Цифровой таймер на ATtiny26
Цифровой таймер обеспечивает отсчет установленных интервалов времени. Устройство питается напрямую от сети 220 В, имеет встроенное реле и простое, интуитивно понятное управление. Он подходит для реализации функций времени в простых системах домашней автоматизации, где высокая точность измерения времени не имеет решающего значения.
Основные параметры:
- установка периода обратного отсчета от 1 минуты до 999 часов;
- простое управление с помощью 3-х кнопок и трехзначного светодиодного дисплея;
- источник питания 220 В переменного тока;
- релейный выход, обеспечивающий включение или выключение нагрузки через заданное время.
Работа таймера проста и интуитивно понятна. Элементы S1 и S2 обеспечивают увеличение и уменьшение заданного значения времени, а кнопка S3 запускает обратный отсчет. Очередное нажатие S2 приведет к увеличению, а каждое нажатие S1 уменьшит выдержку. Можно быстро менять значения, продолжительно удерживая соответствующий выключатель. Шаг настройки в диапазоне 1 секунда до 9 минут 59 секунд составляет 1 секунду, а в более высоком диапазоне он возрастает до 10 секунд. Установленные параметры хранятся в энергонезависимой памяти, то есть их не нужно задавать еще раз при очередном включении устройства.
Мигающая точка рядом с цифрой единиц указывает на то, что прибор работает. Его можно остановить в любой момент, нажав S3 уже после запуска отсчета времени. В таком случае цифры дисплея будут мигать. Чтобы возобновить отсчет, нужно коротко нажать эту же кнопку. Если ее нажать и удерживать дольше, система вернется к исходным установкам. Пользуясь прибором, следует учитывать, что отсчет выдержки может быть неточным, в особенности при отсчете нескольких, десятков или около того часов.
Описание принципиальной схемы
Схему цифрового таймера мы видим на следующей картинке В качестве источника питания используется готовый модуль питания HLK-PM01 5 В, благодаря чему устройство питается напрямую от сети переменного тока 230 В. Для защиты платы от возникающих в сети электрических перенапряжений используется дополнительный варистор, включенный параллельно.
Таймер построен на микроконтроллере ATtiny26, синхронизируемом внутренним генератором. Состояние устройства отображается на тройном семисегментном светодиодном дисплее. Он работает мультиплексно в конфигурации с общим анодом. Катоды дисплея подключаются к выходам PA0…PA7 микросхемы через токоограничивающие резисторы R5…R12. Функцию ключей управления дисплеем выполняют транзисторы Т1…Т3, подключенные к портам РВ2…РВ4. Для ввода настроек и управления устройство оснащено 3 элементами с обозначениями S1…S3. Сигналы с них подаются на порты PB0, PB1 и PB6, активный уровень – логический «0».
В качестве исполнительного элемента использовано реле РМ84П5 (питание 5 В, контакты рассчитаны на 8 А/220 В переменного тока). Для расширения функциональных возможностей устройства к разъемам NC и NО подключены нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты реле, на которых, в зависимости от его состояния, присутствует сетевое напряжение.
Монтаж и наладка
Таймер должен быть собран на двух печатных платах, конструкция которых показана на картинках ниже. Сборка типовая и не должна вызвать никаких проблем. Выполняется стандартно: начинаем с самых маленьких элементов и заканчиваем самыми крупными.
При монтаже платы дисплея сначала припаяйте разъем SV4 на противоположной стороне платы, затем светодиодные индикаторы. После сборки обеих плат соедините их кабелем. Для этой цели предусмотрены два разъема IDC, которые обычно обжимаются на 16-жильном ленточном кабеле.
Правильно собранный своими руками прибор с использованием программируемого микроконтроллера и функциональных компонентов заработает сразу после включения питания. При управлении мощной нагрузкой обращайте внимание на нагрузку на контакты реле и дорожки печатной платы. Для повышения их нагрузочной способности можно дополнительно залудить оголенные дорожки или, что еще лучше, уложить на них медную проволоку и припаять.
Перечень элементов схемы
РЕЗИСТОРЫ:
- R1…R5 — 10 кОм;
- R6…R13 — 100 Ом;
- R13 — варистор.
КОНДЕНСАТОРЫ:
- C1, C2, C3 — 100 нФ;
- C4 — 100 мкФ/16 В.
ПОЛУПРОВОДНИКИ:
- LED1 — дисплей AD5636;
- D1 — 1N4007;
- Т1…Т3 — BC557;
- Т4 — BC548;
- U1 — ATtiny261-20PU.
ПРОЧЕЕ:
- S1…S3 — микропереключатели;
- SV1, SV2 — разъем Z-WS16G;
- F1 — предохранитель;
- ПК1 — RM84P12 (или аналогичный);
- ZAS — HLK-PM01 5В.
