Termostat zegarowy z pilotem na mikrokontroler. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Wielofunkcyjny zegarek-termostat z pilotem na mikrokontrolerze. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Mikrokontrolery

Komentarze do artykułu

Potrzebowałem zegarka-termometru biurkowego, dzięki któremu oprócz czasu mogłem sprawdzić temperaturę na ulicy i w domu. W Internecie jest wiele tego typu konstrukcji, nawet bardzo zaawansowanych, jednak ja nie zdecydowałem się na żaden z nich. W każdym brakowało czegoś, co, jak mi się wydawało, było po prostu niezbędne w tego typu urządzeniach. Mam po prostu pewien zestaw wymagań, z których nie mogłem nic usunąć, aby powtórzyć którąkolwiek z tych konstrukcji.

Moim zdaniem zegar powinien działać na zasadzie włącz, ustaw i zapomnij, czyli w jak najmniejszym stopniu uciekaj się do ich konserwacji (np. dostosuj godzinę ze względu na jej odejście, ustaw ją ponownie po włączeniu zasilania) awarie, przejście na czas letni i zimowy itp.), wskazania na wskaźniku powinny być widoczne z daleka, ale nie oświetlać pomieszczenia w nocy, wskazane jest posiadanie pilota. Dalsze myślenie o tym, co jeszcze chciałbym mieć w swoim zegarku zaowocowało urządzeniem z następującym zestawem funkcji:

1. Zegar - kalendarz

Zliczanie i wyświetlanie na wskaźniku godzin, minut, sekund, dnia tygodnia, dnia, miesiąca, roku.
Obecność automatycznej regulacji aktualnego czasu, która jest wykonywana raz dziennie (maksymalne wartości +/-99,98 s. w krokach co 0,02 s).
Oblicz dzień tygodnia na podstawie daty (dla bieżącego stulecia).
Automatyczne przełączanie na czas letni i zimowy.
Liczą się lata przestępne.

2. Alarmy

10 niezależnych budzików z możliwością ustawienia dowolnego dnia tygodnia lub ich kombinacji.

Możliwość włączenia sygnału dźwiękowego, włączenia/wyłączenia dowolnego z czterech obciążeń lub uruchomienia kontroli termicznej po uruchomieniu.

3. Zegar

Maksymalny czas odliczania to 99h 59m 59s.

Możliwość na koniec odliczania włączenia sygnału dźwiękowego, włączenia/wyłączenia dowolnego z czterech obciążeń.

4. Dwukanałowy termometr-termostat

Pomiar i wskazanie dwóch temperatur np. w domu i na zewnątrz, w zakresie od -55 do 125°C z rozdzielczością 0,1°C.

Dwa niezależne termostaty z możliwością ustawienia górnej i dolnej granicy kontrolowanej temperatury w tym samym zakresie.

Możliwość ogrzewania lub chłodzenia.

Obciążalność kanałów sterujących ~220V, 12A

5. Cztery kanały kontroli obciążenia

Obciążalność każdego kanału: ~220V, 12A.

Sterowanie: ręczne, z budzików, timerem (dwa pierwsze kanały połączone są z termostatami)

6. Dodatkowe funkcje urządzenia

Zasilanie bateryjne (przy zasilaniu bateryjnym urządzenie jest w pełni funkcjonalne).

Automatyczna (w zależności od oświetlenia zewnętrznego) lub ręczna regulacja jasności wskaźnika.

Pełny pilot na podczerwień w systemie RC-5, konfigurowalny dla dowolnych pilotów pracujących w tym systemie.

Potwierdzenie dźwiękowe (przełączalne) naciśnięcia przycisków sterujących i przyjęcia poleceń z pilota.

Nieulotna pamięć dla wszystkich regulowanych parametrów.

Wskazanie cykliczne pozwala na wyświetlenie na wskaźniku aż czterech parametrów w programowalnym czasie trwania:
1. Aktualny czas w godzinach - minutach
2. dzień tygodnia - liczba
3. temperatura pierwszego kanału (wewnętrzna)
4. temperatura drugiego kanału (na zewnątrz)
Obecność interfejsu RS-485 do komunikacji z komputerem PC poprzez protokół MODBUS-RTU w celu dalszej integracji z systemem „Smart Home”

Schemat urządzenia pokazano na ryc. 1. Składa się z trzech bloków: A1, A2, A3, które również są konstrukcyjnie oddzielone i zmontowane na trzech płytkach drukowanych.

