Главная » Мастерская
Призовой фонд
на ноябрь 2020 г.
1. 1500 руб
Сайт Паяльник
2. Мультиметр ANENG M118A
Сайт Паяльник
3. 525 руб.
От пользователей


Ассорти SMD светодиодов 0402 0603 0805 1206, 100 шт.

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 магазине ОтронВ блокнот
U2 Линейный регулятор
LM78L05
1 TO-92Поиск в магазине ОтронВ блокнот
BR1 Диодный мост
DF005M
1 DIP-4Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C1, C4 Электролитический конденсатор100 мкФ2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
C2, C3, C5, C7 Конденсатор100 нФ4 керамика, C6 на плате счетчикаПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R1, R2 Резистор
10 кОм
2 1/4 или 1/8 WПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R3 Резистор
220 Ом
1 1/4 или 1/8 WПоиск в магазине ОтронВ блокнот
J1, J2 Клемма2 контакта2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
J3 Клемма3 контакта1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
J4 разъемPBS-101 на платуПоиск в магазине ОтронВ блокнот
LCD РазъемPLS-101 на плату от счетчикаПоиск в магазине ОтронВ блокнот
RESET Кнопкабез фиксации1 на сбросПоиск в магазине ОтронВ блокнот
P1 Датчик фотопрерывательинфракрасный1 из принтера или другой оргтехникиПоиск в магазине ОтронВ блокнот
LCD плата с ЖКИ и контроллеромHOLTEK HT-1621B1 от счетчика  ЛЭМЗ ЦЭ2727Поиск в магазине ОтронВ 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 (5) | 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
0
andro #
Заинтересовало применение экрана, спасибо за статью!
Ответить
0

[Автор]
shved #
Да без проблем.
Кстати я тут недавно искал информацию по некоторым новым мултиметрам и обнаружил что HT-1621 применяется и там.
Ну а счетчиков и т.п. на этом контроллере, до сих пор огромное кол-во в обороте, детали для экспериментов найти не проблема.
Также знакомый недавно заказывал эти микрухи в Китае и ему прислали неупакованную нормально кучу в которой была часть holtek'ов и часть каких-то почти аналогов(с отличиями, я в подробности не лез). Так что, если соберетесь использовать в "боевых" проектах - имейте в виду.
Где-то год назад я делал знакомому двухканальный термометр на 10к термисторах для того чтобы он весел рядом с коллекторами отопления(частный сектор) и монеторил разницу температур на горячей и холодной стороне котла. Плату я для этого не травил, оставалась запасная arduino nano, я ее туда воткнул, питание от ЗУ старого телефона.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Паяльник с регулировкой температуры
Паяльник с регулировкой температуры
Набор для сборки - УНЧ 2х60 Вт на TDA7294 Лазерный модуль 650нм 5мВт
вверх