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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Orologio termostato multifunzione con telecomando su microcontrollore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / microcontrollori Avevo bisogno di un orologio-termometro da tavolo per poter conoscere, oltre all'ora, anche la temperatura fuori e in casa. Ci sono molti progetti di questo tipo su Internet, anche molto avanzati, ma non ho mai fatto la mia scelta a favore di nessuno di loro. A ognuno mancava qualcosa che mi sembrava che tali dispositivi semplicemente dovessero avere. Ho solo un certo insieme di requisiti, dai quali non posso rimuovere nulla per ripetere nessuno di questi progetti. A mio parere, l'orologio dovrebbe funzionare secondo il principio di accenderlo, impostarlo e dimenticarlo, cioè ricorrere alla manutenzione il meno possibile (ad esempio, regolare l'ora a causa della sua partenza, impostarla nuovamente dopo interruzione di corrente, passaggio dall'ora legale all'ora solare, ecc.), le indicazioni dell'indicatore devono essere visibili da lontano, ma non illuminare la stanza di notte; è consigliabile munirsi di un telecomando. Riflettendo ulteriormente su cos'altro mi piacerebbe avere nel mio orologio, il risultato è un dispositivo con il seguente insieme di funzioni: 1. Orologio - calendario Conteggio e visualizzazione di ore, minuti, secondi, giorno della settimana, giorno, mese, anno.
2. Allarmi 10 allarmi indipendenti con la possibilità di impostare qualsiasi giorno della settimana o una combinazione di essi. La capacità, quando attivato, di attivare un segnale acustico, accendere/spegnere uno qualsiasi dei quattro carichi o avviare il controllo termico. 3. Timer Il tempo massimo per il conto alla rovescia è 99h 59m 59s. Al termine del conto alla rovescia è possibile attivare il segnale sonoro e accendere/spegnere uno qualsiasi dei quattro carichi. 4. Termotermostato a due canali Misurazione e indicazione di due temperature, ad esempio in casa e all'esterno, nell'intervallo da -55 a 125 gradi Celsius con una risoluzione di 0,1°C. Due termostati indipendenti con possibilità di impostare nello stesso intervallo i limiti superiore e inferiore della temperatura controllata. Possibilità di riscaldamento o raffrescamento. Capacità di carico dei canali di controllo ~220V, 12A 5. Quattro canali di controllo del carico Capacità di carico di ciascun canale: ~220V, 12A. Controllo: manuale, da allarmi, da timer (i primi due canali sono collegati a termostati) 6. Funzioni aggiuntive del dispositivo Batteria di backup (quando funziona a batteria, il dispositivo è perfettamente funzionante). Regolazione automatica (a seconda dell'illuminazione esterna) o manuale della luminosità dell'indicatore. Telecomando IR completo utilizzando il sistema RC-5, personalizzabile con qualsiasi tasto del telecomando operativo in questo sistema. Conferma sonora (disattivabile) della pressione dei pulsanti di controllo e dell'accettazione dei comandi dal telecomando. Memoria non volatile per tutti i parametri regolabili. La visualizzazione ciclica consente di visualizzare sull'indicatore fino a quattro parametri con una durata programmabile:
Lo schema del dispositivo è mostrato in Fig. 1. È composto da tre blocchi: A1, A2, A3, anch'essi strutturalmente divisi e assemblati su tre circuiti stampati.
Blocco centrale A1 L'elemento principale è il microcontrollore ATmega8-16AI (DD1), che comprende i seguenti componenti: - il timer T1 forma intervalli di tempo per l'orologio in tempo reale, la visualizzazione dinamica e il controllo della luminosità;
La frequenza clock dell'MK è impostata dal risuonatore al quarzo ZQ1 a 7,3728 MHz. Il MK viene impostato al suo stato iniziale (reset) dal circuito R5C4VD1. L1C5 - circuito di alimentazione dell'unità ADC nel MK. Il connettore XP1 è destinato alla programmazione in-circuit del MK. Il dispositivo utilizza l'indicazione dinamica. Anche il processo di scansione dei pulsanti è correlato ad esso. B1 viene utilizzato per ricevere comandi da un telecomando funzionante sul sistema RC-5. Verranno utilizzati cinque pulsanti del telecomando, che corrisponderanno a cinque pulsanti di controllo locale. La configurazione del telecomando è descritta nel manuale dell'utente. Il resistore R33 regola la luminosità con illuminazione media o massima. La precisione della misurazione delle tensioni controllate dell'alimentatore e della batteria di riserva viene regolata utilizzando rispettivamente i resistori R35, R37. Il chip DD2 è un driver che converte i segnali TTL RX/TX in un segnale differenziale dello standard RS-485 per lo scambio di dati con un PC fino a una distanza di 1200 metri.