(kliknij, aby powiększyć)

Blok centralny A1

Głównym elementem jest mikrokontroler ATmega8-16AI (DD1), w który zaangażowane są następujące węzły:

- timer T1 generuje przedziały czasowe dla zegara czasu rzeczywistego, wskazania dynamicznego i regulacji jasności;
- przerwanie zewnętrzne INT1 i timer T2 obsługują odbiornik podczerwieni B1.
- ADC przetwarza na postać cyfrową sygnały analogowe czujnika światła, wartości napięcia z zasilacza i wbudowanego akumulatora.
- moduł USART komunikuje się z komputerem (9600 bodów, 8 danych i 1 bit stopu bez parzystości);
- timer T0 generuje przedziały czasowe opóźnień przy odbiorze/wysyłaniu pakietów poprzez protokół „MODBUS-RTU”
- licznik czasu watchdoga w przypadku „zawieszenia” MK zapewnia jego ponowne uruchomienie;

Częstotliwość zegara MK jest ustawiona przez rezonator kwarcowy ZQ1 na 7,3728 MHz. MK jest resetowany do stanu początkowego (reset) przez obwód R5C4VD1. L1C5 - obwód zasilania modułu ADC w MK. Złącze XP1 jest przeznaczone do programowania w obwodzie MK. Urządzenie wykorzystuje dynamiczną sygnalizację. Powiązany jest z tym także proces skanowania przycisków.

B1 służy do odbioru poleceń z pilota pracującego w systemie RC-5. W takim przypadku zostanie aktywowanych pięć przycisków na pilocie, które będą odpowiadać pięciu przyciskom sterowania lokalnego. Konfiguracja pilota jest opisana w instrukcji obsługi.

Rezystor R33 reguluje jasność przy średnim lub maksymalnym oświetleniu. Ustawienie dokładności pomiaru napięć sterowanych zasilacza i akumulatora zapasowego odbywa się za pomocą rezystorów odpowiednio R35, R37.

Układ DD2 to sterownik przetwarzający sygnały TTL RX/TX na sygnał różnicowy standardu RS-485 w celu wymiany danych z komputerem PC na odległość do 1200 metrów.
Czujniki temperatury DS18B20 posiadają wyjście cyfrowe, podłączone są w obwodzie trójprzewodowym i działają w oparciu o protokół 1-Wire. Pierwszy czujnik mierzy temperaturę w pomieszczeniu (wewnętrzną), drugi - na zewnątrz (zewnętrzną).

Fizycznie znajdują się na tej samej linii, więc czujniki są adresowane do odczytu temperatury. Urządzenie działa tylko z czujnikami DS18B20

Proces zapisu numerów seryjnych dwóch czujników do pamięci nieulotnej MC przebiega w następujący sposób:

1. Należy całkowicie odłączyć urządzenie od zasilania (wyjąć akumulator, wyłączyć zasilacz sieciowy)
2. Podłącz jeden czujnik DS18B20 (pomiar temperatury pokojowej)
3. Przytrzymanie przycisku "W GÓRĘ", włącz zasilacz sieciowy. (numer seryjny czujnika zostanie zapisany w pamięci MC, rozlegnie się sygnał dźwiękowy)
4. Wyłącz zasilacz sieciowy.
5. Wyłącz czujnik.
6. Podłącz kolejny czujnik (pomiar temperatury zewnętrznej)
7. Przytrzymanie przycisku „DN”, włączyć zasilanie sieciowe (numer seryjny czujnika zostanie zapisany w pamięci MK, rozlegnie się sygnał dźwiękowy)
8. Wyłącz zasilacz sieciowy
9. Podłącz oba czujniki
10. Włącz zasilanie

Teraz urządzenie będzie współpracować z tymi czujnikami. Jeżeli konieczna jest wymiana któregokolwiek z nich, należy powtórzyć tę procedurę dla odpowiedniego czujnika. Jeżeli drugi czujnik nie jest wymagany, wówczas do obu kanałów można przypisać jeden czujnik.
Temperatura wyświetlana jest na wskaźniku z rozdzielczością 0,1°C. Pomiar odbywa się w odstępach 1 sekundy.

