Programovatelný časový spínač 1s – 68h řízený jednočip

Programovatelný časový spínač 1s – 68h
řízený jednočip. mikroprocesorem – v3.0a
Základní popis:
Tato konstrukce představuje
časový
spínač
řízený
mikroprocesorem Atmel, jehož
hodinový takt je odvozen od
přesného krystalového oscilátoru.
Pomocí jumperových spojek lze
časový spínač nastavit do
jednoho ze sedmi pracovních
režimů (viz. popis dále), nastavit
dva nezávislé časové intervaly T0
a T1 a také nastavit jednotky,
v nichž jsou zadány intervaly T0
a T1 (sekundy/minuty). Proto
časový
spínač
umožňuje
odměřovat
intervaly
buď
v rozmezí 1-4096 sekund (= 1h
8m 16sec) s přesností 1 sekundy,
nebo 1-4096 minut (= 68h 16m
0sec) s přesností 1 minuty.
Na vstupní i výstupní straně je
časový spínač od svého okolí galvanicky odd ělen – vstupní signály START a STOP pomocí opto členů, výstup je
řešen pomocí relé se dvěma přepínacími kontakty. Napájecí svorky, vstupy START a STOP i vývody kontakt ů
relé jsou řešeny jako šroubovací svorkovnice na plošném spoji. Do svorkovnice je vyveden i pomocný výstup
pro případné připojení nízkopříkonové LED diody (2mA), která m ůže indikovat stav sepnutí relé.
Technické parametry:
Napájecí napětí trvalé: 9V – 15V (časovač obsahuje ochranu proti přepólování)
Napájecí napětí špičkové: 18V – krátkodobě max. 10 sekund
Napájecí proud: Max. 10mA (relé rozepnuto) / 80mA (relé sepnuto)
Dimenzování kontaktů relé: Max. 5A/24VDC, 5A/250VAC
Napětí vstupů START a STOP: 5V – 50VDC (vstupy chráněny proti přepólování do 50VDC)
Max. proud vstupů START a STOP: 2mA při 5V, 6mA při 10V, 15mA při 24V, 33mA při 50V
Výstup LED diody: 1 nízkopříkonová dioda LED 2mA libovolné barvy
Mechanické rozměry Š x D x V: 55mm x 108mm x 30mm
Nastavení časovače:
Nastavení délek časových
intervalů:
Časovač umožňuje pracovat
s jedním či dvěma intervaly (T0 a
T1), jejichž délka se nastavuje
odděleně - binárně pomocí stejnojmenných
spojek.
V případě
nenastavení
daného
intervalu
(všechny
spojky
příslušného
intervalu rozpojeny) se automaticky za daný interval dosadí 1.
Při použití pracovního režimu
s jedním intervalem se bere v úvahu interval T0 – v tom p řípadě jakékoliv nastavení intervalu T1 nemá na funkci
žádný vliv.
Nastavené intervaly se počítají buď v sekundách (spojka MINUTES rozpojena), nebo v minutách (spojka
MINUTES spojena). Daná spojka je společná pro oba intervaly T0 a T1.
Délka jednotlivých intervalů se zadává binárně, každé spojce náleží váha od 1 do 2048. Pokud chceme tedy
např. nastavit interval T0 na 49 minut, spojíme spojku MINUTES (po čítání v minutách) a spojky: T0-1, T0-16 a
T0-32 (1+16+32=49).
Nastavení pracovního režimu:
Pomocí spojek MODE 0, MODE 1 a MODE 2 lze nastavit jeden ze 7-mi pracovních režim ů časovače (viz.
tabulka dále).
Spouštění a zastavení časovače:
Spouštění časovače zajišťuje vstup START (v režimech spouštěných vstupem START), v ostatních režimech
dojde ke spuštění ihned po připojení napájecího napětí. Spuštěné odměřování času (v libovolném režimu) lze
kdykoliv přerušit pomocí vstupu STOP – časovač se zastaví a relé vypne. Pomocí vstupu START lze časovač
opět spustit od začátku.
Oba vstupy START a STOP jsou odděleny optočleny a jsou přizpůsobeny pro spínání napětím v rozmezí 5V
až 50V. Zároveň jsou vybaveny i ochranou proti nap ětí opačné polarity (přepólování) do velikosti max. 50V.
Pokud požadujeme ovládání pouze tzv. „tla čítkem“ bez vnějšího zdroje napětí pro spínání optočlenů na
vstupech, můžeme pro jejich spínání využít přímo napájení časovače. Vstupy +START a +STOP se v tom
případě spojí s napájecí svorkou +12V a ovládací spína če se zapojí mezi svorky: –START a GND, a –STOP a
GND.
Název pracovního
režimu
Režim jednoho intervalu po
signálu Start
Režim dvou intervalů po
signálu Start
Režim dvou intervalů
s opakováním po signálu Start
Režim jednoho intervalu po
zapnutí napájení
Režim dvou intervalů po
zapnutí napájení
Režim dvou intervalů
s opakováním po zapnutí
napájení
Testovací režim
Popis pracovního režimu
Stav
spojky
MODE
0
Stav
spojky
MODE
1
Stav
spojky
MODE
2
Po spuštění pomocí vstupu Start sepne relé a
začne se odměřovat nastavený interval T0. Po
ukončení intervalu relé vypne.
