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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Relógio termostato multifuncional com controle remoto no microcontrolador. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Microcontroladores Precisava de um termômetro-relógio de mesa para que além da hora pudesse saber a temperatura externa e interna de casa. Existem muitos designs deste tipo e até muito avançados na Internet, mas nunca optei por nenhum deles. Cada um carecia de algo que me parecia que tais dispositivos simplesmente precisavam ter. Tenho apenas um determinado conjunto de requisitos, dos quais não consegui retirar nada para repetir qualquer um desses designs. Na minha opinião, o relógio deve funcionar segundo o princípio de ligar, acertar e esquecer, ou seja, recorrer à manutenção o menos possível (por exemplo, acertar a hora devido à sua partida, acertá-lo novamente após falha de energia, mudança para horário de verão e inverno, etc.), as leituras do indicador devem ser visíveis de longe, mas não iluminar a sala à noite; é aconselhável ter um controle remoto. Pensar melhor sobre o que mais eu gostaria de ter em meu relógio resultou em um dispositivo com o seguinte conjunto de funções: 1. Relógio - calendário Contando e exibindo horas, minutos, segundos, dia da semana, dia, mês, ano.
2. Alarmes 10 alarmes independentes com possibilidade de configuração para qualquer dia da semana ou uma combinação deles. A capacidade, quando acionada, de ligar um sinal sonoro, ligar/desligar qualquer uma das quatro cargas ou iniciar o controle térmico. 3. Temporizador O tempo máximo de contagem regressiva é de 99h 59m 59s. Ao final da contagem regressiva, você pode ligar o sinal sonoro e ligar/desligar qualquer uma das quatro cargas. 4. Termômetro-termostato de dois canais Medição e indicação de duas temperaturas, por exemplo em casa e no exterior, na faixa de -55 a 125 graus Celsius com resolução de 0,1°C. Dois termostatos independentes com capacidade de definir os limites superior e inferior da temperatura controlada na mesma faixa. Possibilidade de aquecimento ou arrefecimento. Capacidade de carga dos canais de controle ~ 220V, 12A 5. Quatro canais de controle de carga Capacidade de carga de cada canal: ~220V, 12A. Controle: manual, a partir de alarmes, por temporizador (os dois primeiros canais estão conectados a termostatos) 6. Funções adicionais do dispositivo Bateria de reserva (ao operar com bateria, o dispositivo está totalmente funcional). Ajuste automático (dependendo da iluminação externa) ou manual do brilho do indicador. Controle remoto IR completo usando o sistema RC-5, personalizável para qualquer tecla do controle remoto operando neste sistema. Confirmação sonora (pode ser desligada) ao pressionar os botões de controle e aceitar comandos do controle remoto. Memória não volátil para todos os parâmetros ajustáveis. A exibição cíclica permite exibir até quatro parâmetros no indicador com duração programável:
O diagrama do dispositivo é mostrado na Fig. 1. É composto por três blocos: A1, A2, A3, que também são divididos estruturalmente e montados em três placas de circuito impresso.
Bloco central A1 O elemento principal é o microcontrolador ATmega8-16AI (DD1), que inclui os seguintes componentes: - o temporizador T1 forma intervalos de tempo para o relógio de tempo real, display dinâmico e controle de brilho;
A frequência do clock do MK é definida pelo ressonador de quartzo ZQ1 em 7,3728 MHz. O MK é colocado em seu estado inicial (reset) pelo circuito R5C4VD1. L1C5 - circuito de alimentação da unidade ADC no MK. O conector XP1 destina-se à programação no circuito do MK. O dispositivo usa indicação dinâmica. O processo de digitalização de botões também está relacionado a isso. B1 é usado para receber comandos de um controle remoto operando no sistema RC-5. Isto utilizará cinco botões de controle remoto, que corresponderão a cinco botões de controle local. A configuração do controle remoto está descrita no manual do usuário. O resistor R33 ajusta o brilho na iluminação média ou máxima. A precisão da medição das tensões controladas da fonte de alimentação e da bateria reserva é ajustada usando os resistores R35, R37, respectivamente. O chip DD2 é um driver que converte sinais TTL RX/TX em um sinal diferencial do padrão RS-485 para troca de dados com um PC a uma distância de até 1200 metros.
