"Хитрый" БП для тату машинки

Nikopol · 11.04.2015, 22:45

Доброго времени суток, уважаемые ембедеры.
Вот подкинул мне товарищ задачку, сделать БП для электромагнитной тату машинки.
Задача в следующем: необходимо регулировать выходное напряжение в диапазоне 2 - 15 В (точность до 0,1 В), ток потребления в пике 2,5 А. Также необходимо вывести на дисплей напряжение, ток (средний и максимальный), а также частоту биения молоточка машинки (частота колеблется от 50 - 200 Гц, это максимальный диапазон).

В моем представлении структурно, схема должна выглядеть следующим образом: не регулируемый ИИП на 18-19 В, 3 А с него подаем на регулируемый DC-DC, а с него уже на потребитель (машинку), регулировка потенциометром (одним или 2-мя для точности). Индикация на ЖК дисплее, замер тока, напряжения и частоты на AVR.
Теперь собственно вопросы:
1. На сколько корректна в целом структура решения, возможно есть еще варианты?
2. ИИП предполагаю делать на TOP245YN. Расчет делал в PI Expert с характеристиками импульсного потребителя.
2. В качестве DC-DC думаю поставить LM2576-adj или LM2596-adj.
3. Замер частоты биения молоточка можно выполнить на основе диаграммы тока. Есть посчитанная и проверенная на макетке, но не доработанная схема (см. вложения). На больших амплитудах и частотах есть проблемы. Но в целом схема работоспособна, проверено на машинке. Вопросы конкретно по ней задам отдельно.
3. Кто подскажет как правильно выполнить замеры тока: среднего и максимального? На счет максимального есть вариант, делать выборку по длительности равную полупериоду частоты биения молоточка, когда пришло прерывание от компаратора и искать в ней максимум или делать выборки непрерывно, а затем делать усреднение по нескольким значениям. А вот что делать со средним значением, также делать выборку, а затем посчитать среднее значение в ней?

Wiza_ · 11.04.2015, 22:48

А просто шим 50-200 гц с регулируемой скважностью + бп на 15 вольт вас чем не устраивает ?

Сообщение от Nikopol

Кто подскажет как правильно выполнить замеры тока: среднего и максимального?

А зачем ? Татуировщик визуально не видит режим работы машинки ?

Тут вообще одного 555 хватит.

Nikopol · 11.04.2015, 22:58

Теперь вопрос о схеме подготовки сигнала для подсчета частоты. Выглядит смешно, но у меня проблемы с разделительной емкостью, что я делаю не так понять не могу? Мне нужно поставить разделительную емкость перед ОУ и компаратором, можно только перед компаратором, потому как на больших амплитудах и частотах больших 130 Гц, появляется постоянное смещение порядка 0,2 Вольт, это еще обусловлено конденсатором установленным параллельно контактам машинки, что заставляет не правильно работать компаратор, точнее он работает верно, напряжение на его входе оказывается в другом диапазоне и он все время в одном состоянии.
Что я делал, я ставил емкость перед ОУ, как указано на схеме, но тогда у меня резко падает амплитуда сигнала и вся схема не работает (тут возможно я выбрал слишком маленький номинал), если поставить резистор после разделительной емкости на землю, я ставил 100 к, то амплитуда сигнала нормальная, но смещается на -200 мВ, относительно земли, что тоже заставляет не корректно работать схему, тоже происходит, если установить конденсатор перед компаратором. Что я делаю не так, ума не приложу? Конденсаторы пробовал 100n, 1mF керамика и 2,2mF тантал.

Nikopol · 11.04.2015, 23:03

Wiza_, спасибо за ответ, но у меня есть конкретное ТЗ, а ответ от заказчика на подобный вопрос был отрицательный, поэтому вот изобретаю велосипед.

