【参赛】DIY程控自动排线绕线机

bg1trk

视频：
连接漆包线-->锁死排线头固定螺丝-->手控排线头移动，使其对准排线初始位置。--->设置线径和排线方向。-->开启绕线电机开始绕线-->手动设置回程方向（网购控制板I/O不够用，暂时只能手控，以后再做专用控制板实现自动回程）-->回程绕线。


功能：
控制板由按键输入线径、设置绕线方向后（线径按序号显示，分50级，可实现0.08-1.5mm常用线径的自动绕线），调整调速器旋钮令绕线电机旋转，开始绕线。
1602液晶屏可显示设置数据和已绕匝数，调速器旋钮可随时启停绕线和控制绕线速度。
排线头在控制板的控制下，根据事先输入的数据自动跟随绕线进度，逐匝排线，实现自动排线、自动绕线。


原理：
    交流减速电机驱动手摇绕线机，把手摇改电动。
    丝杠、滑车、排线头组成自动排线机，步进电机驱动丝杠，丝杠带动排线头左右移动，实现排线功能。
    绕线机主轴装转数传感器，每绕一砸线圈输出一个脉冲信号给步进电机控制、驱动板，控制板根据接收的脉冲个数和事先由键盘输入线径数据计算步数并驱动电机旋转所需角度，排线头随之产生所需的位移。依次往复，随着绕线进度的增加，排线头自动跟进，实现自动排线。

制作过程：
    1、制作绕线机减速轮，安装驱动电机，先实现电动绕线，手工排线。
    2、排线机底座打孔攻丝，主轴装改造后的被动轮，安装步进电机、皮带。
    3、制作整机底座，打安装孔。将绕线机、排线机、电机等主要部件安装固定。
    4、设计控制电路，建立仿真环境。编控制程序，程序的主要调整在仿真环境内完成。
    5、设计控制板PCB，腐蚀、焊接控制板。（条件所限，这一步骤未完成。控制板用网购的成品板代替）
    6、程序烧入单片机，连接步进电机实际上电测试排线系统。根据测试结果再次调整程序，直至程序完善。
    7、改调速器 ，在其机壳内增加一套直流电源，供控制板使用（之前的调试用试验电源完成）。将调速器输出插孔由2芯改4芯，连接电缆相应改成4芯，实现单条连接缆输送交直流电源。
    8、基座上增装漆包线导向轮，排线机滑块装排线头，漆包线几个折角转弯处增加圆滑过渡滑块，防止划伤漆皮。排线头增加防漆包线脱位螺丝。
    9、总装测试。


所需零部件：
   交流减速电机一台，38步进电机一个，手摇绕线机一部，丝杠、滑车组成的排线机一台，步进电机程控驱动电路一套，一个自己写的控制程序，30V400mA电源盒一个，DC-DC开关稳压板一块，木质底座和两个传动轮及其皮带。


带调速功能的交流减速电机：实验室淘汰搅拌电机，按废铁价收的。



38步进电机和传动机构：电机拆自淘汰针式打印机，原为打印头驱动电机。被动轮是用交流调压器旋钮改制的，传动皮带为扎头发用的皮筋。


手摇绕线机和排线机：都是以前捡的破烂，存了几年终于派上用场。


木质底座：材料来自废品站，原为儿童床护栏。


安装部件：将几大件摆放在底座上比划位置，木制的底座打孔方便，打孔后所有部件均用螺丝固定在底座上。


电路图和程序：主控器件89C51，步进电机驱动电路是L297+L298，显示器件1602屏，C语言编程。


调试控制板：编程调试主要在仿真环境中，仿真通过后烧入单片机，再连接步进电机实际上电测试。本打算控制板也DIY，无奈因搬家工具打包无法实施，网上淘了一块差不多的成品板，改改也能凑活用。因这块板子引出的I/O口太少，像自动回程等功能没有实现，过年后要做块专用板，即可实现无人值守绕线。


