Реле времени или, в современной терминологии, таймеры, широко используют для управления электроприборами, которые требуется включить или выключить через определённый промежуток времени. Однако простейшие операции типа «включить/выключить свет» — лишь малая часть области применения подобных устройств. Сегодня встроенные таймеры — практически обязательные элементы почти любой электронной аппаратуры, а те, что выполнены как отдельные узлы, позволяют проводить налаживание устройств, требующих включения и выключения их отдельных элементов или задания различных режимов работы с привязкой к времени.
Предлагаемое устройство представляет собой двухканальный таймер с независимой настройкой параметров каналов и их синхронным запуском. Наличие двух каналов позволяет организовать более гибкие программы управления. Кроме того, каналы предлагаемого таймера имеют возможность не только включать и выключать питание устройств от сети ~230 В, но и формируют низковольтные сигналы управления.
Основные технические характеристики
Число каналов………………………………………………………………………2
Длительность выдержки:
в режиме «С», с………………………………………………………………….1-255
в режиме «М», мин ……………………………………………………………1-255
Нагрузочные характеристики каждого канала: по симисторному выходу,
В (А) ………………………………………………………………………….~230(1,5)
по выходу ТТЛ, мА………………………………………………………………….20
по выходу с открытым
стоком, В (А)………………………………………………………………………+30 (3)
Напряжение питания, В …………………………………………………………5
Ток потребления, мА…………………………………………………………50…80
При установке симисторов на теплоотводы коммутируемый ток может быть увеличен до 6 А. Ток потребления зависит от яркости подсветки ЖКИ.
Схема таймера показана на рис. 1. Основные функции устройства реализует программно микроконтроллер DD1, тактируемый от внутреннего RC-генератора частотой 8 МГц. Источник секундных меток времени — таймер 2 микроконтроллера, который тактирован внутренним низкочастотным генератором, частота которого стабилизирована «часовым» кварцевым резонатором ZQ1 (32768 Гц).
Рис. 1
Сформированные микроконтроллером сигналы управления исполнительными устройствами выведены на его линии РВЗ (первый канал) и РВ4 (второй канал). Включению исполнительного устройства соответствует высокий логический уровень, выключению — низкий. В каждом канале реализовано по три выхода управления исполнительными устройствами разного рода. Рассмотрим их на примере первого канала:
- через оптрон U1 и симистор VS1. В этом случае исполнительное устройство подключают к колодке ХТ2, а напряжение питающей сети ~230 В подают на колодку XT4. Кроме функции управления симистором, оптрон обеспечивает гальваническую развязку низковольтной части устройства от сети переменного тока;
- логический сигнал уровней ТТЛ выведен без преобразования на контакт 3 колодки ХТ3 через защитный резистор R1;
- открытый сток транзистора VT1 выведен на контакт 1 колодки ХТ3. В двух последних случаях контакт 2 этой колодки служит общим.
Управляют работой таймера с помощью клавиш SB1-SB16, образующих клавиатуру формата 4×4. Цифровыми клавишами «0»—»9″ вводят продолжительности выдержки. Клавишами «K1» и «K2» выбирают канал для установки его параметров. Клавишей «СБР» обнуляют время выдержки настраиваемого канала, а также останавливают и возвращают в исходное состояние запущенный таймер. Клавишей «М/С» задают отсчёт выдержки в минутах (режим «М») или в секундах (режим «С»), Клавишей «↑↓» выбирают режим управления исполнительным устройством («↑» — включить по завершении выдержки, «↓» — выключить по завершении выдержки). Клавишей «ПУСК» запускают отсчёт выдержки.
Информация о работе таймера отображается на двухстрочном символьном ЖКИ HG1, яркость подсветки которого устанавливают подборкой резистора R15, а контрастность изображения — поде троечным резистором R18. Канальную информацию программа выводит в верхнюю строку экрана ЖКИ, а на нижнюю строку — информацию о текущем состоянии устройства в целом.
Рис. 2
При включении таймера на экран индикатора будет выведена показанная на рис. 2 информация о режимах каждого канала таймера в предыдущем сеансе работы, сохранённая в EEPROM микроконтроллера:
- длительность выдержки (например, для первого канала — 115 с, для второго — 3 мин);
- режим управления исполнительным устройством (например, первое будет включено по истечении 115 с после пуска таймера, а второе — при пуске включено, а по истечении 3 мин выключено);
В режиме настройки канала ниже информации о его текущем состоянии будет выведена надпись «настр». На рис. 3 отображён режим настройки второго канала. Настраивают его с помощью клавиатуры.
