V práci vyvstala potřeba odměřovat větší množství kabelů pro chystání na zakázky a prosté odměřování metrem není vzhledem k současné technice zrovna ideální a
v neposlední řadě také náchylné na chybu obsluhy (sčítání délek). Rozhodl jsem se tedy sestavit digitální odměřování délky kabelů.
- veškeré měřené údaje přehledně viditelné na podsvíceném LCD displeji
- délka se zobrazuje ve formátu 0.00cm a nad 1m pak v 0.00m
- zadávání hodnot z numerické klávesnice
- kabel prochází přes rotační válce, jejichž polohu snímá enkodér
- pohybem zpět se měřená hodnota bude odečítat
- omezení délky v současném sw je cca 200m
- zvukové upozornění dosažené délky
- výstupní relé (max. 0,5A), lze zapnout a vypíná se při dosažení měřené délky
- napájení 7-12V AC/DC / 0,3A
Kabelo-metr se současnou elektronikou a použitým snímačem počítá 40 impulzů na otáčku rotačního válce. Při změně průměru válce lze zadat délku jednoho kroku a tím si zkalibrovat měření. Zadává se dle vzorečku πd/40, tedy obvod válce děleno počet kroků na otáčku. Délku kroku lze zadat, když se při zapnutí přístroje podrží tlač.1 na klávesnici. Pak se dostanete do menu nastavení jednoho kroku, ve formátu 0.xxxxx [cm]. Tato hodnota se uloží do eeprom a zůstane tam i po vypnutí napájení.
Po zapnutí se ukáže uvítací obrazovka ("Kabelo - metr" , "PaJa 2013 v.1.0"), pípne piezo a přístroj přejde na zadání měřené délky kabelu. Zadává se pětimístná hodnota v cm. Např. 003m45cm. Při zadávání se lze tlač. * vrátit o krok zpět (umazat znak) a tlač. # se hodnota potvrdí. Zadávání je omezeno na max. 209m99cm, proto větší hodnota nepůjde zadat.
Po zadání správné hodnoty a jejím potvrzení # je dalším krokem možnost sepnutí relé. To se aktivuje (potvrzením #) a vypne se až dosažením nastavené cílové hodnoty. Lze použít k automatickému motorizovanému navíjení kabelů (výstup je třeba ještě posílit, protože použité jazýčkové relé sepne max. 0,5A). Jako indikace sepnutého relé se zobrazí na LCD vpravo nahoře písmeno "R"
Nyní probíhá již vlastní měření délky. V horním řádku se zobrazuje měřené délka. Je-li do 1m, zobrazuje se v cm, vyšší hodnoty jenom v m.
Snímací zařízení dokáže rozeznat pohyb vpřed/vzad rotačního válce a tím přičítá/odečítá měřenou délku kabelu. Nelze tak nechtěným couvnutím negativně ovlivnit měření.
Ve spodním řádku je zadaná cílová délka. Při jejímž dosažení se zobrazí vpravo dole = a současně pípne piezo a blikne podsvícení LCD (zastavením pohybu na této hodnotě se pípání a blikání opakuje). Pokud je měřená délka větší zobrazí se ">"
Při překročení zadané hodnoty (zobrazeno ">" a deaktivovaném relé), lze stiskem
* ukončit měření, znovu si zvolit možnost sepnutí relé a pokračovat novým měřením se stejnou délkou.
# ukončit měření a začít od začátku. Zadat cílovou hodnotu, sepnout relé a měřit.
Tyto úkony jsou možné teprve po překročení udané délky – zabrání se tak nechtěnému nulování během měření.
Zapojení:
Kabelometr je rozdělen na 2 části: desku ovládání a snímačů. Hlavní deska ovládání obsahuje zdroj (usměrňovač a stabilizátor 5V), řídící procesor ATmega8, LCD displej 2x16 znaků, numerickou klávesnici 3x4, piezo a jazýčkové relé.
Zapojení není nijak komplikované, vše potřebné si obstará procesor. Spínání tranzistorů T1 a T3 je pro jistotu přes jumpery, protože jsou připojené na vývody ISP konektoru, aby nedocházelo k problémům při programování procesoru (ale mám vyzkoušeno že to funguje i s připojenými T).
V zapojení je počítáno se 3 snímači enkodéru, ale 3. není nakonec v současném sw využit. Dával impulz vždy jednou za otáčku.
Konstrukce elektroniky:
Vše je umístěné na jedné DPS, několik SMD součástek (pod některými vedou i 2 cesty, tak usazovat opatrně). Krystal je ze strany bottom, a nesežene-li se v SMD, lze zapájet i klasický (zkrátit a ohnout vývody).
Displej je položený přímo na DPS a připojený přes řadovou lištu. V jeho rohových otvorech je prostrčen drátek a připájen k DPS (pro větší nechanickou pevnost), proto díry v rozích displeje na DPS vrtat vrtákem cca 0,8-1,2mm.
Klávesnice je vyvýšená, tak aby její vrchní rovná část lícovala s krabičkou. V rohových otvorech klávesnice jsem vytočil závity M3 a tím ji zafixoval k DPS.
Žádná součástka nesmí převyšovat displej (hlavně C4 položit).
