Nawijarka do transformatorów

[sztyga20]

Hej. Bardzo dawno nie było mnie na forum, póki co musiałem wstrzymać moje hobby elektroniczne aby dokończyć remont motocykla, jak wyremontuje to wrócę do lutowania lampowych wynalazków, ale sytuacja jest taka że na tym etapie remontu hobby elektroniczne ma okazję wspomóc motocyklowe:). Zaczęło się od tego że zastanawiałem się jak nawinąć cewkę do iskrownika do zabytkowego motocykla, uparłem się aby to zrobić samemu, później przyszła refleksja że w sumie przydałoby się zmienić moją wysłużoną pamiętającą jeszcze gimnazjum nawijarkę do transformatorów (zrobiłem ją z drewna na opał, miksera i starej lampy;) na lepszy model.

Jestem w trakcie konstruowania takiej nawijarki półautomatycznej, poprzednią traktowałem jako prowizorkę i trzyma się 15 lat, obecną chce wykonać w standardzie tylko oczko wyższym - to starczy na resztę życia.

Głowica nawijarki zawiera wytoczone kółeczka prowadzące z poliacetalu, główne największe kółeczko jest na miniaturowych łożyskach kulkowych. W głowicy są też elementy regulacyjne: naciągu linki w postaci dwóch klocków drewnianych obklejonych filcem i dociskanych sprężynką, oraz "amortyzator" naciągu (brakuje jeszcze do niego tylko sprężynki ale to nie problem).

Głowica osadzona jest na dwóch wałkach, jeden chromowany ślizgowy i drugi gwintowany M10x1 (bardzo sztywny jak na pręt gwintowany, chyba 8.8 ) - osadzony na łożyskach kulkowych

Wałek główny nawijarki jest podwójny mosiężny, w środek wsuwa się takiej samej długości wałek o mniejszej średnicy (umożliwi to łatwy montaż karkasu, wałek o większej średnicy jest przecięty i da się go wysunąć z jednej strony, a wałek wewnętrzny będzie łączył obie części), osadzony jest na 4 łożyskach ślizgowych z brązu spiekanego. Ponadto od strony napędu są dwa łożyska oporowe i sprężyna do kompensacji luzu osiowego.

To zrobiłem przez półtora roku;) projekt ma najmniejszy priorytet i grzebie przy nim jak już zupełnie nie mam co robić, ale jakoś idzie do przodu.

Co zostało do zrobienia i jak to ma działać?
Wałek do mocowania karkasu będzie napędzany silnikiem krokowym z regulowana prędkością obrotową (nie znam się na sterowaniu silników krokowych, kupiłem gotowca z allegro), po drugiej stronie wałka będzie przekładnia pasowa, niestety dla każdej średnicy drutu będzie inna para kółek i paska. Jak zauważyliście na "wózku" głowicy są dwa styczniki po obu stronach, normalnie są w stanie przewodzenia, po obu stronach maszynki będzie się wkręcało pręty regulacyjne określające gdzie wózek ma się zatrzymać, jak wózeczek będzie dojeżdżał do pozycji granicznej to w końcu pręt rozłączy stycznik (i tym samym wyłączy silnik krokowy) a ja będę miał czas aby skrzyżować pasek napędowy i przestawić tym samym kierunek przesuwu wózka głowicy w drugą stronę oraz założyć przekładki międzyzwojowe, po tym wystarczy delikatnie ręcznie zakręcić karkasem aby maszynka znowu zaczęła kręcić tym razem z posuwem wózka w drugą stronę, do czasu aż pręt regulacyjny nie wyłączy stycznika po drugiej stronie.

Postanowiłem napisać tego posta, ponieważ może ktoś podsunie jeszcze jakieś fajne pomysły póki projekt nie jest skończony, szczególnie denerwujaca wydaje mi się konieczność zmiany kółek i krzyżowania paska napędowego... może ktoś z Was ma jakiś lepszy pomysł.
I druga sprawa: testy pokazały że silnik krokowy może być zbyt słaby przy wyższych obrotach (tzn. pow. 1/s) i gubić kroki, z tego co wyczytałem powinienem go zasilić wyższym napięciem, nawet >24V z zastosowaniem choppera prądowego, mam pomysł jak to ugryźć, rzecz na tranzystorach i nie retro - pogniewa się ktoś jak pomysł wrzucę do sprawdzenia?