Wyświetlacz A2 zawiera pięciocyfrowy, siedmiosegmentowy wskaźnik ze wspólną anodą, pięć diod stanu, a także elementy niezbędne do sterowania tym wszystkim. Cel diod LED stanu jest następujący:

HL1 (żółty) - znak włączenia któregokolwiek z alarmów
HL2 (czerwony) - niskie napięcie wyjściowe zasilacza lub akumulatora
HL3 (żółty) - znak działającego timera
HL4 (czerwony) - błędy termometru(ów).
HL5 (żółty) - włączona kontrola termiczna

Chip DD3 jest rejestrem przesuwnym z zatrzaskiem i możliwością przeniesienia wyjść do trzeciego stanu i służy do konwersji danych przychodzących szeregowo na równolegle w celu wyświetlenia informacji na wskaźniku cyfrowym i diodach LED stanu. VT1 - VT5 przeznaczone są do wzmacniania zasilania wspólnych anod wskaźników cyfrowych.

Jednostka sterująca obciążeniem A3 przeznaczony jest do załączania dowolnych urządzeń podłączonych do standardowej sieci elektrycznej ~220V, 50 Hz. Dostępne są 4 kanały sterujące. Każdy z nich można włączyć / wyłączyć ręcznie, za pomocą timera, z budzika. Kanały pierwszy i drugi są połączone odpowiednio z pierwszym i drugim kanałem kontroli termicznej (które z kolei są powiązane z pierwszym i drugim alarmem). Każdy kanał zawiera przekaźnik elektromagnetyczny i przełącznik tranzystorowy do jego sterowania. Styki przekaźnika przełączają obciążenie. Urządzenie realizuje ekonomiczne sterowanie przekaźnikowe. Rozważ to na przykładzie pierwszego kanału. Gdy kanał jest wyłączony, tranzystor VT9 jest zamknięty, kondensator C16 jest rozładowywany, przekaźnik K1 jest odłączony od zasilania. Po włączeniu kanału VT9 otwiera się, kondensator C16 ładujący się przez uzwojenie przekaźnika K1 wytwarza impuls prądowy wystarczający do przyciągnięcia twornika tego przekaźnika. Po naładowaniu kondensatora zwora przekaźnika jest utrzymywana przez mniejszy prąd płynący przez rezystor R27. Dioda VD11 chroni tranzystor VT9 przed przebiciem impulsu w momencie jego zamknięcia.

Diody HL6 - HL9 sygnalizują stan włączenia odpowiedniego kanału.

W mojej wersji bateria wewnętrzna jest podłączana podczas podłączania bloków A3 i A1 przez XS4-XP4, ponieważ nie ma zewnętrznego dostępu do komory baterii. Aby to zrobić, XP4 ma zworkę między pinami 6 i 7. Odbywa się to w celu ułatwienia konserwacji podczas wymiany baterii lub rejestrowania liczby czujników termicznych w pamięci MK, to znaczy, gdy obwód musi zostać całkowicie odłączony od zasilania. Jeśli nie jest to wymagane, minus akumulatora jest podłączony bezpośrednio do ujemnej szyny zasilającej.

Napięcie zewnętrznego zasilacza urządzenia wynosi 11...13 V., prąd nie jest mniejszy niż 0,25A. Jako baterię rezerwową najlepiej zastosować 3 ogniwa alkaliczne typu „AA” połączone szeregowo. Pobór prądu urządzenia bez bloku A3 przy maksymalnej jasności wynosi około 120 mA. W przypadku zaniku zasilania sieciowego urządzenie przełącza się na zasilanie akumulatorowe, podczas gdy jest w pełni sprawne (odcięte są jedynie przekaźniki), pobiera prąd o natężeniu około 10...20 mA i może pracować co najmniej przez trzy dni, jeśli zostaną zainstalowane nowe, wymienione powyżej akumulatory. Wskaźnik jest prawie wygaszony do zera, ale proces skanowania przycisków nie zostaje zatrzymany, więc jest ledwo podświetlony. Po naciśnięciu dowolnego przycisku na pilocie lokalnym lub pilocie wskaźnik zaświeci się ponownie na 15 sekund, umożliwiając wyświetlenie informacji. Po przywróceniu zasilania wskaźnik zaświeci się ponownie.

projekt

Urządzenie zmontowano na trzech jednostronnych płytkach drukowanych wykonanych z folii z włókna szklanego, których rysunek i lokalizacja szczegółów znajdują się w załączonych plikach.

Płytki jednostki centralnej i wyświetlacza są połączone zworkami i umieszczone w obudowie o odpowiednich wymiarach. Jednostka kontroli obciążenia jest strukturalnie umieszczona wewnątrz listwy przeciwprzepięciowej i jest połączona kablem poprzez złącze umieszczone na tylnej ściance obudowy zegarka.

