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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Reloj-termostato multifuncional con mando a distancia en el microcontrolador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Microcontroladores Necesitaba un reloj-termómetro de mesa para poder saber, además de la hora, la temperatura exterior y interior de la casa. Hay muchos diseños de este tipo e incluso muy avanzados en Internet, pero nunca me he decantado por ninguno de ellos. A cada uno le faltaba algo que me pareció que tales dispositivos simplemente necesitaban tener. Solo tengo un cierto conjunto de requisitos, de los cuales no pude eliminar nada para poder repetir cualquiera de estos diseños. En mi opinión, el reloj debería funcionar según el principio de encenderlo, configurarlo y olvidarlo, es decir, recurrir al mínimo mantenimiento posible (por ejemplo, ajustar la hora debido a su salida, volver a configurarlo después corte de energía, cambio al horario de verano e invierno, etc.), las lecturas del indicador deben ser visibles desde lejos, pero no iluminar la habitación por la noche, es recomendable tener un control remoto. Al pensar más en qué más me gustaría tener en mi reloj, obtuve un dispositivo con el siguiente conjunto de funciones: 1. Reloj - calendario Contando y mostrando horas, minutos, segundos, día de la semana, día, mes, año.
2. Alarmas 10 alarmas independientes con posibilidad de configurar para cualquier día de la semana o una combinación de ellos. La capacidad, cuando se activa, de encender una señal de sonido, encender/apagar cualquiera de las cuatro cargas o iniciar el control térmico. 3. Temporizador El tiempo máximo de cuenta regresiva es 99h 59m 59s. Al final de la cuenta atrás, podrás encender la señal sonora y encender/apagar cualquiera de las cuatro cargas. 4. Termómetro-termostato de dos canales Medición e indicación de dos temperaturas, por ejemplo en casa y en el exterior, en el rango de -55 a 125 grados Celsius con una resolución de 0,1°C. Dos termostatos independientes con capacidad de fijar los límites superior e inferior de la temperatura controlada en el mismo rango. Posibilidad de calefacción o refrigeración. Capacidad de carga de los canales de control ~220V, 12A 5. Cuatro canales de control de carga. Capacidad de carga de cada canal: ~220V, 12A. Control: manual, desde alarmas, por temporizador (los dos primeros canales están conectados a termostatos) 6. Funciones adicionales del dispositivo Batería de respaldo (cuando funciona con batería, el dispositivo es completamente funcional). Ajuste automático (dependiendo de la iluminación exterior) o manual del brillo del indicador. Control remoto por infrarrojos completo mediante el sistema RC-5, personalizable para cualquier tecla del control remoto que funcione en este sistema. Confirmación sonora (se puede apagar) al presionar los botones de control y aceptar comandos del control remoto. Memoria no volátil para todos los parámetros ajustables. La visualización cíclica le permite mostrar hasta cuatro parámetros en el indicador con una duración programable:
El diagrama del dispositivo se muestra en la Fig. 1. Consta de tres bloques: A1, A2, A3, que también están estructuralmente divididos y ensamblados en tres placas de circuito impreso.
Bloque central A1 El elemento principal es el microcontrolador ATmega8-16AI (DD1), que incluye los siguientes componentes: - el temporizador T1 genera intervalos de tiempo para el reloj en tiempo real, la visualización dinámica y el control de brillo;
La frecuencia de reloj del MK la establece el resonador de cuarzo ZQ1 en 7,3728 MHz. El MK se establece en su estado inicial (reinicio) mediante el circuito R5C4VD1. L1C5: circuito de alimentación de la unidad ADC en el MK. El conector XP1 está diseñado para la programación en circuito del MK. El dispositivo utiliza indicación dinámica. El proceso de escaneo de botones también está relacionado con esto. B1 se utiliza para recibir comandos de un control remoto que opera en el sistema RC-5. Para ello se utilizarán cinco botones del control remoto, que corresponderán a cinco botones del control local. La configuración del control remoto se describe en el manual del usuario. La resistencia R33 ajusta el brillo con iluminación media o máxima. La precisión de medir los voltajes controlados de la fuente de alimentación y la batería de respaldo se ajusta utilizando las resistencias R35, R37, respectivamente. El chip DD2 es un controlador que convierte señales TTL RX/TX en una señal diferencial del estándar RS-485 para el intercambio de datos con una PC a una distancia de hasta 1200 metros.