Ano
Ne
Ne
Ne
Ano
Ne
Ano
Ano
Ne
Ano
Ne
Ano
Ne
Ano
Ano
Ano
Ano
Ano
Ne
Ne
Ne
Ne
Ne
Ano
Po spuštění pomocí vstupu Start zůstane relé
nejprve vypnuté po dobu nastaveného intervalu
T0. Po jeho ukončení relé sepne a začne se
odměřovat nastavený interval T1. Po ukončení
intervalu relé vypne.
Po spuštění pomocí vstupu Start sepne relé a
začne se odměřovat nastavený interval T0. Po
ukončení intervalu relé vypne a začne se
odměřovat nastavený interval T1. Po ukončení
intervalu se začne celý cyklus znovu opakovat.
Po připojení napájecího napětí sepne relé a
začne se odměřovat nastavený interval T0. Po
ukončení intervalu relé vypne.
Po připojení napájecího napětí zůstane relé
nejprve vypnuté po dobu nastaveného intervalu
T0. Po jeho ukončení relé sepne a začne se
odměřovat nastavený interval T1. Po ukončení
intervalu relé vypne.
Po připojení napájecího napětí sepne relé a
začne se odměřovat nastavený interval T0. Po
ukončení intervalu relé vypne a začne se
odměřovat nastavený interval T1. Po ukončení
intervalu se začne celý cyklus znovu opakovat.
Po připojení napájecího napětí začne relé
cyklicky spínat a rozepínat po 1 sekund ě či
minutě (v závislosti na nastavení spoje
MINUTES).
Postup složení stavebnice:
První krok při sestavování stavebnice je vyvrtání otvor ů pro vývody součástek v plošném spoji. Otvory pro
vývody relé, svorkovnice a jumperové lišty vrtáme vrtákem s pr ůměrem cca 1,4mm až 1,6mm, otvory pro diody
D1 a D2 vrtákem s průměrem 1mm a ostatní otvory vrtákem o pr ůměru 0,8mm. Otvory v rozích desky slouží pro
její uchycení pomocí šroubků M3, vrtáme je tedy o velikosti asi 3,2mm. Po vyvrtání desku omyjeme vlažnou
vodou a necháme osušit.
Dalším krokem je osazení součástkami (osazovací nákres, schéma zapojení a rozpis sou částek jsou na další
stránce). Zde nelze určit přesný postup, doporučujeme ale tento: Nejprve všechny rezistory a diody, pak
kondenzátory, tranzistory, krystal a stabilizátor 78L05, dále svorkovnice, jumperové lišty a relé. P ři osazování
polarizovaných součástek nezapomínáme zkontrolovat jejich polaritu. Úpln ě nakonec osadíme optočleny a řídící
mikroprocesor, který určitě nebudeme pájet transformátorovou páje čkou, ale pouze kvalitní mikropáje čkou
s uzemněným hrotem. Nezapomínáme, že mikroprocesor je vyroben technologií CMOS, a proto dodržujeme
antistatická pravidla. Mnozí určitě namítnou, že by bylo lepší dát ho do patice, my ale p řesto tento postup
nedoporučujeme. Důvod? Kontakty v každé patici časem oxidují (zvláště ve městech se znečištěným ovzduším),
zvětšuje se přechodový odpor mezi kontaktem a vývodem integrovaného obvodu a v extrémním p řípadě může
dojít k úplnému přerušení spoje. V zájmu spolehlivé funkce časového spínače je tedy lepší mikroprocesor přímo
zapájet do plošného spoje.
Rozpis součástek:
R1-R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8-R11
C1
C2-C3
C4-C5
C6-C7
D1-D2, D5
D3-D4
T1
T2
Q1-Q2
Q3
IC1
IC2
RE1
SW1-SW2
J1
J2-J5
Rezistor 2W/1k5
Rezistor 0,6W/1k8
Rezistor 0,6W/8k2
Rezistor 0,6W/15k
Rezistor 0,6W/3k9
Rezistor 0,6W/100k
Rezistorová síť L-09 8x10k (nebo SMD rezistory 10k)
Kondenzátor elektrolytický 100uF/50V
Kondenzátor keramický 100nF/63V
Kondenzátor elektrolytický 10uF/63V
Kondenzátor keramický 33pF/50V
Dioda 1N4007
Dioda 1N4448
Tranzistor PNP BC327 (BC556-558, BC159, BC307-309)
Tranzistor NPN BC337
Optočlen PC817
Krystal HC-49/U 6,000MHz
Integrovaný stabilizátor +5V/0,1A 78L05
Mikrokontroler AT89C51-24PI naprogramovaný
Relé 2-kontakty 250V/5A cívka 12V DC
Jumperová lišta 40 pinů
Svorkovnice do DPS 2 piny
Svorkovnice do DPS 3 piny
1:1
2:1