Fisicamente si trovano sulla stessa linea, quindi i sensori sono indirizzati a leggere la temperatura. Il dispositivo funziona solo con sensori DS18B20 Il processo di registrazione dei numeri di serie di due sensori nella memoria non volatile del MK viene eseguito come segue: 1. È necessario diseccitare completamente il dispositivo (estrarre la batteria di riserva, spegnere l'alimentazione)
Ora il dispositivo funzionerà con questi sensori. Se è necessario sostituirne uno, è necessario completare nuovamente questa procedura per il sensore corrispondente. Se non è necessario un secondo sensore, è possibile assegnare un sensore a entrambi i canali.
Visualizzare il blocco A2 contiene un indicatore a cinque cifre e sette segmenti con un anodo comune, cinque LED di stato, nonché gli elementi necessari per controllare tutto questo. Lo scopo dei LED di stato è il seguente: HL1 (giallo) - indica che uno degli allarmi è attivo
Il chip DD3 è un registro a scorrimento con un latch e la capacità di trasferire le uscite in un terzo stato e viene utilizzato per convertire i dati in ingresso in serie in dati paralleli per inviare informazioni a un indicatore digitale e LED di stato. VT1 - VT5 sono progettati per potenziare l'alimentazione agli anodi comuni degli indicatori digitali. Centralina controllo carichi A3 progettato per commutare qualsiasi dispositivo collegato ad un'alimentazione standard ~220 V, 50 Hz. Ci sono 4 canali di controllo. Ognuno di essi può essere attivato/disattivato manualmente, tramite un timer o da una sveglia. Il primo e il secondo canale sono collegati, rispettivamente, al primo e al secondo canale di controllo termico (che a loro volta sono collegati alla prima e alla seconda sveglia). Ogni canale include un relè elettromagnetico e un interruttore a transistor per controllarlo. I contatti del relè commutano il carico. L'unità implementa un controllo relè economico. Diamo un'occhiata usando il primo canale come esempio. Quando il canale è spento, il transistor VT9 è chiuso, il condensatore C16 è scarico, il relè K1 è diseccitato. Quando il canale è acceso, VT9 si apre, il condensatore C16, caricandosi attraverso l'avvolgimento del relè K1, crea un impulso di corrente sufficiente ad attirare l'armatura di questo relè. Dopo che il condensatore è stato caricato, l'armatura del relè viene mantenuta da una corrente più piccola che scorre attraverso il resistore R27. Il diodo VD11 protegge il transistor VT9 dalla rottura degli impulsi al momento della sua chiusura. I LED HL6 - HL9 segnalano lo stato di accensione del canale corrispondente. Nella mia versione, la batteria interna si collega collegando i blocchi A3 e A1 tramite XS4-XP4, poiché non c'è accesso esterno al vano batteria. Per fare ciò l'XP4 dispone di un ponticello tra i pin 6 e 7. Questo viene fatto per facilitare la manutenzione quando si sostituiscono le batterie o si registrano i numeri dei sensori termici nella memoria MK, cioè quando il circuito deve essere completamente diseccitato. Se ciò non è necessario, il negativo della batteria viene collegato direttamente al bus di alimentazione negativo. La tensione dell'alimentatore esterno del dispositivo è 11...13 V, la corrente non è inferiore a 0,25 A. Come batteria di riserva, è preferibile utilizzare 3 celle alcaline di dimensione “AA” collegate in serie. Il consumo di corrente del dispositivo senza blocco A3 alla massima luminosità è di circa 120 mA. Se viene a mancare l'alimentazione di rete, il dispositivo passa all'alimentazione da batteria, mentre è perfettamente funzionante (solo i relè sono diseccitati), consuma una corrente di circa 10.....20 mA e può funzionare per almeno tre giorni quando installazione di batterie nuove menzionate sopra. L'indicatore va quasi a zero, ma il processo di scansione dei pulsanti non si ferma, quindi è appena illuminato. Quando si preme un pulsante qualsiasi sul controllo locale o sul telecomando, l'indicatore si accende nuovamente per 15 secondi per consentire di visualizzare le informazioni. Quando viene ripristinata l'alimentazione di rete, l'indicatore