Отсутствие нужного трансформатора заставило подумать над созданием намоточного станка. Конечно, можно было заказать трансформатор на заводе или намотать самому с помощь оборудования друзей, но кто же откажется от наличия в своем арсенале такого необходимого как удобный станок для намотки трансформаторов, катушек и дросселей? Станок получился простым и вместе с тем функциональным. Вид спереди и сверху.
Он позволяет наматывать обмотки на круглых полых каркасах внутренним диаметром от 10 мм, а также на каркасах квадратного или прямоугольного сечения внутренним размером от 10х10 мм. Максимальная длина намотки — 180 -200 мм. Максимальный диаметр(диагональ прямоугольного каркаса) составляет 200 мм. Намотку можно вести вручную проводом диаметром до 3,2 мм, в режиме намотки проводом от 0,31 до 2,0 мм. намотка предусматривает намотку и укладку слоя провода синхронно с намоткой, с последующей ручной укладкой слоя изоляции и сменой направления укладки провода. На круглых оправках с укладкой вручную можно мотать даже трубкой диаметром до 6 мм. Для укладки провода разных диаметров предусмотрен набор сменных шкивов, позволяющих выбрать 27 различных шагов намотки в диапазоне 0,31 — 1,0 мм или 54 шага намотки в диапазоне 0,31 — 3,2 мм. Сам станок легко умещается на обычной кухонной табуретке, благодаря большому весу не требует дополнительного крепления.
Прост до безобразия. Вал, на котором установлен каркас трансформатора, кинематически соединен с валом, по которому перемещается укладчик провода. Укладчик провода имеет втулку, внутри которой нарезана резьба. При вращении вала втулка перемещается и движет за собой направляющее устройство для провода. Скорость вращения вала определяется диаметрами шкивов, установленных на верхнем и нижнем валах, а скорость перемещения втулки кроме этого и шагом резьбы вала укладчика. Набор из 3-х тройных шкивов позволяет получить до 54 комбинаций шага укладки провода. Направление укладки изменяется перестановкой пассика соединяющего шкивы. Вращение вала с каркасом можно осуществлять вручную, а можно приспособить электродрель в качестве привода.
Все размеры указаны как в оригинале. Станина
Станина станка сварена из стальных листов. Основание станины выбрано толщиной 15 мм, боковины — толщиной 6 мм. Выбор обусловлен в первую очередь устойчивостью станка(чем тяжелее, тем лучше) Перед сваркой боковины станины складываются вместе и производится сверление отверстий одновременно в обоих боковинах. После этого станины устанавливают на основание и привариваются к нему. В верхние и средние отверстия боковин вставляются бронзовые втулки, в нижние — подшипники. Подшипники взяты от старого 5 дюймового дисковода. От перемещения подшипники и втулки с внешней стороны боковин фиксируются крышками.
Валы. Верхний вал, на котором крепится каркас катушки, изготовлен из прутка диаметром 12 мм. В этой конструкции все валы изготовлены из подходящих по диаметру валов от выслуживших свои сроки матричных принтеров, они изготовлены из хорошей стали, закалены, хромированы или отшлифованы.
Средний вал, на который опирается устройство подачи провода, также изготовлен из прутка диаметром 12 мм. Вал желательно отполировать.
Выбор диаметра нижнего вала — подающего, обусловлен необходимостью иметь шаг резьбы 1 мм, а нашлась только одна подходящая лерка 10х1,0. Желательно(в целях большей надежности) изготовить этот вал также диаметром 12 мм.
Втулка укладчика. Диаметр 20 мм, длина 20 мм, внутренняя резьба такая же как на нижнем валу М12х1,0 ( в оригинале — М10х1,0) Шкивы Шкивы выполнены тройными, т.е. по 3 канавки разного диаметра в одном блоке. Диаметры выбраны так, чтобы наиболее оптимально перекрыть необходимый диапазон сечений провода
Выточены из стали, комбинация шкивов позволяет получить 54 различных шагов намотки провода. Ширина канавки для пассика выбирается исходя из имеющихся пассиков, в конкретном случае 6 мм. Обратите внимание: общая толщина шкивов должна быть не более 20 мм. Если толщина шкивов больше — необходимо увеличить длину левых хвостовиков нижнего и верхнего вала (диаметр которых 8 мм, длина 50 мм) При необходимости можно изготовить одинарные шкивы соответствующих диаметров. Выбранные диаметры шкивов обеспечивают намотку провода с 54 различными шагами.
Таблица шагов. В строках указаны диаметры ведущих шкивов, в колонках — диаметры ведомых шкивов. В ячейках таблицы — шпаг намотки провода.