Программируемое циклическое реле времени с дисплеем
Наше программируемое реле времени представляет собой систему циклического переключения с возможностью программирования времени включения и выключения приборов. Оно может работать в двух режимах – секундном и минутном с диапазоном настроек от 1 до 99.
Описание работы устройства
Электрическая схема реле времени представлена на рисунке. Устройство должно питаться постоянным напряжением 12 В, подаваемым на разъем ZAS. Это может быть любой источник питания на 12 В с силой тока не менее 200 мА. Стабилизатор U1 подает напряжение +5 В, а конденсаторы С1…С4 обеспечивают его соответствующую фильтрацию.
Работой устройства управляет микроконтроллер ATtiny26, синхронизируемый внутренним тактовым сигналом. Состояние устройства отображается на двойном семисегментном дисплее с общим анодом. Катоды 2-разрядного мультиплексного светодиодного индикатора подключены через токоограничивающие резисторы R5…R12 к портам PA0…PA7.
Ключами управления питания светодиодных индикаторов являются транзисторы Т1 и Т2, управляемые портами РВ3 и РВ4. Перемычка LED ON, а точнее ее отсутствие, позволяет отключать дисплей во время функционирования устройства. Для ввода настроек система оснащена двумя кнопками с обозначениями S1 и S2. Сигналы с них подаются на порты PB0 и PB1, активный уровень логический «0».
Схема сборки реле времени представлена на рисунке. Оно собрано на небольшой двухсторонней печатной плате размерами 36×94 мм с использованием навесных элементов. Сборка типовая и не должна вызвать никаких проблем, а собранная из функциональных компонентов схема должна сразу работать без проблем.
Чтобы запрограммировать время выключения реле, нажмите и удерживайте S1 около 3 секунд. Через некоторое время нижние сегменты дисплея начнут мигать. Теперь вы можете отпустить кнопку и использовать элементы S1 и S2, чтобы увеличить или уменьшить мигающее значение, отображаемое на дисплее. После установки необходимого времени снова нажмите и удерживайте S1.
Для установки времени срабатывания реле нажмите и удерживайте S2, об этом будет сигнализировать мигание верхних сегментов дисплея. Изменения производятся так же, как и при установке времени выключения – элементами S1 и S2. После установки правильного значения для завершения процесса программирования снова нажмите и удерживайте кнопку S2 – параметры сохранятся в энергонезависимой памяти.
Также следует не забыть установить единицу времени с помощью перемычки в положение SEC или MIN. После этих действий прибор готов к работе, а об активации выхода сигнализирует светящаяся точка рядом с цифрой единиц. Вы можете отключить дисплеи во время работы устройства, сняв перемычку LED_ON. Следует иметь в виду, что измерение времени может быть неточным, особенно при использовании прибора в минутном диапазоне.
Перечень элементов
Параметры элементов указаны на схеме. Сведем их в единый список:
- R1…R4 — 10 кОм;
- Р5…R12 — 120 Ом;
- C1, C2 — 100 мкФ / 16 в;
- C3…C5 — 100 нФ;
- D1 — 1N4148;
- T1, T2 — BC557;
- T3 — BC547;
- U1 — 7805;
- U2 — ATiny26 (запрограммирован);
- LED1 — AF5643;
- S1, S2 — микропереключатель.
Электронный таймер на 6 программ
Представленный электронный таймер нетрудно собрать своими руками. Он идеально подходит для домашней автоматизации, в качестве контроллера освещения, отопления, вентиляции или технологической сигнализации. Это реле времени, способное работать в одном из 6 режимов, воспроизводя программу, заданную пользователем.
Основные параметры:
- воспроизведение программы, заданной пользователем;
- работа в одном из 6 режимов;
- источник питания 12 В.
Режимы работы таймера
Ниже представлено описание работы каждого режима, а также диаграммы, показывающие работу и положения перемычек, соответствующие настройкам каждого режима. Состояние входа отмечено красным, а работа выхода/активация реле отмечена зеленым. Система выбирает режим работы только при включении питания, тогда состояние перемычек не проверяется.
Режим работы 1 — стандартный таймер. При нажатии кнопки заданное время «t» начинает обратный отсчет. В этом режиме система не реагирует на кнопку.
Режим работы 2 — таймер включения с остановкой (СТОП). Работа аналогична первому режиму, но нажатие кнопки во время обратного отсчета установленного времени немедленно прекращает воспроизведение «t - tSTOP». В результате обратный отсчет можно прервать в любой момент повторным нажатием кнопки.
Режим работы 3 — таймер с продлением основного времени «t». Работа аналогична первому режиму, но нажатие кнопки во время обратного отсчета установленного периода запускает ее воспроизведение с начала «t1+t».
Режим работы 4 — таймер окончания. При старте на выходе устанавливается первое состояние программы и система остается в этом положении до тех пор, пока нажата кнопка – пример «t1» и «t2». Когда вы отпустите кнопку, начнется воспроизведение периода «t». Дополнительно в это время он не реагирует на кнопку.