电源：调速器本身为一个可调电感，调速器机壳兼做控制板电源机壳。机壳内剩余空间装了一个30V开关电源盒。因控制板电源电压为12V，又装了一个DC-DC开关稳压板，输入30V400mA输出12V700mA左右。控制板需要500mA电流，这套玩意能满足要求。


整机测试：测试漆包线线径0.49mm，线径序号设置为15，绕线效果不错。


导向轮、排线头细节：增加了一个漆包线导向轮，调整张力兼防止漆皮磨损。


排线头特写和排线效果：排线头材质为塑料，可防止漆皮破损。因为是测试，排线头防滑螺丝未装套管。


传感器特写：预备的霍尔传感器调试过程中损坏，只好用微动开关代替。
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显示屏：显示函数写的不好，占用资源太厉害。绕线速度快的时候容易丢转，只好减少显示字符凑活。图中排线方向由左至右，线径序号设置为15（对应0.49的线），已绕了61砸。


另一个角度的整机照：






用0.5的线绕了几十砸做测试，效果理想。终于可以边喝茶边看着机器自己绕线了，惬意！！！


补充内容 (2013-2-6 22:28):
编译好的控制程序在23楼。

补充内容 (2013-2-7 00:13):
23楼增加了主要机械结构尺寸，这玩意各零部件加工要求精度不高。

zhaodianjie666

自己绕牛用的么？

bg1trk

上传控制程序，芯片型号89S51或89C51，直接将HEX文件烧入芯片即可。


结构尺寸：


丝杠螺距：1mm
绕线电机--绕线机主轴间距A： 90mm
绕线机主轴--排线机主轴间距B： 110mm
可用绕线行程C： 90mm
排线机被动轮直径D： 38mm
绕线机被动轮直径E：  90mm
绕线电机主动轮直接F：20mm
步进电机--排线机被动轮间距G：  95mm

这玩意在机械结构方面加工精度要求不高，排线机与主轴间距要求较严，要达到排线电机和排线机主轴不丢步。其他就没什么要求了。

qie

终于可以边喝茶边看着机器自己绕线了

fzh547611

        恭喜祝贺程控排线绕线机试制成功！如果有相关视频就更直观了。

bg1trk

视频正在拍摄，估计明天能传上来。

boywc

做得好，

xixia001

这个做成不容易，恭喜。
自动排线是怎么实现的，没看明白。

zhangbobin

不错，过完年我也做一部看看

DYFMY

终于可以边喝茶边看着机器自己绕线了

bg1trk

fzh547611 发表于 2013-2-4 03:57
恭喜祝贺程控排线绕线机试制成功！如果有相关视频就更直观了。

主贴已添加示范视频。
因这个论坛允许编辑主贴的时间太短，赶时间用家用DV匆匆拍了一段，premiere转码效果不好，凑活看。

fzh547611

bg1trk 发表于 2013-2-4 21:56
主贴已添加示范视频。
因这个论坛允许编辑主贴的时间太短，没时间上专业机和非编，家用DV匆匆拍了一段， ...

              视频已经清楚地说明排线和绕线的成功。很好，本装置可以利用现有的普通手摇绕线机，成本低，装置简单易效仿。如果放线轮能使用轴套或轴承，转动起来就会更平稳，为防止放线太快可适当增加阻尼装置；在排线机的下方可增加一个可滑动跟随的导轮，防止漆包线漆皮受损。

xpdzsj

建议1 单片机采用带有SPI接口的，1602屏采用SPI方式驱动
建议2  如果单片机的运算速度不够，步进电机单独采用1片单片机驱动
这样就可以做出很多需要的界面功能了

秦风唐韵

做的不错，呵呵

老老槐树

只要功夫深铁杵磨成针啊 令人刮目相看啊 这个得有专业知识啊

449301

DIY了一个不错的好工具