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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Montre-thermostat multifonctions avec télécommande sur le microcontrôleur. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / microcontrôleurs J'avais besoin d'une horloge-thermomètre de bureau, afin que, en plus de l'heure, je puisse connaître la température dans la rue et dans la maison. Il existe de nombreux modèles de ce type sur Internet, et même des modèles très avancés, mais je n'ai fait mon choix en faveur d'aucun d'entre eux. Chacun manquait de quelque chose qui, me semblait-il, était simplement nécessaire pour de tels appareils. J'ai juste un certain ensemble d'exigences, dont je ne pouvais rien enlever afin de répéter l'une de ces constructions. À mon avis, l'horloge devrait fonctionner selon le principe de l'allumer, de la régler et de l'oublier, c'est-à-dire de recourir le moins possible à leur entretien (par exemple, régler l'heure due à son départ, la remettre après pannes de courant, passage à l'heure d'été et d'hiver, etc.), les indications sur l'indicateur doivent être visibles de loin, mais ne pas éclairer la pièce la nuit, il est souhaitable d'avoir une télécommande. Une réflexion plus approfondie sur ce que j'aimerais avoir d'autre dans ma montre a abouti à un appareil avec l'ensemble de fonctionnalités suivant : 1. Horloge - calendrier Comptage et sortie vers l'indicateur heures, minutes, secondes, jour de la semaine, jour, mois, année.
2. Alarmes 10 réveils indépendants avec la possibilité de régler n'importe quel jour de la semaine ou une combinaison de ceux-ci. La possibilité d'activer le signal sonore, d'activer / désactiver l'une des quatre charges ou de démarrer le contrôle thermique lorsqu'il est déclenché. 3. Minuterie Le temps maximum du compte à rebours est de 99h 59m 59s. Possibilité à la fin du compte à rebours d'allumer le signal sonore, d'allumer/éteindre n'importe laquelle des quatre charges. 4. Thermomètre-thermostat à deux canaux Mesure et indication de deux températures, par exemple, à la maison et à l'extérieur, dans la plage de -55 à 125 ° C avec une résolution de 0,1 ° C. Deux thermostats indépendants avec la possibilité de régler les limites supérieure et inférieure de la température contrôlée dans la même plage. Possibilité de chauffage ou de refroidissement. Capacité de charge des canaux de contrôle ~220V, 12A 5. Quatre canaux de contrôle de charge Capacité de charge de chaque canal : ~220V, 12A. Contrôle : manuel, à partir de réveils, par minuterie (les deux premiers canaux sont reliés à des thermostats) 6. Fonctions supplémentaires de l'appareil Batterie de secours (lorsqu'il fonctionne sur batterie, l'appareil a un fonctionnement complet). Réglage automatique (selon éclairage extérieur) ou manuel de la luminosité du voyant. Télécommande IR complète sur le système RC-5, personnalisable à toutes les touches de la télécommande fonctionnant dans ce système. Confirmation sonore (commutable) de l'appui sur les boutons de commande et de l'acceptation des commandes de la télécommande. Mémoire non volatile pour tous les paramètres réglables. L'indication cyclique permet d'afficher jusqu'à quatre paramètres sur l'indicateur avec une durée programmable :
Le schéma de l'appareil est illustré à la Fig. 1. Il se compose de trois blocs : A1, A2, A3 qui sont également séparés structurellement et assemblés sur trois cartes de circuits imprimés.
Bloc central A1 L'élément principal est le microcontrôleur ATmega8-16AI (DD1), dans lequel les nœuds suivants sont impliqués : - le temporisateur T1 génère des intervalles de temps pour l'horloge en temps réel, l'indication dynamique et le contrôle de la luminosité ;
La fréquence d'horloge du MK est réglée par un résonateur à quartz ZQ1 à 7,3728 MHz. Le MK est remis à son état initial (reset) par le circuit R5C4VD1. L1C5 - circuit d'alimentation de l'unité ADC dans le MK. Le connecteur XP1 est destiné à la programmation en circuit du MK. L'appareil utilise une indication dynamique. Le processus de numérisation des boutons lui est également associé. B1 est utilisé pour recevoir les commandes de la télécommande fonctionnant sur le système RC-5. Dans ce cas, cinq boutons de la télécommande seront activés, ce qui correspondra à cinq boutons de commande locale. La configuration de la télécommande est décrite dans le manuel d'utilisation. La résistance R33 ajuste la luminosité à un éclairage moyen ou maximum. Le réglage de la précision de mesure des tensions contrôlées de l'alimentation et de la batterie de secours est effectué respectivement par les résistances R35, R37. La puce DD2 est un pilote qui convertit les signaux TTL RX / TX en un signal différentiel de la norme RS-485 pour l'échange de données avec un PC à une distance allant jusqu'à 1200 mètres.