Данная таблица только ориентировочная, поскольку зависит от точности изготовления шкивов, диаметра пассика и шага резьбы на нижнем(подающем валу). После изготовлении всего станка необходимо уточнить получившиеся соотношения методом пробной намотки и составить аналогичную таблицу. Неточность при изготовлении не скажется на работоспособности, другие соотношения диаметров приведут к другим шагам намотки. Но большое количество комбинаций позволит подобрать нужный шаг в любом случае. Если необходимо делать намотку более тонким проводом, можно изготовить еще один тройной шкив с диаметрами например 12, 16 и 20 мм. Наличие такого шкива еще больше расширит ассортимент применяемого провода (начиная с диаметра 0,15 мм)
Чертеж пластин укладчика.
Выполнен из 3-х пластин соединенных между собой винтами М4. Диаметр отверстий 20 мм. Отверстие в верхней части диаметром 6 мм для винта регулировки натяжения. Внутренняя пластина — стальная, в нижнее отверстие вваривается стальная втулка диаметром 20 мм , длиной 20 мм и с внутренней резьбой 12х1,0. В верхнее отверстие вставляется фторопластовая втулка внешним диаметром 20мм и внутренним диаметром 12,5 мм, Длина втулки 20 мм. Пластины стягиваются между собой 2-мя винтами М4, на рисунке отверстия для них не показаны. В паз между внешними пластинами вклеивается желобок из кожи толщиной 1,8-2 мм , он способствует выпрямлению и натяжению провода. Для регулировки натяжения в верхней части укладчика устанавливается винт или министрубцина, стягивающая верхнюю часть внешних пластин в зависимости от диаметра провода и необходимого натяжения.. В задней части станины устанавливается откидной кронштейн для катушки с проводом, необязательная, но удобная вещь.
В качестве привода применена шестерня большого диаметра, к которой приклепана рукоятка. На правой боковине станины (по месту) установлен узел фиксации и вспомогательного привода, представляющий вал с шестерней, закрепленный на отдельном кронштейне с цанговым зажимом и выступающей осью. Ось можно закрепить в патроне аккумуляторного шуруповерта или электродрели и сделать таким образом электропривод. При намотке толстого провода можно на оси закрепить ручку, тогда наматывать даже толстую трубку будет легче. Цанговый зажим позволяет надежно зафиксировать вал с наматываемой катушкой, если по каким то обстоятельствам приходится прервать намотку на длительное время.
На шестерне верхнего вала закреплен магнит, а на правой боковине -геркон, выводы которого соединаны с контактими кнопки калькулятора. Все остальные мелкие детали и детальки устанавливаются по месту и делаются из чего бог пошлет. На последнем фото видно что катушка с проводом размещена на отдельном валу. вал установлен на 2-х рычагах, которые можно поднять вверх, тога они сложаться внутрь станка. Это сделано, чтобы станок во время своего бездействия не занимал много места.
Работа на станке.
Хотя и так видно, что и как делается, опишу порядок работы. Незначительная сложность установки каркасов и кажущаяся сложность смены направления укладки компенсируются простотой станка. Снять верхний шкив, выдвинуть верхний вал вправо на необходимую для установки каркаса длину. Установить на вал правый диск, затем оправку катушки и на оправку надеть каркас катушки или трансформатора. Установить левый диск, навинтить гайку и вставить вал в левую втулку. Установить на место и закрепить верхний шкив (соответствующий таблице для намотки первичной обмотки). Вставить в отверстие на верхнем валу шплинт или гвоздик, отцентрировать каркас на оправке и зажать каркас с оправкой с помошью гайки. Установить на подающий вал нужный (для намотки первичной обмотки) шкив. Вращая шкив подающего вала установить укладчик против правой или левой шечки каркаса катушки. Одеть пассик на шкивы. Если укладка провода будет производиться слева направо пассик одевается , если укладку провода нужно делать справа налево — пассик одевается .
Провод продевается под дополнительным валом, затем укладывается снизу вверх в кожаный желобок укладчика и закрепляется на каркасе. Зажимами в верхней части укладчика регулируется натяжение провода так, чтобы он плотно наматывался на каркас. На калькуляторе нажимают 1 + 1 . Теперь с каждым оборотом вала с каркасом калькулятор будет прибавлять 1, то есть будет считать витки провода. Если нужно отмотать несколько витков нажмите — 1 и с каждым оборотом вала показания калькулятора будут уменьшаться на 1. Во время намотки провода следите за укладкой витков, при необходимости поправляя витки на каркасе. По достижении проводом противоположной щечки каркаса зажмите цанговый зажим и поменяйте положение пассика с на или наоборот. Отпустив цанговый зажим, подложите под провод прокладочную бумагу и продолжайте намотку. При необходимости изменить толщину провода подберите соотношение шкивов под требуемый шаг намотки.. Ну вот и все. Прощу прощения за низкое качество фотографий, но надеюсь, что все вам станет понятно из приведенных фото и чертежей.
