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
Намоточный станок — принцип работы и устройство
↑ Механика
Сначала нужно продумать механическую часть. А что тут думать, вот каретка от принтера прекрасно двигается, почему её не использовать? Вырезав все не нужное и оставив только станину с осью и кареткой. Все прекрасно, но её двигает коллекторный двигатель, а управление через энкодерную ленту и ШИМ я не сделаю, нужно что-то придумать на шаговом двигателе.
Смотрю на сканер и вот оно чудо, там лампу перемещает шаговый двигатель, да ещё и редуктор есть. Берём этот редуктор с мотором и крепим на станину от принтера. Пересчитав какое расстояние проделает каретка за 1 шаг двигателя задался константой А = 0,02 мм. В качестве самого проводоукладчика использовал диск от старого винчестера, предварительно вырезав от него ј-сектора чтобы нормально стал на каретку. Провод будет проходить через систему роликов, которые были любезно откручены от сканера и припаяны на винчестерный диск.
Всё, проводоукладчик готов.
Станок для намотки трансформаторов своими руками
Очень часто при создании электронных самоделок приходится наматывать и перематывать различные трансформаторы и катушки. Хорошим помощником в этом не простом и кропотливом деле, может стать простой в изготовлении и надежный самодельный намоточный станок для импульсных трансформаторов от компьютерных блоков питания и обычных трансформаторов с «Ш» образным магнитопроводом.
Конструкция намоточного станка очень простая в изготовлении, под силу даже начинающему токарю. Станок состоит из вала закрепленного на опоре вращения. С правой стороны имеется ручка для вращения вала. На валу с лева направо одето зажимное устройство, левый и правый конуса для надежного крепления трансформаторов.
На этой картинке изображен чертеж для изготовления намоточного станка своими руками. Станок рассчитан для намотки импульсных трансформаторов от компьютерных блоков питания и «Ш» образных трансформаторов. Если вы собираетесь мотать, что то очень мелкое или слишком крупное тогда вам надо масштабировать чертеж под ваши нужды. Ну, а если вас устраивает размер станка, смело берите чертеж и отправляйтесь к знакомому токарю. -Хороший токарь сделает намоточный станок за три часа… -Пускай делает. Да, и не забудьте прихватить с собой токарной валюты. Всякий труд должен оплачиваться.
Чертеж намоточного станка для намотки импульсных трансформаторов
Станок оснащен электронным счетчиком оборотов. Который я приобрел в очень известном китайском интернет магазине всего за 7.5$. Пожалуй это не дорого… За эти деньги счетчик комплектуется герконовым датчиком, крепежной пластиной для герконового датчика и маленьким неодимовым магнитом! На передней панели счетчика находится две овальные кнопки. Левая кнопка «Pause» включает прибор и сохраняет показания счетчика, кнопка «Reset» обнуляет показания прибора. Прибор питается всего от одной 1.5В АА пальчиковой батарейки, расположенной на задней панели счетчика оборотов под пластиковой крышкой. Также имеются разъемы для подключения герконового датчика и дополнительной кнопки «Reset». Обзор счетчика оборотов читайте в этой статье.
Герконовый датчик я прикрутил к алюминиевой стойке с помощью крепежной пластины. Неодимовый магнит закрепил на ручке. Для правильной работы прибора необходимо установить зазор между герконовым датчиком и неодимовым магнитом не более пяти миллиметров. Каждое прохождение неодимового магнита над герконовым датчиком счетчик оборотов считает за один виток.
Как же пользоваться станком для намотки трансформаторов?
И так, знакомый токарь изготовил все детали станка за три часа. Вы своими руками собрали намоточный станок и тщательно смазали все вращающиеся детали, установили счетчик витков. Теперь можно приступать к намотке трансформаторов. Откручиваем винтик М5 на зажимном устройстве, снимаем его и левый зажимной конус. Одеваем каркас трансформатора на вал и одеваем левый конус с зажимным устройством. Плоской отверткой фиксируем винт М5 на зажимном устройстве, далее поджимаем каркас двумя гайками. В этом деле главное не перетянуть, иначе расколите каркас. Включаем счетчик витков и если необходимо сбрасываем показания прибора в ноль.
