбалансированная заготовка на станке). Для решения данной проблемы я предусмотрел крепежные отверстия по углам платы.

Плата

Начертив плату в программе Sprint-Layout 5, я принялся за ее изготовление. Изготавливать плату решил, традиционным для себя, фоторезистивным способом. Сперва отрезал и зашкурил кусок фольгированного стеклотекстолита, размером ~60x35mm(чуть больше чем нужно). Затем я прошелся по заготовке губкой "scotch bright".

текстолит

Затем вырезал чуть большей по размеру кусок пленочного фоторезиста, и при помощи ламинатора "накатил" и приклеил его к текстолитовой заготовке. 

UV

Пока заготовка ездила по ламинатору, на лазерном принтере был напечатан фотошаблон. Далее экспонируем, проявляем, травим, моем, сверлим, паяем. Должно получится как-то так.

готово

Так как конкретно данная плата предназначалась для тахометра, разъем под кнопку сброса(J2) не впаян. Для счетчиков необходимо запаять этот разъем. Затем необходимо прошить в ATmega8 загрузчик Arduino «bootloader» по инструкции. Используя этот загрузчик мы используем встроенный в ATmega8 тактовый генератор на 8MHz. Для прошивки я использовал программатор USBTINY. Далее, не отсоединяя "мегу" от программатора, запускаем Arduino IDE, импортируем библиотеку, открываем нужный скетч, выбираем программатор, компилируем(CTRL+R) и прошиваем(CTRL+SHIFT+U). Все, можно вынимать МК из панельки программатора, вставлять в панельку на плате и состыковывать бутерброд из плат. Ниже приведены образцы того как это выглядит в собранном виде.

И с обратной стороны.

собрано

На фото видно, что на первой сделанной плате была допущена ошибка, на разъем J3 я вывел 5V заместо земли(с кем не бывает), пришлось резать дорожку и кидать перемычку. На чертеже платы прикрепленном к статье данная ошибка исправлена, а других не обнаружено. Убедившись в том что ошибок на плате нет, можно включать и испытывать.

На данном фото показан готовый тахометр, перед тем как он был отдан товарищу с токарным станком.

P.S. Контроллер ЖКИ HOLTEK HT-1621, помимо данной модели электросчетчика, также применяется: в некоторых счетчиках "меркурий" и "энергомера", стационарных телефонах, также в дисплеях кассовых аппаратов. Да и китайцы на ebay'е готовые платки продают. Конечно сам ЖКИ и плата будут уже другими, но вывод не долго переделать.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
U1 МК AVR 8-бит
ATmega8
1 DIP-28Поиск в FivelВ блокнот
U2 Линейный регулятор
LM78L05
1 TO-92Поиск в FivelВ блокнот
BR1 Диодный мост
DF005M
1 DIP-4Поиск в FivelВ блокнот
C1, C4 Электролитический конденсатор100 мкФ2 Поиск в FivelВ блокнот
C2, C3, C5, C7 Конденсатор100 нФ4 керамика, C6 на плате счетчикаПоиск в FivelВ блокнот
R1, R2 Резистор
10 кОм
2 1/4 или 1/8 WПоиск в FivelВ блокнот
R3 Резистор
220 Ом
1 1/4 или 1/8 WПоиск в FivelВ блокнот
J1, J2 Клемма2 контакта2 Поиск в FivelВ блокнот
J3 Клемма3 контакта1 Поиск в FivelВ блокнот
J4 разъемPBS-101 на платуПоиск в FivelВ блокнот
LCD РазъемPLS-101 на плату от счетчикаПоиск в FivelВ блокнот
RESET Кнопкабез фиксации1 на сбросПоиск в FivelВ блокнот
P1 Датчик фотопрерывательинфракрасный1 из принтера или другой оргтехникиПоиск в FivelВ блокнот
LCD плата с ЖКИ и контроллеромHOLTEK HT-1621B1 от счетчика  ЛЭМЗ ЦЭ2727Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 1
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 1 чел.

Комментарии (3) | Я собрал (0) | Подписаться

0
халил #
Для счетчика витков моталки слишком наворочено. Тахометр для станка токарного? Многие знают что обороты строго фиксированные и изменяются коробкой передач. А для станка с частотным приводом? Там уже есть это. Лучше бы одно и доброе.
Ответить
0

[Автор]
shved #
Ну некоторые целые мозги для моталок делают, с укладкой витков и сигнализацией об обрыве провода. На СРН-05 укладка реализована механически. Токарный станок с частотным приводом(тоже самодельным), коробкой передач и вариатором, каждый раз пересчитывать из герц в обороты товарищу лень, да и ошибиться можно. Так просто удобней. Да и тахометры и счетчики можно использовать и для другого инструмента.
Ответить
0
халил #
Очумелым ручкам привет. Сама по себе переделка блока как тебе надо, не плохо. Но жутко большое. У меня счетчик витков реверсивный и маленький. 5 корпусов 176 серии и датчик холла. Со спичечный коробок. Нагромождать моталку всякими примочками излишне. А станки токарные сейчас уже все с приборами ЧПУ.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Паяльная станция Hakko 936
Паяльная станция Hakko 936
Паяльник с регулировкой температуры 200 Вт усилитель класса D на IRS2092
вверх