Wymień przedmioty

Zamień mikrokontroler DD1 na ATmega8-16AU, ATmega8L-8(AI)AU, układ sterownika RS-485 na SN75176BP, MAX485CPA itp. 1, SFH36-1736, TFMS1836, ale należy zwrócić uwagę na lokalizację wyjść fotodetektorów różnych typów mogą się różnić. Jako emiter dźwięku HA3 oprócz wskazanego można zastosować inny elektrodynamiczny lub piezoelektryczny z wbudowanym generatorem na napięcie 506...36V, np. HCM5110X, HPM36A (X). Można zastosować siedmiosegmentowe wskaźniki LED z tej samej serii SA5360-XXXXX lub podobne ze wspólną anodą (może być konieczne dobranie rezystorów ograniczających prąd R1-R5).Zamiast DA6 można zastosować domowy stabilizator K1206EN14B. Zastosowane przekaźniki elektromagnetyczne przeznaczone są do zasilania uzwojeń napięciem 08V i prądem znamionowym 10mA. W przypadku stosowania przekaźnika o dużym prądzie pracy należy dobrać rezystory R17 - R1. Napięcie przełączające ~142V, prąd 5A. Zamiast fotorezystora SF12-30 można zastosować podobne, których rezystancja w jasnym świetle wynosi 24 .... 27 omów

Możliwe uproszczenia urządzenia

Jeśli nie jest wymagane sterowanie z komputera, nie można zainstalować elementów DD2, R1-R3, XP2. Ze względu na bezużyteczność sterowania IR, B1, C1, R4 nie są instalowane. Możesz wyłączyć automatyczną kontrolę jasności bez instalowania R33 i zamiast fotorezystora R32 ustawić stałą na 10k. Jeśli nie musisz zarządzać obciążeniami, blok A3 jest wykluczony, a na XS4 należy zainstalować zworkę między 6 a 7 stykami. Jeśli nie ma potrzeby stosowania termometrów, wówczas DD4 i DD5 nie są podłączone, a R6, HL4 nie są instalowane.

Zdjęcie urządzenia

Montaż i regulacja urządzenia

Najpierw na płytkę przylutowuje się wszystkie elementy oprócz DD1 - DD3, B1. Nie podłączaj jeszcze DD4 i DD5. Włączając zasilanie, zmierz napięcie stałe na C10, a następnie na C1. W obu przypadkach powinno wynosić około 5,3V. Wskazane jest sprawdzenie świecenia wszystkich segmentów wskaźnika cyfrowego i diod stanu poprzez jednoczesne zasilanie z ujemnej szyny zasilającej lewe zgodnie z obwodem wyjściowym rezystorów R10-R18 (ograniczający prąd segmentów) i R19 - R23 (w obwodach podstawowych VT1-VT5). Jeśli wszystko poszło dobrze, wyłącz zasilanie, przylutuj DD1 - DD3 i B1 i podłącz programator do złącza XP1 (standardowe sześciopinowe złącze do programowania w obwodzie AVR). W załączeniu oprogramowanie demonstracyjne umożliwiające przetestowanie wydajności urządzenia.

Bity FUSE mikrokontrolera DD1 muszą być zaprogramowane w następujący sposób:

• CKSEL3...0 = 1111 - taktowanie z rezonatora kwarcowego wysokiej częstotliwości;
• SUT1...0 =11 - Czas rozruchu: 16K CK + 64 ms;
• CKOUT = 1 - Zegar wyjściowy na CKOUT wyłączony;
• BODLEVEL = 1 - poziom progu dla obwodu sterującego napięciem zasilania 2,7V;
• BODEN = 0 włączony monitor mocy
• EESAVE = 0 - kasowanie pamięci EEPROM podczas programowania układu jest wyłączone;
• WDTON = 1 - Brak stałej aktywacji Watchdog Timer;

Reszta FUSE - bity lepiej pozostawić nietknięte. Bit FUSE jest programowany, jeśli jest ustawiony na „0”.

Oprogramowanie demonstracyjne zapewnia pełną pracę urządzenia, ale przez nieco mniej niż dwie godziny, co w zupełności wystarczy, aby sprawdzić wydajność. Aby uzyskać w pełni funkcjonalne oprogramowanie sprzętowe, skontaktuj się z autorem, alexperm72@mail.ru.

Program sterujący komputerem jest w trakcie opracowywania.