Зачищаем ножом конец провода от лака и прикручиваем к клейме каркаса от трансформатора. Левой рукой направляем провод, а правой вращаем ручку. После нескольких минут тренировок провод будет ложиться ровными слоями. Каждый слой провода во избежание пробоя изолируем несколькими слоями обыкновенного скотча. Не забывайте наблюдать за показаниями счетчика.
Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!
↑ Электроника
Что касается схемы управления, то были приняты самые простые меры для реализации поставленной задачи. Благо, драйвер для биполярного шагового двигателя это не проблема, в Сети много вариантов. Выбрал простой на микросхемах L297 и L298.
Понял, что обойтись без микроконтроллера будет трудно и на некоторых форумах мне дали совет самому подучить программирование и написать программу, ибо никто не будет на энтузиазме мне её писать. Так и сделал. Прошу не пинать ногами, ибо это первая моя программа для МК.
Контроллер выбрал АТмега8, таких контроллеров полно и достать не проблема.
↑ Алгоритм работы моей программы
Опишу алгоритм работы программы, каким я для себя видел. Включаем контроллер и на семисегментном индикаторе горят «0,00» нули. С помощью кнопок «+1» и «-1» выставляем значение диаметра провода (например 0,31) и жмём кнопку «СТАРТ». Контроллер, исходя из выше изложенной константы «А = 0,02», делает пересчёт сколько импульсов ему нужно подавать на драйвер шагового двигателя для его перемещения на расстояние 0,31 мм. Т.е. 0,31/0,02 = 15,5 импульсов. Так как число импульсов должно быть целое число контроллер выдаёт 16 импульсов (или 15). Погрешность есть, куда без неё.
Жмём кнопку «СТАРТ», на самом первом индикаторе загорается маленький квадратик и программа переходит в следующий этап работы, где контроллер ждёт сигнала от датчика, который будет на оси с катушкой, для разрешения выдать пачку импульсов для шагового двигателя. Вот он получает импульс и МК выдаёт пачку импульсов. Каретка проводоукладчика перемещается и ждёт следующего разрешающего импульса.
Если в процессе работы нужно подкорректировать диаметр провода и вернутся в первую часть программы
, нужно нажать «СТАРТ», квадратик исчезнет и можно изменять значение диаметра провода. Одно замечание: чтобы была возможность контроллеру отреагировать на кнопку «СТАРТ», диск датчика на основной оси должен быть на чёрном сегменте, т. е. на контроллер от датчика должен подаваться уровень «лог. 1».
С прерываниями работать ещё не научился и сделал, как умею. Диск датчика расчертил на 4 части и черным лаком закрасил сегменты напротив, в шахматном порядке. Поскольку на диске будет 2 черных сектора — контроллер будет реагировать на каждые 180 градусов оборота оси, и соответственно будет на каждые 180 градусов перемещать каретку на Ѕ диаметра провода. В таком случае минимальный шаг намотки (в моем случае) =0,04 мм. Программа работает под внутренним тактированием с частотой 1 МГц.
Конструкция и принцип работы
Конструктивная особенность такого трансформатора заключается в форме магнитопровода, которая представляет замкнутое кольцо, называемая тором.
В остальном состав его элементов идентичен другим типам электрических машин:
Обмотка – выполняется медным проводником, разделяется на первичную и вторичную. Обе обмотки могут отличаться сечением проводника.
Тороидальный сердечник — имеет форму кольца, изготавливается наборной шихтовкой, ленточной сталью или монолитным железом, в зависимости от габаритов и назначения. В качестве материала берутся ферромагнитные сплавы, обеспечивающие хорошую магнитную проводимость.
Изоляционных материалов – часть диэлектрика заранее наносится на монтажных провод, остальной диэлектрик разделяет катушку тора с железом, обмотки между собой, между катушками и кожухом. В качестве изоляции используются ленточные или лакотканевые материалы, электроизоляционный картон, клей и т.д.
Защитный кожух – предназначен как для защиты силового трансформатора от механических повреждений, так и для предотвращения контакта человека с поверхностью обмоток.
Выводы вторичной и сетевой обмотки, крепежные и вспомогательные детали.