Fisicamente, eles estão localizados na mesma linha, portanto os sensores são direcionados para ler a temperatura. O dispositivo só funciona com sensores DS18B20 O processo de gravação dos números de série de dois sensores na memória não volátil do MK é realizado da seguinte forma: 1. É necessário desenergizar completamente o dispositivo (retirar a bateria reserva, desligar a fonte de alimentação)
Agora o aparelho funcionará com esses sensores. Caso seja necessário substituir algum deles, este procedimento para o sensor correspondente deverá ser concluído novamente. Se um segundo sensor não for necessário, um sensor poderá ser atribuído a ambos os canais.
Bloco de exibição A2 contém um indicador de cinco dígitos e sete segmentos com ânodo comum, cinco LEDs de status, bem como os elementos necessários para controlar tudo isso. A finalidade dos LEDs de status é a seguinte: HL1 (amarelo) - sinal de que algum dos alarmes está ativado
O chip DD3 é um registrador de deslocamento com uma trava e a capacidade de transferir saídas para um terceiro estado e é usado para converter dados recebidos serialmente em dados paralelos para enviar informações para um indicador digital e LEDs de status. VT1 - VT5 são projetados para melhorar o fornecimento de energia aos ânodos comuns dos indicadores digitais. Unidade de controle de carga A3 projetado para comutar qualquer dispositivo conectado a uma fonte de alimentação padrão ~220V, 50 Hz. Existem 4 canais de controle. Qualquer um deles pode ser ligado/desligado manualmente, por um temporizador ou por um despertador. O primeiro e o segundo canais estão conectados, respectivamente, ao primeiro e ao segundo canais de controle térmico (que por sua vez estão ligados ao primeiro e ao segundo despertador). Cada canal inclui um relé eletromagnético e uma chave de transistor para controlá-lo. Os contatos do relé comutam a carga. A unidade implementa controle de relé econômico. Vejamos isso usando o primeiro canal como exemplo. Quando o canal é desligado, o transistor VT9 é fechado, o capacitor C16 é descarregado, o relé K1 é desenergizado. Quando o canal é ligado, o VT9 abre, o capacitor C16, carregando através do enrolamento do relé K1, cria um pulso de corrente suficiente para atrair a armadura deste relé. Depois que o capacitor é carregado, a armadura do relé é mantida por uma corrente menor que flui através do resistor R27. O diodo VD11 protege o transistor VT9 da quebra do pulso no momento de seu fechamento. Os LEDs HL6 - HL9 sinalizam o estado ligado do canal correspondente. Na minha versão, a bateria interna é conectada conectando os blocos A3 e A1 via XS4-XP4, já que não há acesso externo ao compartimento da bateria. Para isso, o XP4 possui um jumper entre os pinos 6 e 7. Isso é feito para facilitar a manutenção na troca de baterias ou no registro dos números dos sensores térmicos na memória do MK, ou seja, quando o circuito precisa ser totalmente desenergizado. Se isso não for necessário, o negativo da bateria será conectado diretamente ao barramento de alimentação negativo. A tensão da fonte de alimentação externa do dispositivo é 11...13 V, a corrente não é inferior a 0,25A. Como bateria reserva, é melhor usar 3 células alcalinas de tamanho “AA” conectadas em série. O consumo de corrente do dispositivo sem o bloco A3 com brilho máximo é de cerca de 120 mA. Se a alimentação da rede falhar, o dispositivo passa para a alimentação da bateria, enquanto está totalmente funcional (apenas os relés estão desenergizados), consome uma corrente de cerca de 10.....20 mA e pode funcionar por pelo menos três dias quando instalar baterias novas mencionadas acima. O indicador quase chega a zero, mas o processo de digitalização dos botões não para, por isso fica pouco iluminado. Ao pressionar qualquer botão do controle local ou do controle remoto, o indicador acende novamente por 15 segundos para que você possa visualizar as informações. Quando a energia