Podręcznik użytkownika (PDF, 500 KB)

Pobierz oprogramowanie HEX, płytkę drukowaną w formacie LAY i GIF, zdjęcia urządzenia

Autor: Aleksiej Batałow, alexperm72@mail.ru, ICQ#: 477022759; Publikacja: mcuprojects.narod.ru

Zobacz inne artykuły Sekcja Mikrokontrolery.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi 05.05.2024

Współczesny świat nauki i technologii rozwija się dynamicznie i każdego dnia pojawiają się nowe metody i technologie, które otwierają przed nami nowe perspektywy w różnych dziedzinach. Jedną z takich innowacji jest opracowanie przez niemieckich naukowców nowego sposobu sterowania sygnałami optycznymi, co może doprowadzić do znacznego postępu w dziedzinie fotoniki. Niedawne badania pozwoliły niemieckim naukowcom stworzyć przestrajalną płytkę falową wewnątrz falowodu ze stopionej krzemionki. Metoda ta, bazująca na zastosowaniu warstwy ciekłokrystalicznej, pozwala na efektywną zmianę polaryzacji światła przechodzącego przez falowód. Ten przełom technologiczny otwiera nowe perspektywy rozwoju kompaktowych i wydajnych urządzeń fotonicznych zdolnych do przetwarzania dużych ilości danych. Elektrooptyczna kontrola polaryzacji zapewniona dzięki nowej metodzie może stanowić podstawę dla nowej klasy zintegrowanych urządzeń fotonicznych. Otwiera to ogromne możliwości dla ... >>

Klawiatura Primium Seneca 05.05.2024

Klawiatury są integralną częścią naszej codziennej pracy przy komputerze. Jednak jednym z głównych problemów, z jakimi borykają się użytkownicy, jest hałas, szczególnie w przypadku modeli premium. Ale dzięki nowej klawiaturze Seneca firmy Norbauer & Co może się to zmienić. Seneca to nie tylko klawiatura, to wynik pięciu lat prac rozwojowych nad stworzeniem idealnego urządzenia. Każdy aspekt tej klawiatury, od właściwości akustycznych po właściwości mechaniczne, został starannie przemyślany i wyważony. Jedną z kluczowych cech Seneki są ciche stabilizatory, które rozwiązują problem hałasu typowy dla wielu klawiatur. Ponadto klawiatura obsługuje różne szerokości klawiszy, dzięki czemu jest wygodna dla każdego użytkownika. Chociaż Seneca nie jest jeszcze dostępna w sprzedaży, jej premiera zaplanowana jest na późne lato. Seneca firmy Norbauer & Co reprezentuje nowe standardy w projektowaniu klawiatur. Jej ... >>

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Nadpobudliwość pojawia się z powodu deficytu uwagi 09.12.2016

Grupa naukowców z Uniwersytetu w Nijmegen (Holandia) ustaliła naturę współzależności między zespołem deficytu uwagi (ADD) a nadpobudliwością u dzieci w wieku szkolnym.

Tom Heskis specjalizuje się w wykorzystywaniu algorytmów komputerowych do znajdowania związków przyczynowo-skutkowych w dużych ilościach danych. „Bardzo często widzimy kombinację cech, ale nie można po prostu powiedzieć, że nieuwaga – zespół deficytu uwagi – prowadzi do nadpobudliwości lub odwrotnie. Zawsze potrzebny jest przynajmniej trzeci czynnik, który może ujawnić informacje o możliwym związku przyczynowym” , - powiedział.

Heskies, jako główny autor badania, wykorzystał informacje dostarczone przez innych badaczy. Wiadomo, że pewne zmiany genetyczne wiążą się z wyższym ryzykiem rozwoju ADD. Ponadto naukowcy wiedzą, że mężczyźni są na nią bardziej podatni niż kobiety.

"W dwóch przypadkach nasze algorytmy komputerowe wykryły związek przyczynowy, który prowadzi z braku uwagi do nadpobudliwości, zachowań impulsywnych, a nie odwrotnie. W trzech oddzielnych, niezależnych zestawach danych nie ma dowodów na to, że zachowanie nadpobudliwe jest spowodowane niezdolnością do skup się na wszystkim” – zauważyli naukowcy.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Wypiłem - przyjdź do testera

▪ Przeprowadził najzimniejszą reakcję chemiczną

▪ Nowa seria inteligentnych zegarków multisportowych Garmin fenix 5

▪ Dyski półprzewodnikowe Toshiba HK3E2

▪ Implant do połączenia mózgu z komputerem

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Wzmacniacze mocy RF. Wybór artykułu

▪ artykuł Nauka do wygrania. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Co powoduje wrzody żołądka? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Kompozycja funkcjonalna telewizorów Onwa. Informator