edw 2003 11 s16

background image

16

Elektronika dla Wszystkich

Projekty

Automatyka odgrywa szczególną rolę
w dziedzinie sterowania różnymi odbiornika-
mi energii elektrycznej. Począwszy od stero-
wania światłem np.: na klatce schodowej,
a skończywszy na sterowaniu bardzo skom-
plikowanymi procesami w dużych zakładach
przemysłowych. Jednym z najczęściej stoso-
wanych modułów jest przekaźnik czasowy.

Na rysunkach 1 i 2 pokazany został sche-

mat ideowy. Jest to nietypowy przekaźnik
czasowy, chociażby dlatego, że posiada cy-
frowy interfejs użytkownika, co jest rzadko
spotykane w tego typu urządzeniach. Dzięki
zastosowaniu mikrokontrolera jest on bardzo
stabilny i dokładny w odliczaniu czasu. Układ
ten został wyposażony w jedno wejście steru-

jące. Posiada ono m.in. układ eliminujący
drgania, które mogą powstać na stykach ele-
mentów przyłączonych do obwodu sterowa-
nia (np. przycisk). Wartość napięcia sterują-
cego nie powinna przekroczyć 50V. Moduł
wyposażono w jedno wyjście przekaźnikowe,
którym steruje jedną z 13 funkcji czasowych.
Do standardowych funkcji czasowych należą:
załączanie z opóźnieniem, wyłączanie
z opóźnieniem oraz praca cykliczna. Pozosta-
łe funkcje są już nieco rzadziej spotykane; zo-
staną szczegółowo opisane w dalszej części
artykułu. Czas odliczają dwie stałe czasowe:
T

1

i T

2

. Każda z nich może odliczać czas

w zakresie 1...99s. W celu wydłużenia tego
czasu zastosowano mnożnik N, który może
przyjmować wartości 1...99, co daje łączny

czas odliczania 9801 sekund (2godz i 40min)
na jedną stałą czasową.

Wszelkich ustawień dokonuje się za po-

mocą czterech przycisków a wyniki zmian
pokazuje dwucyfrowy wyświetlacz LED.
Przyciski mają następujące funkcje:
MENU\STOP – zatrzymuje działanie prze-
kaźnika, uruchamia główne menu i umożli-
wia „poruszanie” się w nim. Naciskając ten
przycisk następuje wstrzymanie pracy prze-
kaźnika i rozwarcie styków wyjściowych.
Jednocześnie zapala się dioda oznaczona
jako T1 a na wyświetlaczu widać wartość
stałej czasowej T

1

. Kolejne naciskanie tego

przycisku powoduje przejście do następnych
zmiennych przekaźnika, czyli: T2, N oraz
FUNK (numer funkcji czasowej).

2

2

6

6

2

2

2

2

++

++

U

U

n

n

i

i

w

w

e

e

r

r

s

s

a

a

l

l

n

n

y

y

p

p

r

r

z

z

e

e

k

k

a

a

ź

ź

n

n

i

i

k

k

c

c

z

z

a

a

s

s

o

o

w

w

y

y

Rys. 1

background image

PLUS oraz MINUS – służą do zmiany warto-
ści poszczególnych zmiennych przekaźnika.
START – uruchamia pracę przekaźnika cza-
sowego i automatycznie zapisuje ustawione
wcześniej wartości do nieulotnej pamięci
EEPROM.

Na rysunkach 3a i 3b przedstawiono za-

leżności czasowe wszystkich funkcji czaso-
wych dostępnych w opisywanym przekaźni-
ku. Jak łatwo zauważyć, nie każda funkcja
wykorzystuje obydwie stałe czasowe, a na-
wet jedna z nich nie korzysta w ogóle ze sta-
łych. Tak więc wybierając jakąś funkcję cza-
sową należy ustawić tylko stałą, która jest
wykorzystywana przez daną funkcję (pozo-
stała nie ma znaczenia). Dodatkowy opis
wszystkich 13 funkcji można znaleźć na na-
szej stronie internetowej wraz z opisem pro-
gramu i listingami.

Funkcje omawianego przekaźnika czaso-

wego są bardzo zróżnicowane. Dzięki funk-
cjom z grupy „sterowane przyciskiem” nie
trzeba stosować w układach dodatkowych
styczników podtrzymujących stan, tylko wy-
starczy podłączyć do prezentowanego modu-
łu przycisk zwierny i już można sterować
urządzeniami wykorzystując różne funkcje
czasowe.

Opis układu

Prezentowany przekaźnik czasowy zrealizo-
wany został na dwóch płytkach drukowanych
połączonych ze sobą dwoma złączami szufla-
dowymi. Na pierwszej płytce znajduje się mi-
kroprocesor, listwa zaciskowa oraz obwód za-
silający, wejściowy i wyjściowy. Druga płytka
to nic innego jak panel sterujący składający się
z wyświetlacza LED i czterech przycisków.

Sercem całego układu jest mikrokontro-

ler AT89C4051, który pracuje z rezonatorem
kwarcowym o częstotliwości 11,059MHz.