Рис. 3
После пуска отсчёта времени экран ЖКИ приобретает вид, показанный на рис. 4 Начинается отсчёт времени Значения оставшихся длительностей выдержек на экране ЖКИ постоянно уменьшаются. В рассматриваемом случае ежесекундно — в первом канале и ежеминутно — во втором.
Рис. 4
По достижении в одном из каналов нулевого значения будет выработан сигнал управления соответствующим исполнительным устройством, после чего этот канал будет остановлен. После остановки обоих каналов экран ЖКИ примет вид, показанный на рис. 5.
Рис. 5
Пьезоизлучатель звука НА1, управляемый микроконтроллером по линии PB1, предназначен для подачи звуковых сигналов, отмечающих нажатия клавиш и переходы таймера в различные режимы работы.
Питают таймер постоянным напряжением 5 В от стабилизированного источника. Потребляемый ток существенно зависит от установленной яркости подсветки индикатора HG1 (около 60 мА при её среднем значении).
Рис. 6
Все детали таймера, за исключением клавиатуры и ЖКИ, размещены на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита размерами 65×80 мм, чертёж которой показан на рис. 6, а размещение элементов на плате — на рис. 7. Все постоянные резисторы и конденсаторы — для поверхностного монтажа типоразмера 1206. Исключение представляет резистор R15 с проволочными выводами, размещённый на плате ЖКИ.
Рис. 7
Микроконтроллер установлен в панель, так как разьём для его программирования на плате не предусмотрен. Конфигурацию микроконтроллера программируют в соответствии с рис. 8 Симисторы VS1 и VS2 установлены на плату без теплоотводов, что позволяет коммутировать без их перегрева ток до 1,5 А. При необходимости увеличить коммутируемый ток вплоть до 6 А следует применить для симисторов соответствующие теплоотводы. Это потребует либо переделки печатной платы, либо выноса симисторов за ее пределы.
Рис. 8
Для подключения клавиатуры и индикатора на плате установлены штыревые части разьёмов X1 и Х2 соответственно PLS-8 и PLS-10. При желании от них можно отказаться, а припаять провода от ЖКИ непосредственно к контактным площадкам платы.
Налаживание правильно собранного из исправных деталей устройства сводится к установке требуемой яркости подсветки индикатора подборкой резистора R15 и контрастности изображения построечным резистором R18.
Как было отмечено выше, после включения прибора каналы таймера инициализируются параметрами предыдущего сеанса работы, считанными из EEPROM микроконтроллера. На клавиатуре при этом активны лишь три клавиши — «К1», «К2» и «ПУСК».
Нажатием на клавишу «К1» или «К2» таймер переводят в режим настройки соответствующего канала. При этом становятся активными все клавиши. Для выбора дискретности отсчёта времени (секунды или минуты) и режима управления исполнительным устройством нажимают на соответствующие клавиши, которые работают в триггерном режиме.
Для изменения выдержки сначала нажимают на клавишу «СБР», в результате чего выдержка обнуляется, затем цифровыми клавишами устанавливают нужное значение в пределах 1—255. Ввести значение более 255 невозможно. Чтобы запустить отсчёт выдержек, достаточно нажать на клавишу «ПУСК». При этом вновь установленные параметры работы каналов будут сохранены в EEPROM.
В любой момент работу запущенного таймера можно прервать нажатием на клавишу «СБР». При этом в нижней строке индикатора кратковременно появится слово «СТОП», а устройство перейдёт в исходное состояние,
После истечения заданной выдержки или принудительного её прерывания таймер готов к следующему циклу работы. Теперь можно нажать на клавишу «ПУСК», чтобы начать новый сеанс с прежними параметрами, либо изменить параметры, нажав на клавишу «К1» или «К2».
Скачать файл печатной платы в формате Sprint Layout 5.0 и программу микроконтроллера
Автор: А. САВЧЕНКО, пос. Зеленоградский Московской обл.
Источник: Радио №3/2017
