Dispositivo de interrupção de energia intermitente com longo atraso. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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É fornecida uma descrição de um dispositivo simples que permite desligar e ligar automaticamente qualquer aparelho elétrico por um curto período de tempo durante várias horas. O dispositivo é feito em um microcontrolador ATtiny13A e contém um número mínimo de elementos.

Um exemplo do uso de tal dispositivo poderia ser o desligamento periódico de um dispositivo para reiniciar seu programa (isso restaura a funcionalidade prejudicada como resultado de uma falha). Você pode, por exemplo, interrogar um termômetro eletrônico ou outro sensor durante um período de várias horas e transmitir suas leituras por um canal de rádio.

Na minha casa de aldeia, um sistema de gravação, na ausência dos proprietários, recolhe leituras de vários sensores e envia-as através de um modem 3G para um site especializado onde a base de dados é armazenada. Notou-se uma “abandono” imprevisível ou mesmo uma cessação completa da atualização das informações no banco de dados. O motivo acabou sendo a perda de conexão entre o modem e a rede celular. A única coisa que ajudou foi a reinicialização periódica de todos os dispositivos do sistema (modem, roteador, controlador). Escolhi a maneira mais simples de fazer isso - a cada quatro ou cinco horas, desligue o sistema de gravação por alguns segundos.

Para implementar este método, você precisa de um gerador de pulsos com um período de repetição muito longo. Resolver o problema usando o método tradicional leva a um dispositivo bastante complexo, com altas demandas na estabilidade dos elementos a longo prazo. Uma alternativa é um dispositivo microcontrolador barato. O princípio de seu funcionamento pode ser o seguinte: um microcontrolador “adormecido” periodicamente “acorda” por um sinal de um temporizador watchdog, verifica quanto tempo se passou desde a última reinicialização do sistema e, se chegou o momento certo, desliga a energia por um tempo.

O diagrama do dispositivo é mostrado na Fig. 1. A tensão de +5 V é fornecida do soquete de entrada XS1 (USB-BF) através dos contatos normalmente fechados K1.1 do relé K1 para os soquetes de saída XS2 e XS3 (conector USBA-2J duplo). Uma chave eletrônica no transistor VT4 é conectada à saída PB1 do microcontrolador DD1, cujo circuito coletor inclui um enrolamento de relé K1 com resistência de 75 Ohms (tensão de operação do enrolamento 5 V).

Arroz. 1. Diagrama do dispositivo

O LED HL1 serve como indicador do status do dispositivo. Acende quando a energia é desligada dos soquetes XS2 e XS3. Quando a alimentação é ligada, o microcontrolador configura todas as linhas de suas portas como entradas, de forma que o transistor permanece desligado e a bobina do relé é desenergizada.

O programa do microcontrolador foi desenvolvido no ambiente Algorithm Builder for AVR. O diagrama de blocos do seu algoritmo de operação é mostrado na Fig. 2. Os estados dos bits de configuração do microcontrolador ATtiny13A necessários para o programa operar são mostrados na Fig. 3.

Arroz. 2. Diagrama de blocos do algoritmo de operação do programa do microcontrolador

Arroz. 3. O estado das configurações de bits do microcontrolador ATtiny13A necessárias para o funcionamento do programa.

O modo de operação do temporizador watchdog do microcontrolador deve ser configurado no ambiente de desenvolvimento, conforme mostrado na Fig. 4, que corresponde ao maior tempo de exposição – 8,2 s. O programa é projetado de forma que na maior parte do tempo o microcontrolador fique em modo sleep. “Acordando” quando o temporizador watchdog é acionado, ele, conforme o programa, verifica o conteúdo do registrador R0 e aumenta seu conteúdo em um.