Устройство машинки простое, это грубо говоря реле, катушка которого запитана через НЗ контакты самой себя, параллельно которым подключена емкость. У нее есть механический регулятор, который настраивает частоту и стабильность ее работы, просто ограничивая ход маятника. Вот пример девайса http://28opt.ru/index.php?productID=5638 В таком решении видимо есть какой то нюанс, потому как очень мало готовых БП со схемой описанной Вами, но я могу ошибаться, тату я не набиваю

Pajatel · 12.04.2015, 11:01

..правильно Wiza предложил. На мой взгляд (хотя далёк от этой темы) не нужен машинке этот контакт-прерыватель. Нужен регулируемый генератор, достаточно мощный источник, и не обезательно стабилизированный и регулировка среднего тока посредством изменения скважности подаваемых на электромагнит импульсов заданной частоты.
Единственный моментик - Устанавливаемый средний ток должен стабилизироваться при помощи той же скважности. Ну к примеру, установили 1А, скважность получилась к примеру 30% - по мере нагрева электромагнита ток начнёт потихоньку падать, а значит и сила удра иглы тоже - устройство должно автоматически поддерживать установленный ток, а значит чуток увиличить скважность к примеру до 35%, чтоб установился опять 1А. Такой контроль за током думаю вполне заменит контакт-прерыватель и машинка на мой взгляд будет работать гораздо стабильней и предсказуемо нежели с этим контактом.

Nikopol · 12.04.2015, 20:48

Господа, я конечно очень Вам признателен за Ваше мнение, но, как я уже писал выше, у меня есть конкретное ТЗ и никто не собирается выкидывать прерыватель из конструкции машинки. Поэтому, давайте обсудим, то что описано изначально.

P/S/
На счет того, что сделать генератор и управляя частотой и скважностью можно много чего добиться, но реальная задача другая.
Спасибо за понимание.

Easyrider83 · 12.04.2015, 20:55

И я вам еще раз напишу, что идея бредовая, ТЗ писано от балды, причем явно похмельной. Я покупал тату-машинки с ебая. Там все на столько просто, на сколько это возможно. Если вам реально нечем заняться, давайте с этого и начнет тогда. Вот к примеру Андрей К. сразу честно написал, что руки чешутся, хочется паять. А вы ходите вокруг да около.

omercury · 12.04.2015, 21:17

Сообщение от Nikopol

В моем представлении структурно, схема должна выглядеть следующим образом: не регулируемый ИИП на 18-19 В, 3 А

А может лучше сразу пальцы в розетку?
Чего, в самом деле, тянуть-то?

Pajatel · 12.04.2015, 21:48

..сча позвонил знакомому, он когда то набивал наколки - думал пригласить с машинкой этой и подключить к одной своей коробочке которая может выдать нужные частоты и задавать\стабилизировать ток ШИМом, да бы проверить свою идею. так млин облом - нет машинки, избавился ужо, но заказал он новую - придёт тока через месяц

Идея моя, кстать его заинтересовала, так что ещё поэкперементирую в будущем

Falconist · 12.04.2015, 21:53

Я как-то плотно общался с одним парнем, сам татуировщик, но еще и изготавливал тату-машинки. Абсолютно точно, к сожалению, все нюансы не знаю, но как я понял из его объяснений, для подобных (индуктивных) машинок важна не столько частота колебаний, сколько скважность нахождения иглы в коже. А она регулируется напряжением. Прерыватель, зазор которого подкручивается механически, как раз и задает частоту.

Поэтому ТЗ, озвученное выше, вполне обосновано.

С этим человеком контакт в дальнейшем как-то не сросся, поэтому мои собственные мысли по конструкции БП для такой машинки остались на стадии проекта. Изложу, как мыслил себе его конструкцию я сам.
1) Преобразователь - двухтактный, что позволит регулировать выходное напряжение в широком диапазоне в одну "ступень".
2) Измерение тока - хоть пикового, хоть среднего - совершенно излишне. А вот измерение частоты и скважности обязательно необходимо. Измерять и тот и другой параметр можно непосредственно замеряя потребление тока индуктором. Скажем, датчиком Холла либо токовым трансформатором. Можно даже банальным резистивным шунтом. Я даже мыслил себе аналоговый вариант измерителя на стрелочном приборе. И всё это хозяйство не требовало бы никаких микроконтроллеров. Старая добрая "рассыпуха", либо логика.