Как 3D-печать может быть связана с перфолентами?

Опубликовано: 24.05.2018


При написании данной статьи самое трудное - не скатиться на ностальгическую волну. А то за потоками воспоминаний 3D часть будет незаметна. Поэтому постараюсь быть кратким, но как получится - увидим.

В прошлом тысячелетии работал я на одном забавном заводе. Среди прочих подвигов, наш дружный коллектив сделал ненужными перфораторы и фотосчитки. Вместо этого к станкам и прочим установкам были подключены PC. Почему не Ардуинки? Это были лихие девяностые. Времена были дикими, мы выживали, как могли, Ардуинки и SD карты ещё не стали продаваться на каждом углу. Поэтому PC и всё тут. Тем более, что программы для подготовки заданий всё равно на PC запускаются. После того, как все ленты были считаны, аппаратура ушла в помойку, а ленты... Нет, их выбрасывать - глупо. Ими можно организовать вот такое новогоднее убранство офиса.

 

 

И вот, на дворе 2018 год. Товарищ с завода говорит, что смежники грозятся привезти перфоленту с единственной копией важной информации. Считать её смежники не могут - не на чем. Ну, и на нашем заводе всё давно перегнано в PC, а аппаратура - выброшена. Что делать? Если под рукой нет 3D принтера - я не знаю, что делать. Но у меня их целых два (правда, Дельта опять сломана, но MZ3D-256 же в порядке). В общем, печатную часть проектировал я.

Первая мысль была - сделать фотосчитку почти, как настоящую. Для протяжки можно было взять запасной шаговый двигатель. Но сделать протягивающий ролик на 3D принтере - довольно сложно. А нужен ли он? Почему бы не тянуть ленту просто рукой? Чем снимать данные? У бытовых камер разрешение для движущихся объектов - отвратительное. Поэтому лучше сделать оптопары. Обычные же оптроны 9600 бит в секунду передают. А ленту мы будем тянуть - медленнее. Значит, всё должно получиться.

Поэтому даём запрос Гуглю. Он - находит ГОСТ на перфоленты, откуда становятся ясны размеры отверстий и расстояния между ними. Дальше - идём на сайт местных Радиодеталей и смотрим, какие светодиоды и фотодиоды там имеются в продаже. Оказывается, нынче в моде не фотодиоды, а фототранзисторы. Тем лучше. Но есть беда - все светодиоды и фототранзисторы могут быть диаметром 5 или 3 мм, а расстояние между отверстиями перфоленты - 2.54 мм. Как быть? Если бы я жил в Китае, я бы купил на TaoBao метр световода. Есть там забавный вариант - внутренний диаметр 1 мм, внешний (с учётом изоляции) - 2 мм. Самое то. Пустил бы веером. Но мы не в Китае. Покупать на Ali Express - дорого, плюс надо будет ждать. Поэтому я просто сместил светодиоды. Сделал им интерливинг. Читаю в три ряда. 9 битов (8 дорожек данных плюс синхродорожка) - как раз 3 столбца по 3 оптопары.

 

В качестве одной хитрости, я решил сделать забавную накладку. Она решает много проблем. Первая - уменьшение диаметра отверстий. У фототранзистора диаметр D=3 мм, а у отверстия ленты - d=1.83 мм (у синхродорожки - и вовсе 1.17 мм). Чтобы не мудрить с поддержками или иными ухищрениями, проще сделать накладку с меньшими отверстиями, напечатать её отдельно, после чего - просто наложить на основную деталь.

 

Но это - не всё. Верхняя печатная часть - гладкая, но всё-таки не идеальная. Самая гладкая поверхность получается на стекле. Но выемка под ленту никак не попадает на стекло

 

Ну и чудненько. Накладку можно положить гладкой (напечатанной по стеклу) стороной вверх.

Правда, уже потом товарищ сказал, что ГОСТы - они на то и придуманы, чтобы их нарушать. В реальной жизни расстояние между столбцами может быть не строго 2.54 мм. Некоторые перфораторы даже непостоянное расстояние делали. А у нас считывается расстояние в 5 столбцов одновременно. Поэтому в финальной накладке боевые отверстия имеют диаметр 3 мм (чтобы компенсировать некоторые смещения), и только у отверстия для считывания синхродорожки оставлен малый диаметр - её оптопара должна сработать уже тогда, когда данные на остальных дорожках застабилизировались.