Physiquement, ils sont situés sur la même ligne, donc les capteurs sont adressés pour lire la température. L'appareil fonctionne uniquement avec les capteurs DS18B20 Le processus d'écriture des numéros de série de deux capteurs dans la mémoire non volatile du MC s'effectue comme suit : 1. Il est nécessaire de mettre complètement l'appareil hors tension (retirer la batterie de secours, éteindre l'adaptateur secteur)
Maintenant, l'appareil fonctionnera avec ces capteurs. S'il est nécessaire de remplacer l'un d'entre eux, cette procédure doit être répétée pour le capteur correspondant. Si un deuxième capteur n'est pas nécessaire, un capteur peut être affecté aux deux canaux.
Unité d'affichage A2 contient un indicateur à cinq chiffres à sept segments avec une anode commune, cinq voyants d'état, ainsi que les éléments nécessaires pour contrôler le tout. Le but des voyants d'état est le suivant : HL1 (jaune) - un signe de l'inclusion de l'une des alarmes
La puce DD3 est un registre à décalage avec un verrou et la capacité de transférer les sorties vers le troisième état et est utilisé pour convertir les données entrantes en série en parallèle pour afficher des informations sur un indicateur numérique et des LED d'état. VT1 - VT5 sont conçus pour amplifier l'alimentation des anodes communes des indicateurs numériques. Unité de contrôle de charge A3 est destiné à la commutation de tout appareil connecté à un réseau électrique standard ~ 220V, 50 Hz. Il y a 4 canaux de contrôle. N'importe lequel d'entre eux peut être activé / désactivé manuellement, par minuterie, à partir d'un réveil. Les premier et deuxième canaux sont reliés respectivement aux premier et deuxième canaux de contrôle thermique (qui à leur tour sont liés aux première et deuxième alarmes). Chaque canal comprend un relais électromagnétique et un interrupteur à transistor pour le contrôler. Les contacts de relais commutent la charge. L'unité met en œuvre un contrôle de relais économique. Considérez-le sur l'exemple du premier canal. Lorsque la voie est bloquée, le transistor VT9 est fermé, le condensateur C16 est déchargé, le relais K1 est désexcité. Lorsque le canal est allumé, VT9 s'ouvre, le condensateur C16, se chargeant à travers l'enroulement du relais K1, crée une impulsion de courant suffisante pour attirer l'armature de ce relais. Une fois le condensateur chargé, l'armature du relais est maintenue par un courant plus faible traversant la résistance R27. La diode VD11 protège le transistor VT9 du claquage des impulsions au moment de sa fermeture. Les LED HL6 - HL9 signalent l'état activé du canal correspondant. Dans ma version, la batterie interne est connectée lors de la connexion des blocs A3 et A1 via le XS4-XP4, car il n'y a pas d'accès externe au compartiment de la batterie. Pour ce faire, le XP4 dispose d'un cavalier entre les broches 6 et 7. Ceci est fait pour faciliter la maintenance lors du remplacement des piles ou de l'enregistrement du nombre de capteurs thermiques dans la mémoire MK, c'est-à-dire lorsque le circuit doit être complètement hors tension. Si cela n'est pas nécessaire, le moins de la batterie est directement connecté au bus d'alimentation négatif. La tension de l'alimentation externe de l'appareil est de 11...13 V., le courant n'est pas inférieur à 0,25A. En tant que batterie de secours, il est préférable d'utiliser 3 piles alcalines de taille "AA" connectées en série. La consommation de courant de l'appareil sans bloc A3 à la luminosité maximale est d'environ 120 mA. En cas de coupure de courant, l'appareil passe sur batterie, alors qu'il est pleinement fonctionnel (seuls les relais sont désexcités), consomme un courant d'environ 10 ..... 