[Kazimierz]

szczególnie denerwujaca wydaje mi się konieczność zmiany kółek i krzyżowania paska napędowego...

Aż się prosi zastosowanie silnika krokowego. Rozwiązuje to dwie sprawy. Po osiągnięciu jednego końca nawoju przełącza się /ręcznie lub lepiej - automatycznie/ obroty w drugą stronę /odpada przekładanie paska/ oraz uzależnienie szybkości jego obrotów od średnicy drutu nawojowego /czujnik licznika obrotów na wale głównym nawijarki i proste działania arytmetyczne w kodzie/ co umożliwia zastosowanie jednego przełożenia. Sam pracuję nad takim rozwiązaniem.

ps
półtora nie półtorej roku.

[sztyga20]

Dzięki, poprawiłem

Ze sterownikiem z prawdziwego zdarzenia byłoby najlepiej i najbardziej elegancko, ale uwzględniając czas jaki poświęcam na projekt łącznie z opanowaniem "programowania" zajęłoby mi to z 10 lat o ile zapału by starczyło;)
Myślałem chwilami o jakimś bardziej analogowym rozwiązaniu, np. załatwić drugi sterownik silnika krokowego, ustawić prędkość wysyłanych sygnałów do drugigo silnika krokowego generującą większą prędkość obrotową niż maksymalną możliwą na pierwszym silniku, na wał zasilany z pierwszego silnika wstawić tarczę przykładowo z czterema wycięciami i wstawić tam transoptor który uruchamiałby generator monostabilny sygnału prostokątnego z regulowanym potencjometrem współczynnikiem wypełnienia, sygnał ten sterowałby zasilaniem cewek drugiego silnika i tym sposobem powstałaby elektroniczna przekładnia, dodać jeszcze do tego dźwigienkę przełączającą zasilanie cewek przy tym silniku do zmiany obrotów i gotowe, jednak zrezygnowałem z rozwijaniem tej idei bo coś czułem że nic z tego nie wyjdzie;)

[cirrostrato]

Swego czasu mogłem kupić (przez lata o tym marzyłem aby mieć) w zlikwidowanych warsztatach szkolnych Technikum im. Marcina Kasprzaka Meteory lub NP-02, wybrałem te drugie bo w latach 60-tych nawijałem na nich a i konstrukcja arcyprosta, gdybym miał robić od zera nawijarkę to wzorował bym się na tej konstrukcji, jak taka maszyna zbudowana do obejrzenia w necie. NP-02 ma nastawialne ,,odboje'' zmieniające kierunek nawijania po zakończeniu nawijania warstwy, od razu usunąłem, zbędne bo przecież i tak, po każdej warstwie, trzeba(?) dać izolacyjną bibułkę kondensatorową to przy okazji ręcznie można zmienić (przerzut dźwigni palcem) kierunek układania zwojów. W NP-02 kierunek układania zwojów określają dwa wałki z gwintami (oba identyczne prawe) obracające się w przeciwnych kierunkach, rozwiązanie proste bo miałem też ,,w ręku'' nawijarki, gdzie wałek napędowy wózka układającego zwoje miał dwa gwinty, lewy i prawy, nacięte na jednym wałku, zmiana posuwu w zależności od średnicy drutu w NP-02 wykonana chyba najprościej jak się da, zero elektroniki, czysta mechanika. Ale przy zabawie w wykonanie takiej nawijarki dostęp minimum do tokarki niezbędny.