Odpowiednie zerowanie układu U4 po włą-
czeniu zasilania zapewniają elementy R4
i C8. Całe urządzenie jest zasilane napięciem
stałym w zakresie 14...35V. Kondensatory
C1...C4 zapewniają poprawną filtrację napię-
cia zasilającego. Stabilizatory U1 i U2 za-
pewniają stabilne napięcie niezbędne do po-
prawnej pracy całego układu.

Do środkowego zacisku CON2 podłącza

się obwód sterujący. Elementy R1 i D1 za-
bezpieczają układ przed pojawieniem się
zbyt wysokiego napięcia sterującego. Tran-
zystor T1 przetwarza wejściowy sygnał ste-
rujący na poziomy TTL. Bramki NAND za-
warte w strukturze U3 oraz elementy R3 i C5
tworzą obwód, który stabilizuje sygnał wej-
ściowy (eliminuje ewentualne drgania sty-
ków w obwodzie wejściowym). Stabilny już
sygnał wejściowy doprowadzony jest do pi-
nu P3.1 procesora, który w zależności od wy-
branej funkcji czasowej i ustawionych para-
metrów steruje elementem wykonawczym
tego układu, czyli przekaźnikiem K1. Sposób
programowej realizacji funkcji czasowych
zostanie opisany w dalszej części artykułu.

Rezystory R10 i R11 podciągają piny P1.0

i P1.1 do plusa zasilania (+5V), ponieważ we-
wnątrz procesora porty te nie posiadają takich
rezystorów. Wszelkie ustawienia opisywane-
go przekaźnika czasowego są zapisywane
w nieulotnej pamięci EEPROM - układ U5.
Pojemność tej pamięci wynosi 128B co w zu-
pełności wystarcza na zapisanie wszystkich
ustawień przekaźnika (wykorzystywanych
jest „aż” 5 bajtów). Wymiana danych pomię-
dzy tą pamięcią a procesorem następuje po-
przez magistralę I

2

C wykorzystującą porty

P3.2 (SCL) i P3.3 (SDA) układu U4.

Cały wyświetlacz LED jest typu wspólna

anoda i składa się z wyświetlacza DL1,2
i czterech diod D4...D7. Jest on sterowany
w sposób multipleksowy i został podzielony

na trzy części: DL1, DL2 oraz grupa diod
D4...D7. Każda z nich jest kolejno sterowana
poprzez porty P3.7, P3.5 i P3.4 oraz tranzy-
story T3...T5. W momencie kiedy jeden
z wyświetlaczy DL jest aktywny to procesor
poprzez pierwsze cztery piny portu P1 wysy-
ła cyfrę w kodzie BCD do układu U6, który
następnie dekoduje ją i zapala odpowiednie
segmenty wyświetlacza. Natomiast, kiedy
aktywna jest grupa diod D4...D7, to procesor

17

Elektronika dla Wszystkich

Projekty

Rys. 2

Rys. 3a

background image

poprzez te same piny portu P1 steruje bezpo-
średnio diodami LED.

Dioda D3 sygnalizuje stan obwodu wyj-

ściowego, czyli przekaźnika K1.

Klawiatura została zrealizowana na czte-

rech przyciskach S1...S4, które po naciśnię-
ciu ustawiają piny P1.7, P1.6, P1.5 i P1.4
w stan niski.

Montaż i uruchomienie

Na rysunkach 4 i 5 pokazano rozmieszczenie
elementów na płytce obwodu drukowanego
oraz mozaikę ścieżek. Montaż rozpoczynamy
od przylutowania zwór, rezystorów następnie
podstawek pod układy scalone, itd. Na płytce
sterownika należy izolowanym przewodem
połączyć punkty A-A, B-
B, C-C i D-D. Szczegól-
ną uwagę należy zwrócić
podczas montażu złącz
szufladkowych – Z1-Z4
i Z2-Z3. Otóż gniazda
powinny być przylutowa-
ne na płytce panelu steru-
jącego od strony ścieżek,
ponieważ tylko wtedy bę-
dzie można połączyć ze
sobą dwie płytki.

Układ zmontowany

ze sprawnych elementów
nie wymaga żadnej regu-
lacji. Po włożeniu zapro-
gramowanego procesora
natychmiast działa po-
prawnie. Chciałbym je-
szcze raz zwrócić uwagę
na graniczne parametry
tego układu, to znaczy:
- max. napięcie

zasilające 35V

- max. napięcie

sterujące 50V

- max. prąd obciążenia

1A (zależy od typu
zastosowanego
przekaźnika)

Jak widać, układ ten jest
urządzeniem małej mocy.
Nie może być sterowany
wysokim napięciem ani
nie jest w stanie sterować
odbiornikami o nieco
większej mocy. Oczywi-
ście nie oznacza to, że
nie nadaje się on do po-
ważniejszych zastoso-
wań. Można przecież ste-
rować układem w sposób
pośredni. Wystarczy
w obwód sterujący włą-
czyć przekaźnik elektro-
magnetyczny z cewką na
220V. Natomiast w ob-
wód wyjściowy przeka-
źnik o większej mocy

a nawet stycznik, który
umożliwi podłączenie
urządzeń 3-fazowych.
W celu przetestowania
układu wystarczy zasilić
go i między zaciski A2-
A3 podłączyć przycisk.
Następnie należy ustawić
poszczególne parametry
pracy przekaźnika i za po-
mocą przyłączonego
przycisku podawać sygnał
sterujący obserwując re-
akcję układu.