elétrica retornar, o indicador acenderá novamente. projeto O dispositivo é montado sobre três placas de circuito impresso unilaterais feitas de folha de fibra de vidro, cujo desenho e localização das peças estão nos arquivos anexos. As placas da unidade central e do display são conectadas entre si por jumpers e colocadas em uma caixa de tamanho adequado. A unidade de controle de carga está estruturalmente localizada dentro do protetor contra surtos e é conectada por um cabo através de um conector localizado na parede traseira da caixa do relógio. Substituindo elementos Substituiremos o microcontrolador DD1 por ATmega8-16AU, ATmega8L-8(AI)AU, chip driver RS-485 por SN75176BP, MAX485CPA, etc., fotodetector B1 por um semelhante, projetado para uma frequência portadora de 36 kHz, por exemplo TSOP1736 , TSOP1836SS3V, SFH506-36, SFH5110-36, TFMS5360, mas observe que a localização dos pinos de diferentes tipos de fotodetectores pode ser diferente. Como emissor de som HA1, além do indicado, pode-se utilizar outro eletrodinâmico ou piezoelétrico com gerador embutido para tensão de 5...6V, por exemplo HCM1206X, HPM14A(X). Indicadores LED de sete segmentos podem ser usados da mesma série SA08-XXXXX ou similares com um ânodo comum (pode ser necessário selecionar resistores limitadores de corrente R10-R17) Em vez de DA1, você pode usar o estabilizador doméstico K142EN5B. Os relés eletromagnéticos utilizados são projetados para alimentar um enrolamento de 12V e uma corrente nominal de 30mA. Ao usar um relé com grande corrente de operação, é necessário selecionar os resistores R24 - R27. Tensão de comutação ~220V, corrente 12A. Em vez do fotorresistor SF2-5, você pode usar outros semelhantes, cuja resistência sob luz forte é de 50...1000 Ohm Possíveis simplificações do dispositivo Se o controle de um PC não for necessário, você não poderá instalar os elementos DD2, R1-R3, XP2. Como o controle IR é desnecessário, B1, C1, R4 não estão instalados. Você pode excluir o ajuste automático de brilho não instalando o R33 e, em vez do fotorresistor R32, instalar um constante em 10k. Caso não haja necessidade de controle de cargas, exclui-se o bloco A3 e no XS4 é necessário instalar um jumper entre os pinos 6 e 7. Se não houver necessidade de termômetros, então DD4 e DD5 não estão conectados e R6, HL4 não estão instalados.
Montagem e configuração do dispositivo Primeiro, todos os elementos, exceto DD1 - DD3, B1, são soldados na placa. Não conecte DD4 e DD5 ainda. Ligando a energia, meça a tensão DC em C10 e depois em C1. Em ambos os casos, deve estar em torno de 5,3V. É aconselhável verificar o brilho de todos os segmentos do indicador digital e dos LEDs de status alimentando simultaneamente do barramento de alimentação negativo para os esquerdos de acordo com o circuito de saída dos resistores R10-R18 (limitando a corrente dos segmentos) e R19 - R23 (nos circuitos básicos VT1-VT5). Se tudo correr bem, desligue a energia, solde DD1 - DD3 e B1 e conecte o programador ao conector XP1 (um conector padrão de seis pinos para programação no circuito AVR). Firmware de demonstração para verificar a funcionalidade do dispositivo está incluído. Os bits FUSE do microcontrolador DD1 devem ser programados da seguinte forma: • CKSEL3...0 = 1111 - clock de um ressonador de quartzo de alta frequência;
É melhor deixar os bits FUSE restantes intactos. O bit FUSE é programado quando definido como "0". O firmware de demonstração garante o pleno funcionamento do dispositivo, mas por pouco menos de duas horas, o que é suficiente para verificar seu funcionamento. Para firmware completo, entre em contato com o autor, alexperm72@mail.ru. O programa de controle do computador está em desenvolvimento. Baixe o firmware HEX, placa de circuito em formato LAY e GIF, fotos do dispositivo Autor: Alexey Batalov, alexperm72@mail.ru, ICQ#: 477022759; Publicação: mcuprojects.narod.ru
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