Físicamente están situados en la misma línea, por lo que los sensores están direccionados para leer la temperatura. El dispositivo solo funciona con sensores DS18B20 El proceso de grabación de los números de serie de dos sensores en la memoria no volátil del MK se realiza de la siguiente manera: 1. Es necesario desenergizar completamente el dispositivo (sacar la batería de respaldo, apagar la fuente de alimentación)
Ahora el dispositivo funcionará con estos sensores. Si es necesario reemplazar alguno de ellos, entonces se deberá realizar nuevamente este procedimiento para el sensor correspondiente. Si no se necesita un segundo sensor, se puede asignar un sensor a ambos canales.
Bloque de visualización A2 Contiene un indicador de cinco dígitos y siete segmentos con un ánodo común, cinco LED de estado, así como los elementos necesarios para controlar todo ello. El propósito de los LED de estado es el siguiente: HL1 (amarillo): una señal de que alguna de las alarmas está activada
El chip DD3 es un registro de desplazamiento con un pestillo y la capacidad de transferir salidas a un tercer estado y se utiliza para convertir datos entrantes en serie en datos paralelos para enviar información a un indicador digital y LED de estado. VT1 - VT5 están diseñados para mejorar el suministro de energía a los ánodos comunes de los indicadores digitales. Unidad de control de carga A3 Diseñado para cambiar cualquier dispositivo conectado a una fuente de alimentación estándar ~220V, 50 Hz. Hay 4 canales de control. Cualquiera de ellos se puede encender/apagar manualmente, mediante un temporizador o desde un despertador. El primer y segundo canal están conectados, respectivamente, al primer y segundo canal de control térmico (que a su vez están vinculados al primer y segundo despertador). Cada canal incluye un relé electromagnético y un interruptor de transistor para controlarlo. Los contactos del relé conmutan la carga. La unidad implementa un control de relé económico. Veámoslo usando el primer canal como ejemplo. Cuando el canal está apagado, el transistor VT9 se cierra, el condensador C16 se descarga y el relé K1 se desactiva. Cuando se enciende el canal, se abre VT9, el condensador C16, que se carga a través del devanado del relé K1, crea un pulso de corriente suficiente para atraer la armadura de este relé. Una vez cargado el condensador, la armadura del relé se mantiene mediante una corriente más pequeña que fluye a través de la resistencia R27. El diodo VD11 protege el transistor VT9 de la ruptura del impulso en el momento de su cierre. Los LED HL6 - HL9 señalan el estado de encendido del canal correspondiente. En mi versión, la batería interna se conecta conectando los bloques A3 y A1 a través de XS4-XP4, ya que no hay acceso externo al compartimento de la batería. Para ello, el XP4 dispone de un puente entre los pines 6 y 7. Esto se hace para facilitar el mantenimiento al reemplazar las baterías o registrar el número de sensores térmicos en la memoria MK, es decir, cuando es necesario desenergizar el circuito por completo. Si esto no es necesario, entonces el negativo de la batería se conecta directamente al bus de alimentación negativo. El voltaje de la fuente de alimentación externa del dispositivo es de 11...13 V, la corriente no es inferior a 0,25 A. Como batería de respaldo, es mejor utilizar 3 pilas alcalinas de tamaño “AA” conectadas en serie. El consumo de corriente del dispositivo sin el bloque A3 con brillo máximo es de aproximadamente 120 mA. Si falla la alimentación de red, el dispositivo cambia a alimentación de batería, mientras está en pleno funcionamiento (solo los relés están desenergizados), consume una corriente de aproximadamente 10...20 mA y puede funcionar durante al menos tres días cuando instalar baterías nuevas mencionadas anteriormente. El indicador casi llega a cero, pero el proceso de escaneo de los botones no se detiene, por lo que apenas se ilumina. Al presionar cualquier botón del control local o control remoto, el indicador se vuelve a encender durante 15 segundos para que puedas visualizar la información. Cuando vuelve la alimentación principal, el indicador se