Kabelometr je umístěn krabičce KP23 (Z33A), pro kterou jsem navrhl i štítek (samolepka přelepená průhlednou fólií).
Napájení je přivedeno přes napájecí konektor v zadní části krabičky, vedle něho je i konektor jiné konstrukce (nezáměnnost s napájením) pro připojení relé (já použil Cinch do panelu).
Zde je návrh plošného spoje o rozměrech 136 x 72mm.
Seznam použitých součástek pro desku ovládání :
C1,C2 - 22p SMD vel.1206 C3 - 100n SMD vel.0805 C4 - 330M/25V C5,C6 - 100n SMD vel.1206 C7 - 100M/16V SMD vel.D D1 - 1N4148 SMD SOD-80 DISP1 - LCM1602DSL (nebo DEM16216SYH-LY - TME - propojit J2, J4, J7, rozpojit J3, J5) IO2 - ATmega8-AU TQFP32 IO1 - 78M05 DPAK ISP1 - MLW06G JUM1,2 - S1G2 + jumper K1 - PSH02-05W + K2,K3 - ARK500/2 M1 - B250C1000SMD DB-1S P1 - 10k PT6V (CA6V) trimr naležato Q1 - 12MHz nebo SMD R1 - 4k7 SMD vel.1206 R2,3,12 - 1k SMD vel.1206 R4 - 8R2 (nebo 10R) SMD vel.1206 R5-R11 - 470 SMD vel.1206 REL1 - RELSIA05 REP1 - KPE242 SW1 - KB304 Klávesnice 3x4 T1-T3 - BC817 SMD SOT-23 řadová lišta S1G16 k propojení LCD a DPS drátová propojka nebo 2x 0R SMD vel.1206 krabička např. KP23 (Z33A)
Download:Návrh DPS a SCHNávrh DPS a SCH pro Eagle (od verze 5.6).
Obrázek pl. spoje PNG v rozlišení 600x600 DPI
Program kabelometr 1.0 Program kabelometr 1.0 - BAS, BIN, HEX (z Bascom)
Obrázek štítku v PNG čelního panelu (600x600 DPI)
Zapojení snímačů:
Hlavní částí jsou 2 optozávory HINT-3120, které jsou připojené přes invertory 40106 se schmittovým obvodem pro tvarování impulzů.
Třetí odrazový snímač CNY70 slouží k počítání 1x za otáčku enkodéru. V současné verzi sw však není použit, takže jej není nutné osazovat.
Konstrukce elektroniky:
Snímání se skládá ze 2 desek DPS, kde malá s CNY70 je umístěná kolmo k hlavní DPS přes zahnutou řadovou lištu JUM1, tak aby snímač směřoval ke kolu, v jehož stěně je jedna díra. Nyní ovšem stačí vyrobit pouze hlavní DPS snímačů a kabelometr bude fungovat stejně i bez třetího snímače.
Enkodér o průměru 76mm jsem vyrobil po dlouhém testování (dřív jsem zkoušel jen 3x CNY70, ale byly problémy s vyhodnocením barev černá-bílá) z víka PVC el. instalačního žlabu EKD 100x40mm. Vytiskl a nalepil jsem na víko předlohu code-wheel a rozbruškou vyřezal 40 zářezů (zubů), jež slouží ke snímání optozávorami HINT-3120.
Optozávory bude možná při pájení třeba trošku přihnout/odehnout k sobě/od sebe, aby správně snímaly - třeba vyzkoušet, viz. průběh enkodéru.
Enkodér je umístěn v bílé krabici na boku přístroje a je přišroubován na hřídeli spodního (pevného) rotačního válce.
Zde je návrh plošného spoje o celkových rozměrech 55 x 29mm.
Seznam použitých součástek pro desku snímačů :
C1 - 100n SMD vel.1206 IO1,2 - HINT-3120 optozávora IO3 - CNY70 IO4 - 40106N JUM1 - S1G3W K1 - PSH02-05W R1,2,5 - 180 SMD vel.1206 R3,4 - 10k SMD vel.1206 R6 - 47k SMD vel.1206 drátová propojka
Download:Návrh DPS a SCH pro Eagle (od verze 5.6).
Obrázek pl. spojů PNG v rozlišení 600x600 DPI
Obrázek code-wheel PNG v rozlišení 600x600 DPI
Mechanické provedení kabelometru:
Většinu součástek jsem použil co-dům-dal, takže nemá smysl detailně popisovat jednotlivé části. Základ jsou 2 rotační válce umístěné proti sobě. Na hřídeli jednoho je umístěn i enkodér snímající otáčky. Druhý (vrchní) je pohyblivý a přes pružiny je přitlačován proti prvnímu, aby měřený kabel neproklouznul.
Hřídele jsou ze závitové tyče M10 a jsou v ložiskách a vyrobených ložiskových domečcích, pro hladný chod válců. Gumové válce mají průměr cca 4cm (přesnost jednoho kroku lze pak doladit v menu měřiče).
V přední části jsou navíc 2 svislé rolny (trubka volně se otáčející na závitové tyči), pro boční vedení kabelu (jak tomu bývá i u auto-navijáků).
A jako doplněk jsem ještě vyrobil malé pákové nůžky na okamžité ustřihnutí právě změřeného kabelu.