Рис. 1. Конструкция тороидального трансформатора Принцип действия тороидального преобразователя заключается в подаче напряжения питания на выводы первичной обмотки. После чего в ней начинает протекать электрический ток, который создает магнитный поток внутри витков. Магнитный поток перемещается внутри каркасов катушек и наводит ЭДС во вторичной обмотке. При условии подключения нагрузки к ее выводам будет происходить потребление заданной мощности.
Данное устройство нашло применение в тороидальных автотрансформаторах (ЛАТРах), радиоэлектронике, сварочных трансформаторах и прочих преобразователях. В домашних условиях занимаются перемоткой трансформатора такого типа за счет относительно простого процесса.
↑ Итого
Уже опробовал станок в намотке проводом 0,315 (мотал выходной трансформатор для гитарного усилителя на каркасе от ОСМ-0,16). Качеством намотки и работой доволен.
Надеюсь, моя статья поможет кому-то. С развитием автоматизации думаю о добавлении двигателя на основную ось и об обновлении программки для управлением вторым шаговым двигателем. Автоматизация — двигатель лени!
Расчеты параметров самодельного трансформатора
На простом трансформаторе первичная обмотка имеет 440 витков для 220 вольт. Получается на каждые два витка по 1 вольту. Формула для подсчета витков по напряжению:
N = 40-60 / S, где S – площадь сечения сердечника в см2.
Константа 40-60 зависит от качества металла сердечника.
Сделаем расчет для установки обмоток на магнитопровод. В нашем случае у трансформатора окно 53 мм по высоте и 19 мм по ширине. Каркас будет текстолитовый. Две щеки внизу и вверху 53 – 1,5 х 2 = 50 мм, каркас 19 – 1,5 = 17,5 мм, окно размером 50 х 17,5 мм.
Рассчитываем необходимый диаметр проводов. Мощность сердечника трансформатора своими руками по габаритам 170 ватт. На обмотке сети ток 170 / 220 = 0,78 ампера. Плотность тока 2 ампера на мм2, стандартный диаметр провода по таблице 0,72 мм. Заводская обмотка из провода 0,5, завод сэкономил на этом.
Обмотка простого трансформатора высокого напряжения 2,18 х 450 = 981 виток.
Низковольтная для накала 2,18 х 5 = 11 витков.
Низкого напряжения накальная 2,18 х 6,3 = 14 витков.
Количество витков первичной обмотки:
берем провод 0,35 мм, 50 / 0,39 х 0,9 = 115 витков на один слой. Количество слоев 981 / 115 = 8,5. Из середины слоя не рекомендуется делать вывод для обеспечения надежности.
Рассчитаем высоту каркаса с обмотками. Первичная из восьми слоев с проводом 0,74 мм, изоляцией 0,1 мм: 8 х (0,74 + 0,1) = 6,7 мм. Высоковольтную обмотку лучше экранировать от других обмоток для предотвращения помех высоких частот. Для того, чтобы мотать трансформатор, делаем обмотку экрана из одного слоя провода 0,28 мм с изоляцией из двух слоев с каждой стороны: 0,1 х 2 + 0,28 = 0,1 х 2 = 0,32 мм.
Первичная обмотка будет занимать места: 0,1 х 2 + 6,7 + 0,32 = 7,22 мм.
Повышающая обмотка из 17 слоев, толщина 0,39, изоляция 0,1 мм: 17 х (0,39 + 0,1) = 6,8 мм. Поверх обмотки делаем слои изоляции 0,1 мм.
Получается: 6,8 + 2 х 0,1 = 7 мм. Высота обмоток вместе: 7,22 + 7 = 14,22 мм. 3 мм осталось для накальных обмоток.
Можно сделать расчет внутренних сопротивлений обмоток. Для этого рассчитывается длина витка, берется длина провода в обмотке, определяется сопротивление, зная удельное сопротивление по таблице для меди.
При расчете сопротивления секции первичной обмотки получается разница около 6-ти Ом. Такое сопротивление даст падение напряжения 0,84 вольта при токе номинала 140 миллиампер. Чтобы компенсировать это падение напряжения, добавим два витка. Теперь во время нагрузки секции равны по напряжению.