Arroz. 4. Modo de operação do temporizador watchdog do microcontrolador

O valor armazenado no registro R0 não muda no modo sleep, o que permite que seu registro seja utilizado como contador da quantidade de “despertares” do microcontrolador. Um estouro de registro ocorre aproximadamente a cada 35 minutos (8,2 segundos x 256). Se o seu conteúdo for diferente de zero, o contador ainda não transbordou e o microcontrolador “adormece” novamente (entra no modo Power down).

O programa calcula os overflows do registrador R0 no registrador R1. No meu caso, oito overflows foram suficientes (8,2 s x 256 x 8 = 4,7 h), então o valor inicial no registrador R1 é 7, e cada overflow do registrador R0 o reduz em um. Depois de decorrido o intervalo de tempo especificado, o programa configura o pino PB4 como saída e define seu nível lógico como alto. Isso abre o transistor VT1 e aciona o relé K1, que interrompe o circuito de alimentação dos dispositivos conectados aos conectores XS2 e XS3. Após 8,2 s, o temporizador watchdog é acionado novamente e o programa retorna o pino PB4 ao modo de entrada, o que desliga o relé K1. A energia para dispositivos externos é restaurada.

Como resultado, aproximadamente uma vez a cada quatro horas e meia, o dispositivo desenergiza o dispositivo alimentado por ele com tensão de 5 V por oito segundos.

O disjuntor é montado em um fragmento de placa de ensaio medindo 20x50 mm. O microcontrolador DD1 está instalado no painel. Relé K1 - SRS-05VDC-SL. O teste do disjuntor fabricado deve começar sem um microcontrolador. A tensão de 5 V fornecida à tomada XS1 deve estar presente na tomada 8 do painel do microcontrolador e no terminal esquerdo (conforme diagrama) da bobina do relé K1. Esta tensão é medida em relação ao soquete 4 do painel do microcontrolador. Você pode verificar o funcionamento do transistor VT1 e do relé K1 curto-circuitando os soquetes 8 e 3 do painel do microcontrolador - o relé deve funcionar e o LED deve acender durante o circuito. Após a instalação do microcontrolador no painel, a verificação do funcionamento do dispositivo consiste em aguardar um longo tempo até que o LED acenda e o relé funcione.

Um tubo termorretrátil é colocado na placa testada com peças através das quais o brilho do LED HL1 é claramente visível. O disjuntor finalizado é mostrado na Fig. 5.

Arroz. 5. Aparência do interruptor

É interessante notar o “efeito colateral”. Para não esperar muito para o relé funcionar durante a verificação, um programa um tanto simplificado (sem analisar o estado do registro R1) foi carregado no microcontrolador da parte receptora do dispositivo descrito em meu artigo “Rede controlada por rádio extensor” (“Rádio”, 2014, No. 7, p. 31 -33). Durante o funcionamento, as tomadas dos cabos de extensão eram ligadas por 35 segundos a cada 8 minutos. Na véspera de Ano Novo, as luzes da árvore de Natal foram conectadas a este cabo de extensão. O efeito foi inesperado: no momento mais inoportuno, a iluminação acendeu repentinamente. A árvore, piscando alegremente, levantou o ânimo das pessoas ao nosso redor por alguns segundos.

A vida mostrou que um aparelho que à primeira vista era completamente inútil, depois de trabalhar numa casa de aldeia durante mais de um ano, revelou-se... útil. Ao analisar as informações cadastradas no site, ficou claro como a reinicialização do sistema resolve o problema de congelamento do canal de comunicação celular. Ao mesmo tempo, para eliminar a falha, não houve necessidade de deslocamento até o local para reiniciar o sistema. O dispositivo revelou-se compacto e prático. Ressalta-se ainda que possui baixo consumo de corrente em modo standby, o que possibilita a utilização de solução semelhante em sistemas autoalimentados.

Os princípios incorporados no algoritmo considerado podem ser utilizados para outros fins, por exemplo, para simular a presença na casa.

O programa do microcontrolador pode ser baixado de ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/08/pr.zip.

Autor: A. Pakhomov

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