enciende de nuevo. diseño El dispositivo se ensambla sobre tres placas de circuito impreso de una sola cara hechas de láminas de fibra de vidrio, cuyo dibujo y ubicación de sus partes se encuentran en los archivos adjuntos. Los tableros de la unidad central y la unidad de visualización están conectados entre sí mediante puentes y colocados en una carcasa de tamaño adecuado. La unidad de control de carga está ubicada estructuralmente dentro del protector contra sobretensiones y está conectada mediante un cable a través de un conector ubicado en la pared posterior de la caja del reloj. Reemplazar artículos Reemplazaremos el microcontrolador DD1 por ATmega8-16AU, ATmega8L-8(AI)AU, el chip controlador RS-485 por SN75176BP, MAX485CPA, etc., el fotodetector B1 por uno similar, diseñado para una frecuencia portadora de 36 kHz, por ejemplo TSOP1736. , TSOP1836SS3V, SFH506-36, SFH5110-36, TFMS5360, pero tenga en cuenta que la ubicación de los pines de diferentes tipos de fotodetectores puede diferir. Como emisor de sonido HA1, además del indicado, se puede utilizar otro electrodinámico o piezoeléctrico con generador incorporado para una tensión de 5...6V, por ejemplo HCM1206X, HPM14A(X). Se pueden usar indicadores LED de siete segmentos de la misma serie SA08-XXXXX o similares con un ánodo común (es posible que deba seleccionar resistencias limitadoras de corriente R10-R17) En lugar de DA1, puede usar el estabilizador doméstico K142EN5B. Los relés electromagnéticos utilizados están diseñados para alimentar un devanado de 12 V y una corriente nominal de 30 mA. Cuando se utiliza un relé con una corriente operativa alta, es necesario seleccionar las resistencias R24 - R27. Tensión de conmutación ~220V, corriente 12A. En lugar del fotorresistor SF2-5, puede utilizar otros similares, cuya resistencia con luz brillante es de 50....1000 ohmios. Posibles simplificaciones del dispositivo. Si no se requiere control desde una PC, entonces no podrá instalar los elementos DD2, R1-R3, XP2. Como el control IR no es necesario, B1, C1 y R4 no están instalados. Puede excluir el ajuste automático de brillo no instalando R33 y, en lugar del fotorresistor R32, instale uno constante a 10k. Si no es necesario controlar las cargas, entonces se excluye el bloque A3 y en XS4 es necesario instalar un puente entre los pines 6 y 7. Si no se necesitan termómetros, entonces DD4 y DD5 no están conectados y R6, HL4 no están instalados.
Montaje y configuración del dispositivo. Primero, todos los elementos, excepto DD1 - DD3, B1, se sueldan a la placa. No conecte DD4 y DD5 todavía. Al encender la alimentación, mida el voltaje de CC en C10 y luego en C1. En ambos casos debería rondar los 5,3V. Es recomendable verificar el brillo de todos los segmentos del indicador digital y los LED de estado alimentando simultáneamente desde el bus de alimentación negativo a los de la izquierda de acuerdo con el circuito de salida de las resistencias R10-R18 (limitando la corriente de los segmentos) y R19 - R23 (en los circuitos base VT1-VT5). Si todo salió bien, apague la alimentación, suelde DD1 - DD3 y B1 y conecte el programador al conector XP1 (un conector estándar de seis pines para la programación en circuito AVR). Se incluye firmware de demostración para comprobar la funcionalidad del dispositivo. Los bits FUSE del microcontrolador DD1 deben programarse de la siguiente manera: • CKSEL3...0 = 1111 - sincronización desde un resonador de cuarzo de alta frecuencia;
Es mejor dejar intactos los bits FUSE restantes. El bit FUSE se programa cuando se establece en "0". El firmware de demostración garantiza el pleno funcionamiento del dispositivo, pero durante poco menos de dos horas, lo que es suficiente para comprobar su funcionalidad. Para obtener firmware con todas las funciones, comuníquese con el autor, alexperm72@mail.ru. El programa de control de la computadora está en desarrollo. Guía del usuario (PDF, 500 KB) Descargar firmware HEX, placa de circuito en formato LAY y GIF, fotos del dispositivo Autor: Alexey Batalov, alexperm72@mail.ru, ICQ#: 477022759; Publicación: mcuprojects.narod.ru
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