Zaloguj się
Wszystkie
15 marca 2023
382
- obsługa 4 przekaźników sterujących urządzeniami o napięciu sieciowym,
- 10 programów tygodniowych z niezależnym sterowaniem poszczególnych przekaźników lub grupy przekaźników,
- możliwość manualnego sterowania każdym z przekaźników,
- wbudowany zegar czasu rzeczywistego z podtrzymaniem bateryjnym,
- prostota konstrukcji zapewniająca niewielki koszt implementacji,
- łatwość implementacji związana z zastosowaniem elementów do montażu przewlekanego,
- duża ergonomia obsługi,
- czytelne i proste menu.
Jednym z założeń projektu była duża ergonomia obsługi, dlatego postanowiłem, że konstrukcja urządzenia będzie przypominała typowy zegar biurkowy, w związku z czym projekt ideowy (jak i montażowy) podzieliłem na 2 części: płytę główną i płytę czołową montowaną pod kątem 90° do płyty głównej a stanowiącą jednocześnie element interfejsu użytkownika. Co oczywiste, na wspomnianej płycie czołowej znajdą się wszystkie elementy sygnalizacyjne typu diody LED czy wyświetlacz LED, jak i sterujące w rodzaju microswitchy.
Budowa i działanie
Przejdźmy zatem do schematu ideowego płyty głównej. Jak widać, zaprojektowano bardzo prosty system mikroprocesorowy, którego sercem jest niewielki mikrokontroler ATmega48 firmy Microchip (dawniej Atmel) taktowany wewnętrznym oscylatorem RC o częstotliwości 1 MHz realizujący całą założoną funkcjonalność urządzenia. Mikrokontroler steruje pracą 7-segmentowego wyświetlacza LED o organizacji 4 znaków w konfiguracji wspólnej anody (wyprowadzenia PD3…PD6 układu), grupą diod LED połączonych w takiej samej konfiguracji wspólnej anody (wyprowadzenie PD7), a stanowiących dodatkowy element interfejsu użytkownika (pokazują dni tygodnia i stan przekaźników sterujących) oraz grupą 4 przycisków sterujących typu microswitch (wyprowadzenia PC0…PC3 układu) przeznaczonych do obsługi urządzenia.
Wspólne anody elementów LED, o których mowa powyżej, sterowane są poprzez proste klucze tranzystorowe T5…T9 z uwagi na dość duże prądy o wartościach rzędu 120 mA (8×15 mA na segment). Wspólne katody wspomnianych powyżej elementów LED obsługiwane są z kolei przez wyprowadzenia PB0…PB7 mikrokontrolera i jak już można się domyślić - do ich obsługi (jak i wspólnych anod) zastosowano doskonale znany mechanizm multipleksowania. Wszystkie wspomniane wcześniej porty sterujące doprowadzono do złącza CON (typu GOLDPIN), przez co umożliwiono łatwe połączenie modułu płyty głównej z modułem płyty czołowej urządzenia.
Mikrokontroler obsługuje ponadto 4 przekaźniki dużej mocy (poprzez proste klucze tranzystorowe T1…T4) oraz zegar czasu rzeczywistego z podtrzymaniem bateryjnym pod postacią układu MCP7940N-I/P firmy Microchip. Obsługa tego układu stała się możliwa dzięki zastosowaniu interfejsu TWI wbudowanego w strukturę mikrokontrolera będącego funkcjonalnym odpowiednikiem interfejsu I²C firmy Philips. Już teraz zwrócę uwagę, że jeśli chcemy, aby nasz zegar wspierał funkcję podtrzymywania bateryjnego, należy zastosować dokładnie taki typ układu, jaki podano powyżej (i w spisie elementów), gdyż producent tego peryferium oferuje także wersje bez tej funkcjonalności oznaczone innym sufiksem.
Kończąc temat płyty głównej, należy zauważyć, że zaprojektowano tutaj niewielki, kompletny układ zasilający przeznaczony do podłączenia do sieci 230 V. Mimo dość dużych, jak na systemy mikroprocesorowe, prądów sterujących (wyświetlacz LED - 120 mA, przekaźniki 10 mA), maksymalny pobór mocy całego urządzenia nie powinien przekroczyć 2 W.
Przejdźmy zatem do schematu ideowego płyty czołowej. Jak widać, zaprojektowano niezmiernie prosty panel czołowy integrujący 4-znakowy, 7-segmentowy wyświetlacz LED (o wysokości 20,4 mm), grupę 11 dodatkowych diod LED oraz 4 przyciski funkcyjne, zaś wszystkie sygnały sterujące wyprowadzono na złącze CON (typu GOLDPIN). Sposób połączeń wyświetlacza LED i diod LED wynika z zasady sterowania tymi elementami bazującej na mechanizmie multipleksowania, przy tym większość (a dokładnie 8) anod diod LED połączono razem, tworząc niejako kolejną (piątą) wspólną anodę przeznaczoną do wysterowania. Pozostałe trzy połączono do 3 wspólnych anod wyświetlacza LED, uwzględniając fakt, że dwukropek tego wyświetlacza podłączono wyłącznie do drugiej wspólnej anody wspomnianego elementu, przez co niejako „uwolniono” 3 wspólne katody (wyświetlacze 1, 3 i 4), do których właśnie podłączono katody tych 3 diod LED. Brzmi to być może trochę zawile, ale jeśli spojrzymy na schemat ideowy modułu płyty czołowej i schemat połączeń wewnętrznych zastosowanego wyświetlacza LED, to wszystko stanie się klarowne.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