[sztyga20]

Pomysł z dwoma wałkami faktycznie fajny, tylko na tym etapie trudno byłoby to zaadaptować, Mam jeszcze pomysł z dwoma silnikami krokowymi, bez programowania czegokolwiek.
Regulator do silnika krokowego kupiłem typu; SSKv1 z regulacją potencjometrem, przy użytecznym nastawie kręci z prędkością 2.5-0.1/s, (impulsy 2ms-50ms, ale aż tak wolno nie trzeba, ograniczyłbym najwolniejszy zakres do ok. 0,25/s) ten sterownik ma jeszcze wyjście które przy zwarciu do masy powoduje zatrzymanie silnika i jeszcze jedno zmianę kierunku obrotów.

Gdybym kupił dwa takie sterowniki i sterowanie podpiął pod jeden potencjometr to może uzyskałbym synchroniczną pracę dwóch silników z taka samą prędkością, nie wiem jak sterownik interpretuje nastawy potencjometru ale może warto spróbować.
Zrobiłbym generator na NE555, 10Hz o regulowanym współczynniku wypełnienia 1-99% (przykładowo), sterowałby on kluczem tranzystorowym zwierającym wejście powodujące zatrzymanie wału silnika odpowiadającego za przesunięcie uzwojenia.

Albo nawet lepszy pomysł: wyciąć dwa kółka z laminatu które miałyby wycięcie na 50% obwodu, kółeczka można byłoby swobodnie obracać aby zmniejszać wycięcie od 50% do 0%, po ustaleniu pożądanego wycięcia oba kółeczka dokręcałoby się nakrętką, można byłoby na nich nawet jakąś skalę narysować. Ustawione wycięcie sterowałoby dwoma transoptorami ustawionymi naprzeciw siebie tak że przy wycięciu 50% zawsze któryś z transoptorów by przewodził, transoptory sterowałyby kluczem który odpowiadałby za czas pracy silnika sterującego posuwem drutu, może to jest dobra myśl?
Nigdy nie widziałem nawijarki w praktyce i w sumie nie wiem czy lepiej się nawija gdy głowica przemieszczająca drut przesuwa się jednostajnie czy skokowo.

[cirrostrato]

Gdybyś był przypadkiem w Stolicy zapraszam do obejrzenia jak działa NP-02, w sumie zakupiłem trzy (jedna bez silnika trójfazowego chociaż jakiś do podpasowania jednofazowy bym znalazł, czeka na utylizację ale nie mogę się zdecydować...) a wyremontowałem dwie, złom z trzeciej też czeka na utylizację ale dusza boli jak o tym myślę, stolik/podstawa (samoróbka) od trzecie wylądował już wcześniej na złomie.

[sztyga20]

Nawijarka działa i spełnia pokładane w niej nadzieje, można powiedzieć że jestem nawet dumny z precyzji urządzenia, wszystko obyło się bez programowania czegokolwiek.

Do napędzania wałków służą dwa silniki krokowe. Sterują nimi układy na TB6600, dość długo próbowałem samodzielnie robić płytki i stosować układy L297 i L298 ale rezultaty nie były zadowalające, TB6600 nie dość że tanie, to mniej się grzeją i mają do wyboru kroki co 1/2, 1/4 1/8 1/16.
Aby wałki obracały się z określoną przekładnią zrobiłem zasilacz stabilizowany regulowany potencjometrem w zakresie 0-5V, do jego wyjścia drugi potencjometr liniowy z których napięcie odczytywały dwa przetworniki napięcie-częstotliwość na XR4151, (łatwiej dostępne odpowiedniki to KA331 chyba są szeroko podrabiane i pracowały bardzo niestabilnie na niskich częstotliwościach), dzięki temu jak się zmienia obroty to proporcjonalnie zmniejsza się prędkość posuwu drutu, dokładość jest najlepsza (w granicach 1-3%) gdy z potecjometrów do przetworników napięcie wychodzi bliżej górnej wartości niż dolnej, nie jest to żadnym problemem bo można sobie ustawić przełącznikami obrotowymi aby jeden wałek pracował np. na półkrokach a drugi na 1/16.
Urządzenie posiada oprócz regulatorów prędkości i przekładni/posuwu także prosty panel sterujący i światełka, oszczędzę sobie schemat, wszystko zrobione na prostych kluczach tranzystorowych; oraz "czujnik" pozycji wózka z głowicą w postaci nagwintowanego prętu oraz nakręconych na niego dwóch feningów:) jak wózek dojedzie do miejsca gdzie ma się kończyć uzwojenie to czujnik od spodu najeżdza na krawędz monety i rozłącza obwód co skutkuje przerwaniem pracy silników. Wtedy naciskam żółty guzik - "pauzę" który blokuje czujniki (aby przypadkiem jakiś wstrząs nie uruchomił czujnika i nawijania), zmieniam pokrętłem kierunek ruchu wózka, ewentualnie jak chcę aby kolejne uzwojenie było trochę węższe to kręcę feningami (jeden obrót to zwężenie o 0.75mm), wyłączam pauzę i naciskam guzik czerwony czyli start, umożliwia zastartowanie nawijania pomimo braku włączonego czujnika, jak wózek przejedzie o tyle że czujnik się załączy to start można puścić. Stan czujnika i pauzy sygnalizują lampki. W nawijarce jest też licznik obrotów, steruje nim układ na transoptorze.