si accende nuovamente. disegno L'apparecchio è assemblato su tre circuiti stampati monofaccia in lamina di fibra di vetro, il cui disegno e la posizione delle parti sono nei file allegati. Le schede dell'unità centrale e dell'unità display sono collegate tra loro tramite ponticelli e collocate in un alloggiamento di dimensioni adeguate. L'unità di controllo del carico è strutturalmente posizionata all'interno del limitatore di sovratensione ed è collegata tramite cavo tramite un connettore situato sulla parete posteriore della cassa dell'orologio. Sostituzione di elementi Sostituiremo il microcontrollore DD1 con ATmega8-16AU, ATmega8L-8(AI)AU, chip driver RS-485 con SN75176BP, MAX485CPA, ecc., fotorilevatore B1 con uno simile, progettato per una frequenza portante di 36 kHz, ad esempio TSOP1736 , TSOP1836SS3V, SFH506- 36, SFH5110-36, TFMS5360, ma tenere presente che la posizione dei pin di diversi tipi di fotorilevatori può differire. Come emettitore sonoro HA1, oltre a quello indicato, è possibile utilizzare un altro elettrodinamico o piezoelettrico con generatore incorporato per una tensione di 5...6V, ad esempio HCM1206X, HPM14A(X). Gli indicatori LED a sette segmenti possono essere utilizzati della stessa serie SA08-XXXXX o simili con anodo comune (potrebbe essere necessario selezionare resistori limitatori di corrente R10-R17) Invece di DA1, è possibile utilizzare lo stabilizzatore domestico K142EN5B. I relè elettromagnetici utilizzati sono progettati per fornire un avvolgimento di 12V ed una corrente nominale di 30mA. Quando si utilizza un relè con una corrente operativa elevata, è necessario selezionare i resistori R24 - R27. Tensione di commutazione ~220V, corrente 12A. Al posto del fotoresistore SF2-5 è possibile utilizzarne di simili, la cui resistenza in condizioni di luce intensa è di 50...1000 Ohm Possibili semplificazioni del dispositivo Se non è richiesto il controllo da un PC, non è possibile installare gli elementi DD2, R1-R3, XP2. Poiché il controllo IR non è necessario, B1, C1, R4 non sono installati. È possibile escludere la regolazione automatica della luminosità non installando R33 e al posto della fotoresistenza R32 installarne una costante a 10k. Se non è necessario controllare i carichi il blocco A3 è escluso e su XS4 è necessario installare un ponticello tra i pin 6 e 7. Se non sono necessari termometri, DD4 e DD5 non sono collegati e R6, HL4 non sono installati.
Assemblaggio e configurazione del dispositivo Innanzitutto, tutti gli elementi tranne DD1 - DD3, B1 sono saldati sulla scheda. Non collegare ancora DD4 e DD5. All'accensione, misurare la tensione CC su C10 e poi su C1. In entrambi i casi dovrebbe essere intorno ai 5,3V. Si consiglia di controllare il bagliore di tutti i segmenti dell'indicatore digitale e dei LED di stato alimentando contemporaneamente dal bus di alimentazione negativo a quelli di sinistra secondo il circuito di uscita dei resistori R10-R18 (limitando la corrente dei segmenti) e R19 - R23 (nei circuiti base VT1-VT5). Se tutto è andato bene, spegni l'alimentazione, salda DD1 - DD3 e B1 e collega il programmatore al connettore XP1 (un connettore standard a sei pin per la programmazione in-circuit dell'AVR). È incluso il firmware demo per verificare la funzionalità del dispositivo. I bit FUSE del microcontrollore DD1 devono essere programmati come segue: • CKSEL3...0 = 1111 - clock da un risonatore al quarzo ad alta frequenza;
È meglio lasciare intatti i restanti bit FUSE. Il bit FUSE viene programmato quando impostato su "0". Il firmware demo garantisce il pieno funzionamento del dispositivo, ma per poco meno di due ore, il che è abbastanza per verificarne la funzionalità. Per il firmware completo, contattare l'autore, alexperm72@mail.ru. Il programma di controllo per il computer è in fase di sviluppo. Guida per l'utente (PDF, 500 KB) Scarica firmware HEX, circuito stampato in formato LAY e GIF, foto del dispositivo Autore: Alexey Batalov, alexperm72@mail.ru, ICQ#: 477022759; Pubblicazione: mcuprojects.narod.ru
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