Источник
Делаем машину для намотки тороидальных катушек на базе Arduino
Всем привет, представляю вам изготовленную мною машину для намотки тороидальных катушек на базе Arduino. Машина автоматически наматывает проволоку и поворачивает тороид. В качестве интерфейса я использовал энкодер и ЖК-экран 16×2. Пользователь может вводить такие параметры, как диаметр катушки, количество оборотов и угол намотки.
В данной статье я расскажу, как построить эту машину и дам подробности её работы.
Комплектующие
Подробности сборки
Намоточное кольцо
Кольцо я изготовил из фанеры 12 мм. Внешний диаметр – 145 мм, внутренний – 122 мм. Имеется углубление длиной 43 мм и глубиной 5 мм для катушки.
В кольце я сделал один разрез и замок для его открывания. Открыв замок, мы размещаем тороидальную катушку внутри кольца.
Также у кольца есть углубление по внешней стороне, 8 мм шириной и 4 мм глубиной, в котором размещается ремень шириной 6 мм.
Катушка
Катушка для медного провода, которую я выточил из нейлонового стержня. Все размеры показаны на картинке.
Материал выбран потому, что нейлон, во-первых, легче алюминия, во-вторых, его легко точить на станке. Кроме того, когда машина работает, он не колеблется так сильно.
Корпус машины
Корпус также сделан из фанеры 12 мм. На нём закреплены три направляющих ролика, расставленные примерно в 120° друг от друга.
Ролики сделаны из подшипников 626Z, гаек и болтов. На них будет вращаться наше деревянное намоточное кольцо.
Верхняя часть кольца откидывается, а после закрытия зажимается при помощи барашковой гайки. Откинув эту часть, мы устанавливаем кольцо внутрь машины. Вернув её на место, нужно прижать к ней ролик так, чтобы он вошёл в бороздку.
Ролики-держатели тороида
Это ролик, вращающий катушку, и одновременно удерживающий её. Я выточил их из нейлонового стержня на моём токарном мини-станке. Все размеры приведены на фото.
Ролики я снабдил поролоновой лентой, она хорошо держит катушку и та не проскальзывает. Важно использовать барашковые гайки для закрепления направляющих – обычные от вибрации откручиваются.
Сверху и снизу каждого ролика я поставил по фланцевому подшипнику.
Крепление шагового двигателя
Так я закрепил шаговый двигатель, NEMA17. Он вращает катушку, что позволяет автоматически наматывать проволоку по всей её окружности и не требует ручного вращения.
Двигатель постоянного тока
Этот мотор вращает намоточное кольцо. Я использовал Orange Jhonson 12v Dc Motor 300 RPM. Вам советую взять мотор на 600 RPM или 1000 RPM.
Ремень имеет 600 мм в длину и 6 мм в ширину. Держатель мотора, крепящийся к алюминиевому профилю, также сделан из фанеры.
Инфракрасный датчик
Я использовал датчик от SeedStudio. Он отправляет сигнал на контакт обработки прерываний Arduino – таким образом Arduino может подсчитывать количество оборотов кольца.
Я закрепил датчик на алюминиевом профиле так, чтобы замок кольца заодно работал и отражающей поверхностью, на которую реагирует датчик.
Данный датчик выдаёт по 2 сигнала за один поворот кольца – когда дерево сменяется металлом, сигнал меняется с низкого напряжения на высокое, а потом наоборот. Обработчик прерываний регистрирует два изменения состояния. Поэтому для подсчёта реального количества поворотов мне пришлось делить количество срабатываний пополам.
Основание аппарата
Основание тоже сделано из фанеры 12 мм, имеет размеры 300х200 мм. Четыре резиновых ножки будут прочно и хорошо держать машину, и помогут избежать ненужной вибрации.
Для установки компонентов я закрепил на основании алюминиевый профиль. Обожаю его за гибкость в использовании. Все компоненты можно легко устанавливать на профиле и двигать вдоль него. Позволяет легко выравнивать компоненты относительно друг друга.
Корпус контроллера
Коробочка распечатана на 3D-принтере, внутрь установлены плата, ЖК-дисплей и энкодер. Корпус придаёт профессиональный вид всему проекту, а также обеспечивает удобную настройку аппарата. Корпус закреплён на основании при помощи металлической скобы.
Схема подключения
Навигация в меню
ЖК-дисплей используется для вывода информации, а энкодер – для ввода.
Первый экран с приветствием.
На втором экране нужно ввести внешний диаметр катушки – аппарат поддерживает катушки разных диаметров.
На третьем экране нужно ввести количество витков.
На четвёртом экране нужно ввести угол покрытия катушки. 360° означает, что катушка будет покрыта проволокой целиком. 720° означает, что катушка будет обмотана проволокой дважды по окружности.
На 5-м экране можно проверить все входные данные пред тем, как запустить машину. Если всё верно, нажимаете на энкодер, и машина стартует.
6-й экран демонстрирует количество витков в реальном времени.