Więcej informacji w komentarzach pod zdjęciami. Aktualnie na warsztacie cewka iskrownika do mojego zabytka, drucik 0.07mm, w godzinę nawinąłem 2200zw, z czego większość czasu do układanie przekładek międzyzwojowych. Z uzwojeniem pierwotnym 0.7mm też sobie poradziła doskonale.

[Radiowiec]

Wygląda elegancko. Będzie jakiś film podczas pracy?
A nie lepiej połączyć feningi z wejściami DIR+, DIR-? Wtedy odpada ręczne przełączanie kierunku.
Pozdrowienia.

[sztyga20]

Nie potrafię wrzucić aby wyświetlało w przeglądarce ale krótki filmik z pracy tutaj:

https://drive.google.com/file/d/1ENfrkv ... sp=sharing
W weekend w jeden wieczór nawinąłem resztę z 11000zw, dzisiaj zaimpregnowałem próżniowo i cewka jak z fabryki. Teraz tylko czekać aż jakiś transformator trzeba będzie nawinąć

Myślałem też automatycznej zmianie kierunku uzwojeń, ale w sumie i tak trzeba by wyprowadzić przełącznik aby móc to zrobić manualnie (np. aby wstępnie ustawić wszystko w wyjściowej pozycji) to już nie kombinowałem, sterowanie jest mega proste i w sumie żadnej funkcji mi nie brakowało podczas nawijania a nie ma chyba bardziej wymagajacej rzeczy na początek niż cewka zapłonowa gdzie jest rekordowa ilość zwojów i przekładek a drut tak cienki że w zasadzie w normalnych transformatorach rzadko się używa.
Bardzo zachęcam do kopiowania pomysłu ze sterowaniem opartym o dwa układy XR4151, ja dokonałem konwersji w trakcie budowy, planowałem zrobić przekładnie pasową a wyszło jak wyszło końcowo,jakbym miał robić od początku to zamiast konstrukcji drewnianej wszystko bym zrobił na szynach aluminiowych, łożyskach kulkowych, śrubie z gwintem trapezowym i łożyskach liniowych fabrycznych, wszystkie te rzeczy są dostępne w sklepach dla robotyków i z akcesoriami do CNC, odpada naprawdę masa dłubania (wyobraźcie sobie jak bardzo trudno było te wszystkie wałki, prowadnice i łożyska ustawić w osi mając tylko wiertarkę celmę i linijkę Oczywiście kółeczka wytoczył tokarz ale tak poza tym to samodzielnego wykonywania różnych elementów było tu więcej niż potrzeba.

[namor]

Nawijarka z klocków Lego https://www.youtube.com/watch?v=Qoli7Dfqn8Q&t=96s można? można!

[CHOPIN66]

Nawijarka z klocków Lego https://www.youtube.com/watch?v=Qoli7Dfqn8Q&t=96s można? można!

oooo tu muszę iść do piwnicy po 50l pudło z lego