20 mA et peut fonctionner pendant au moins trois jours lorsque les piles neuves mentionnées ci-dessus sont installées. L'indicateur est presque éteint à zéro, mais le processus de numérisation des boutons ne s'arrête pas, il est donc à peine mis en évidence. Lorsque vous appuyez sur n'importe quel bouton de la commande locale ou de la télécommande, le voyant s'allume à nouveau pendant 15 secondes pour que vous puissiez visualiser les informations. Lorsque l'alimentation secteur est rétablie, le voyant s'allume à nouveau. conception L'appareil est assemblé sur trois cartes de circuits imprimés simple face en fibre de verre en feuille, dont le dessin et l'emplacement des détails figurent dans les fichiers joints. Les cartes de l'unité centrale et de l'unité d'affichage sont reliées entre elles par des cavaliers et placées dans un boîtier de taille appropriée. L'unité de contrôle de charge est structurellement située à l'intérieur du parasurtenseur et est connectée par un câble via un connecteur situé sur la paroi arrière du boîtier de la montre. Remplacement d'éléments Remplacez le microcontrôleur DD1 par ATmega8-16AU, ATmega8L-8(AI)AU, puce pilote RS-485 par SN75176BP, MAX485CPA, etc. 1, SFH36-1736, TFMS1836, mais veuillez noter que l'emplacement des sorties de photodétecteurs de différents types peut différer. En tant qu'émetteur de son HA3, en plus de celui indiqué, vous pouvez en utiliser un autre électrodynamique ou piézoélectrique avec un générateur intégré pour une tension de 506 ... 36V, par exemple HCM5110X, HPM36A (X). Les indicateurs LED à sept segments peuvent être utilisés de la même série SA5360-XXXXX ou similaires avec une anode commune (vous devrez peut-être sélectionner des résistances de limitation de courant R1-R5).Au lieu de DA6, vous pouvez utiliser le stabilisateur domestique K1206EN14B. Les relais électromagnétiques appliqués sont conçus pour une alimentation de bobinage de 08 V et un courant nominal de 10 mA. Lors de l'utilisation d'un relais avec un courant de fonctionnement élevé, il est nécessaire de sélectionner les résistances R17 - R1. Tension de commutation ~142V, courant 5A. Au lieu de la photorésistance SF12-30, vous pouvez en utiliser des similaires, dont la résistance en lumière vive est de 24 .... 27 Ohm Simplifications possibles de l'appareil Si le contrôle depuis un PC n'est pas nécessaire, vous ne pouvez pas installer les éléments DD2, R1-R3, XP2. En raison de l'inutilité du contrôle IR, B1, C1, R4 ne sont pas installés. Vous pouvez exclure le contrôle automatique de la luminosité sans installer R33, et au lieu de la photorésistance R32, mettez une constante sur 10k. Si vous n'avez pas besoin de gérer des charges, alors le bloc A3 est exclu, et un cavalier doit être installé sur XS4 entre 6 et 7 contacts. S'il n'y a pas besoin de thermomètres, alors DD4 et DD5 ne sont pas connectés et R6, HL4 ne sont pas installés.
Montage et réglage de l'appareil Tout d'abord, tous les éléments sauf DD1 - DD3, B1 sont soudés sur la carte. Ne connectez pas encore DD4 et DD5. Lors de la mise sous tension, mesurez la tension continue en C10 puis en C1. Dans les deux cas, il devrait être d'environ 5,3V. Il est conseillé de vérifier la lueur de tous les segments de l'indicateur numérique et des LED d'état en alimentant simultanément du bus d'alimentation négatif à ceux de gauche selon le circuit de sortie des résistances R10-R18 (limitant le courant des segments) et R19 - R23 (dans les circuits de base VT1-VT5). Si tout s'est bien passé, coupez l'alimentation, soudez DD1 - DD3 et B1 et connectez le programmateur au connecteur XP1 (un connecteur standard à six broches pour la programmation en circuit AVR). Un firmware de démonstration pour tester les performances de l'appareil est joint. Les bits FUSE du microcontrôleur DD1 doivent être programmés comme suit : • CKSEL3...0 = 1111 - synchronisation à partir d'un résonateur à quartz haute fréquence ;
Il vaut mieux laisser le reste du FUSE - bits intact. Le bit FUSE est programmé s'il est mis à "0". Le firmware de démonstration assure le fonctionnement complet de l'appareil, mais pendant un peu moins de deux heures, ce qui est largement suffisant pour vérifier les performances. Pour un micrologiciel complet, veuillez contacter l'auteur, alexperm72@mail.ru. Le programme de contrôle de l'ordinateur est en cours de développement. Guide de l'utilisateur (PDF, 500 Ko) Téléchargez le micrologiciel HEX, le circuit imprimé au format LAY et GIF, les photos de l'appareil Auteur : Alexey Batalov, alexperm72@mail.ru, ICQ# : 477022759 ; Publication : mcuprojects.narod.ru
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