Krzysztof

Rudnicki

18

Elektronika dla Wszystkich

Projekty

Rys. 3b

Rys. 4

Rys. 5

Wykaz elementów

Rezystory
R1-R3,R5-R11 . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ
R12-R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220Ω
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680Ω
R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/50V
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C3,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/25V
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20nF
C6,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33nF
Półprzewodniki
DL1,DL2 . . . . . . . . . . . .wyświetlacz LED

(podwójny) np. LTD5250WC

D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6V
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

D3-D7 . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED 3mm
T1,T2,T6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547
T3-T5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC557
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78L05
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78L12
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093
U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT89C4051
U5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT24C04
U6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4543
Różne
Z1,Z2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .goldpin

(złącze szufladkowe 15 pinów)

Z3,Z4 . . . . . . . . . . . . . . .goldpin gniazdo

(złącze szufladkowe 15 pinów)

CON1,CON3 . . . . . . . . . .ARK2 (3,5mm)
CON2 . . . . . . . . . . . . . . .ARK3 (3,5mm)
S1-S4 . . . . . . . . .przyciski typu µswitch
Q1 . . . . .rezonator kwarcowy 11,059MHz
K1 . . . . . . . . . .przekaźnik 12V FRS1B-S

Komplet ppodzespołów zz ppłytką jjest ddostępny

w sieci hhandlowej AAVT jjako kkit sszkolny AAVT-22622

background image

Projekty

19

Elektronika dla Wszystkich

Ciąg dalszy ze strony 15.

Ostatni stopień strojenia to ustawienie ja-

skrawości wyświetlaczy w nocy na takim po-
ziomie, który nam będzie odpowiadał. Doko-
nujemy tego za pomocą rezystora PR1. Dzię-
ki temu zegar w dzień jest dostatecznie czytel-
ny, a w nocy nie razi w oczy. Gdyby z jakie-
goś powodu zależało komuś na tym, by zegar
nie reagował na zmiany oświetlenia, to wy-
starczy skręcić PR1 maksymalnie w prawo.

Tak uruchomiony zegar możemy uznać za

sprawny i zabezpieczyć strony druku przed
utlenianiem preparatem FLUX 10.

W górnej ściance obudowy należy wykonać

otwory dla: fotorezystora, czterech przycisków
i głośniczka, który jest mocowany klejem.
W tylnej ściance obudowy są otwory dla: rezy-
storów R16, R23, zworki JC1 i gniazda zasilają-
cego G1. Przykręcenie płytki do obudowy wy-
maga niewielkiego odgięcia diod świecących
(terminarza i budzika).

Roman Biadalski

Wykaz elementów

Rezystory
R1-R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .270Ω
R8,R23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100Ω
R9-R12,R17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1,5kΩ
R13,R18,R22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47kΩ
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ok.470Ω fotorezystor
R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220kΩ
R19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47Ω
R20,R21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120Ω
R23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470Ω
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . .100kΩ PR (miniaturowy pionowy)
PR2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ PR (miniaturowy pionowy)

Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-20pF
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2pF
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20pF
C6,C7,C11,C12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF
C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF
C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF

C13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470µF/25V

Półprzewodniki
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT89C2051
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .UM3561
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78L05
Q1-Q4,Q8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC558B
Q5,Q6,Q9-Q11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548B
Q7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BF245A
D1-D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
D5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .C3V3
D6-D8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N5819
D9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .WB154
D10-D13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED 3mm czerwone
W1,W2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TOD-5263BE lub LA5642-11P

Inne
X1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9,216MHz
SP1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .głośnik 32/0,1W
G1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .gniazdo GZ1
Ak1,Ak2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .aku. 3,6V/60mA
S1-S4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .przyciski µswitch
Listwa goldpinów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 proste szpilki
Listwa goldpinów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 gięte szpilki
JC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .jumper
Obudowa z filtrem . . . . . .KM-35N lub odpowiednik z rodziny Z
Podstawka 20pin

Komplet ppodzespołów zz płytką jjest ddostępny ww sieci hhandlowej AAVT jjako kkit sszkolny AAVT


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
edw 2003 11 s16
edw 2003 11 s48
edw 2003 11 s60
edw 2003 03 s16
edw 2003 11 s10
edw 2003 11 s56
edw 2003 09 s16
edw 2003 11 s58
edw 2003 11 s30
edw 2003 11 s50
edw 2003 11 s10
edw 2003 11 s54
edw 2003 11 s22
edw 2003 11 s13

więcej podobnych podstron