 

Эту часть я напечатал из китайского "сплошного PETG" (ближайший отечественный аналог - Relax). Наверное, можно было бы и из Прототайпера, но первой под руку попалась именно катушка "сплощного PETG". Хоть "Сплошной PETG", хоть сплошной Прототайпер дают очень чёткие контуры и правильные размеры, а тонкая накладка из любого из них - не сломается (будет только гнуться). Цвет надо выбирать тёмный, чтобы избегать паразитной засветки устанавливаемых туда фототранзисторов.

А вот ответную часть я сделал - из Керамо. Почему? Потому что он хорошо шкурится. Поэтому гладкость ей можно обеспечить и без вмазывания в стекло. Но это - вторично. Первично - то, что было лень экспериментировать с идеальным зазором. Поэтому было решено, что окажется лишним - сошкурим (к слову - шкурить не пришлось). В эту часть ставятся светодиоды, так что белый цвет имеющейся у меня катушки - работе не помеха.

Итого, получаем вот такое дело (накладка - ещё первой версии, с малыми отверстиями)

 

Вот так оно выглядит в сложенном состоянии (новая накладка - не так выгибается, зазор - больше)

 

А вот так - с лентой

 

Собственно, 3D печатная часть - завершена. Но чтобы статья имела завершённый вид, кратко пробежимся по электронике, которую делал товарищ. Задумка была простой. На синхродорожку ставим операционный усилитель, включённый в режиме триггера Шмидта, чтобы исключить дребезг при остановках ленты, неизбежных при ручной протяжке. Подключаем выходы к любому параллельному порту. Когда на синхродорожке возникает перепад из ноля в единицу - защёлкиваем данные с основных дорожек. Когда вся лента считана - производим деинтерливинг данных, ведь разные биты считываются в разных столбцах.

Жаль, но жизнь внесла небольшие коррективы. Это обычная оптопара даёт на выходе чёткие единицу и ноль. Там светодиод то светится, то нет. Бумага перекрывает световой поток не полностью. Поэтому ноль получается не очень чёткий. Так что операционники пришлось ставить на все линии, но там они – чисто логические уровни формировали. Вот осциллограммы "сырого" сигнала. Смещение относительно ноля (треугольник в левой нижней части) бросается в глаза

 

Желтый канал - синхродорожка.

А вот - уже сигнал после триггеров Шмидта. У синхродорожки масштаб - 2 вольта на клетку. У остальных - 1 вольт на клетку. Красота, да и только!

 

В качестве порта ввода была взята макетная плата STM32F103. Да, она реально валялась под рукой. При цене 104 рубля с доставкой, она получается дешевле, чем FTDI и прочие вещи (лирическое отступление - я в своё время ратовал за ARM с плавающей арифметикой для 3D принтеров, сейчас же я мечтаю сделать 3D принтер на трёх таких дешёвых платах, одна будет выделена только для шаговиков, пара - тоже под распараллеленные задачи, ещё не решил, какие - по мощности должно выйти ещё круче, по цене - сущие копейки, по свободным ножкам - совсем песня, но когда на это найдётся свободное время - не знаю, возможно, что и никогда). С использованием библиотеки MCUCPP Константина Чижова, функциональная часть "прошивки" заняла всего полтора экрана, а время разработки - 15 минут (при наличии типовой заготовки, реализующей функциональность виртуального COM порта).

Ну, и несколько фото с общим видом готовой системы. Исходно планировалось, что проводов будет меньше :-). Лента заправлена в лентопротяжный механизм.

 

Четырёхбитная перфолента от сверлильного станка (на ней мы вели проверку). Одно отверстие порвалось, стало ясно, что надо добавить фасок.

 

Операционные усилители, без них - никак

 

Заключение

То, что в былые времена было просто немыслимо, что можно было сделать только в промышленных условиях, в наше время может быть реализовано чисто в режиме "зарядки для хвоста" в свободное время, в домашних условиях. Не последнюю роль в этом деле играет 3D печать. Без неё описанная операция была бы очень затруднительна.

Комментарии (0)
Пока нет комментариев
Вы не представились
Не правильно введен e-mail
Нам интересно Ваше мнение
Все поля обязательны к заполнению
Перед публикацией комментарии проходят модерацию
Каталог
Цена
от
до
0 Корзина: 0 руб
Заказ в один клик (Способ доставки и оплаты согласовывается с менеджером)
Настоящим подтверждаю, что я ознакомлен и согласен с условиями оферты и политики конфиденциальности.