Режим работы 5 — бистабильный переключатель. Каждое последующее нажатие кнопки меняет состояние выхода на противоположное. Запрограммированная последовательность не выполняется.
Режим работы 6 — циклическое воспроизведение. Пока кнопка нажата, на выходе отображается запрограммированная последовательность, воспроизводимая в цикле. Отпускание кнопки немедленно прекращает воспроизведение последовательности. Повторное нажатие кнопки запускает воспроизведение с начала. Полная последовательность обозначается буквой «t».
Описание схемы устройства
Принципиальная схема программируемого таймера представлена на рисунке ниже. Работой устройства управляет микроконтроллер ATtiny25 (U2), точнее содержащаяся в нем программа. Стабилизатор U1 подает напряжение 5 В, а конденсаторы С1…С4 обеспечивают его правильную фильтрацию.
Схему можно запрограммировать для работы в одном из 6 режимов, устанавливая соответствующую перемычку на разъеме JP1. Для включения обратного отсчета установленной последовательности через разъем X2 к микроконтроллеру подключается кнопка. Программируемая последовательность может содержать до 63 шагов, и каждый шаг может длиться примерно от 0,4 секунды до 1,5 часов. Светодиод, обозначенный как D3 (зеленый), будет включаться при изменении состояния входа или выхода, а также во время программирования. Постоянное свечение означает, что контроллер находится в режиме программирования. Реле РК1 управляется от порта РВ1 микроконтроллера транзистором Т1.
Сборка и настройка
Электронная система должна быть собрана на односторонней печатной плате размерами 30,5×59 мм, конструкция которой представлена на рисунке ниже. Сборку устройства начинаем с впаивания в плату резисторов и других мелких элементов, а заканчиваем установкой разъемов и реле. После сборки системы нужно очень внимательно проверить, не были ли элементы установлены в неправильной полярности или в неправильных местах, и прежде всего не произошло ли короткое замыкание дорожек и площадок при пайке.
Правильно собранная схема с использованием программируемого микроконтроллера и функциональных компонентов заработает сразу после включения напряжения питания (разъем Х1). Контакты реле NO, COM и NC, подключенные к разъему X3, не находятся под напряжением. Их можно использовать для коммутации напряжения до 250 В и тока до 10 А.
Если вы хотите использовать максимально допустимые параметры контактов, при монтаже следует учитывать утолщение дорожек, ведущих от реле к разъему, припаяв их медным или посеребренным проводом диаметром 1…1,5 мм. Кнопку с замыкающим контактом следует подключить к разъему Х2.
Программирование режима работы
Режим программирования последовательности активируется, когда перемычка установлена в положение А, и включено питание системы. В этом состоянии светодиод будет светиться непрерывно. Последующие состояния (нажатие или отпускание кнопки), возникающие на входе, и их продолжительность будут сохраняться в памяти устройства. Текущее состояние на входе будет передано на выход устройства, т.е. при нажатии кнопки реле сработает. Программирование последовательности завершится, когда перемычка будет удалена из разъема JP1, затем светодиод загорится дважды, а потом погаснет. После этого этапа устройство готово к работе.
При настройке последовательности работы следует помнить, что активное состояние на входе (нажатая кнопка) соответствует замыканию входа на массу источника питания. При состояниях программирования, которые сохраняются очень долго, стоит заменить кнопку на переключатель. Первым состоянием последовательности является ситуация на момент запуска режима программирования.
Поэтому, если первое состояние последовательности должно быть активным (реле включено), кнопку необходимо нажать перед включением питания в режиме программирования. После завершения программы на выходе остается последнее состояние последовательности. Таким образом, если выход должен быть отключен в конце программы, ее последнее состояние должно быть неактивным (кнопка отпущена).
После включения питания в обычном режиме работы (вне режима программирования) при нажатии кнопки на выходе устанавливается первое состояние запрограммированной последовательности. Если кнопку отпустить, на выходе устанавливается последнее состояние запрограммированной последовательности.
Перечень компонентов
Параметры элементов указаны на принципиальной схеме. Представим их в общем списке:
РЕЗИСТОРЫ:
- R1, R4, R5 — 3,9 кОм;
- R2, R3 — 100 кОм.
КОНДЕНСАТОРЫ:
- С1 — 220 мкФ;
- C2, C3, C5 — 100 нФ;
- C4 — 100 мкФ.
ПОЛУПРОВОДНИКИ:
- D1 — 1N4007;
- D2 — 1N4148;
- D3 — светодиод 3 мм зеленый;
- Т1 — BC547;
- U1 — 78L05;
- U2 — ATtiny25.
ПРОЧИЕ ЭЛЕМЕНТЫ:
- J1 — штифт 2х3 + перемычка 1 шт.;
- PК -: 50 ринггитов или аналогичный;
- X1, X2 — АРК2/5,0 мм;
- X3 — АРК3/5,0 мм.
Loading...
