wersja mobilna | kontakt z nami

Programowany wyłącznik czasowy zasilania

Numer: Lipiec/2015

Niejednokrotnie zachodzi potrzeba kontrolowania czasu pracy urządzenia zasilanego napięciem sieciowym. W handlu dostępne są różne wyłączniki czasowe, jednak większość z nich wymaga czasochłonnego konfigurowania. W szczególności, gdy kontrola ogranicza się do samoczynnego wyłączenia po zadanym czasie, takie rozwiązania stają się nieefektywne. W tym celu powstał opisywany projekt. Rekomendacje: głównym przeznaczeniem wyłącznika jest ograniczenie zużycia energii elektrycznej, ale przyda się on też "zapominalskim", którzy nie pamiętają o odłączeniu urządzeń od zasilania.

Pobierz PDFMateriały dodatkowe

Obsługa urządzenia jest bardzo prosta. Jeśli chcemy włączyć zasilanie odbiornika energii, przyciskamy na krótki czas przycisk znajdujący się na krawędzi. W wyniku tego czas, przez który będzie podawane napięcie 230 V AC na wyjście zostanie wydłużony o 10 minut. Przy czym czas maksymalny, przez który będzie zasilany odbiornik został określony na 90 minut.

Rysunek 1. Schemat ideowy wyłącznika zasilania

Aktualny czas pozostający do wyłączenia zasilania jest wyświetlany na dwóch wyświetlaczach 7-segmentowych. Jeśli zajdzie potrzeba natychmiastowego wyłączenia zasilania odbiornika, można to wykonać poprzez dłuższe przytrzymanie przycisku, do momentu wyświetlenie dwóch poziomych linii na wyświetlaczu. Funkcja ta działa również podczas włączania zasilania - dłuższe przytrzymanie przycisku spowoduje natychmiastowe wyłączenie zasilania.

Głównym zadaniem urządzenia jest ograniczenie zużycia energii. W związku z tym dążono do tego, aby samo urządzenie sterujące pobierało jak najmniejszy prąd. Zadanie to zostało zrealizowane poprzez wprowadzenie dwóch źródeł zasilania, pierwszym z nich jest transformator sieciowy. Zasilanie za pomocą tego źródła jest realizowane, gdy urządzenia jest dołączone do sieci oraz jest włączone zasilanie do odbiornika energii. Wraz z wyłączeniem urządzenia automatycznie jest odłączane zasilanie transformatora.

Drugim źródłem zasilania jest bateria CR2032. Źródło to jest używane do przełączenia urządzenia ze stanu wyłączenia do stanu włączenia odbiornika energii. W celu wydłużenia czasu działania z zasilaniem bateryjnym wprowadzono szereg funkcji ograniczających całkowity pobór energii. Najważniejsze z nich to automatyczne przejście mikrokontrolera do trybu Power-Down w trybie zasilania z baterii CR2032 oraz ograniczenie czasu ustawienia poziomu wysokiego na linii sterującej triakiem. Dodatkowo, w celu zapewnienia niskiego poboru energii, gdy zasilanie urządzenia nie jest pobierane z transformatora sieciowego, urządzenie ma wyłączone wyświetlacze 7-segmentowe.

Budowa

Rysunek 2. Schemat montażowy wyłącznika zasilania

Schemat ideowy wyłącznika pokazano na rysunku 1. Sercem urządzenia jest mikrokontroler ATtiny2313. Jak zostało wspomniane, urządzenie jest zasilane z dwóch źródeł - pierwszym z nich jest transformator sieciowy oraz stabilizator zbudowany z mostka Graetza i układu scalonego LM1117-5.0 z dołączonymi równolegle kondensatorami (C3...C6). Drugim źródłem zasilania jest bateria CR2032. Przełączanie źródeł jest realizowane za pomocą podwójnej diody BAV70.

Działanie programu mikrokontrolera jest zależne od tego, z którego źródła jest zasilany. W związku z powyższym należy zapewnić mikrokontrolerowi odpowiedni sygnał informujący o tym fakcie. Odpowiada za to blok składający się z rezystorów R14, R15 i R16 oraz tranzystora T4. Działanie bloku funkcyjnego polega na podawaniu napięcia zasilania VCC, jeśli urządzenie jest zasilane z baterii. W przypadku zasilania z transformatora sieciowego, w wyniku przełączenia tranzystora, na linii występuje potencjał masy.

Kolejnym blokiem, na który należy zwrócić uwagę jest blok włączania i wyłączania zasilania. W przedstawionym projekcie do sterowania zasilaniem zastosowano triak BTA16600B. Jak można zauważyć na schemacie ideowym triak kontroluje zasilanie nie tylko na złączach do odbiornika energii, ale także na wyprowadzeniach transformatora sieciowego. Triak jest sterowany przy użyciu optotriaka MOC3062. Zastosowano układ z detekcją zera, dzięki czemu zminimalizowano zakłócenia wprowadzane do sieci energetycznej. Zasilanie mikrokontrolera z dwóch różnych źródeł wymusiło, aby włączenie optotriaka realizowane było poprzez poziom wysoki.

W skład, ostatniego bloku wchodzą złącza JP1 i JP2, do których jest przyłączany podwójny wyświetlacz 7-segmentowy, tranzystory T1, T2 i rezystory R12 i R13 oraz rezystory R1...R7 ograniczające prąd poszczególnych segmentów wyświetlacza. Tranzystory są używane do wyboru aktualnie kontrolowanego znaku wyświetlacza.

Wykaz elementów

Rezystory: (SMD 0805):
R1...R7: 240 Ω
R8, R9: 330 Ω
R10: 300 Ω
R11: 43 kΩ
R12...R15: 1,5 kΩ
R16: 4,7 kΩ

Kondensatory:
C1...C4: 100 nF (SMD 0805)

Półprzewodniki:
IC1: ATtiny2313 (SMD)
D1: BAV70
T1, T2, T4: BC817
T3: BTA16/600B
OK1: MOC3062
B1: DB107S

Inne:
Transformator TSZZ 2/003MP (6 V/0,33 A)
Wyświetlacz 7-segmentowy Kingbright DA04-11EWA (2×7 seg.)
Podwójna listwa zaciskowa (5,08 mm) - 2 szt.
Podstawka pod baterię CR2032
Bateria CR2032
Gniazdo bezpiecznikowe + bezpiecznik 5×20 mm/5 A

Montaż i uruchomienie

Rysunek 3. Konfiguracja fusebitów

Mikrokontroler oraz większa część elementów biernych oraz półprzewodnikowych jest elementami SMD, mimo tego montaż nie powinien sprawić problemu nawet osobom z niewielkim doświadczeniem w lutowaniu elementów SMD. Na rysunku 2 pokazano schemat montażowy wyłącznika.

Montaż najlepiej rozpocząć od przylutowania elementów biernych SMD oraz tranzystorów i podwójnej diody od spodu płytki, w szczególności tych znajdujących się w niewielkiej odległości od mikrokontrolera. W następnej kolejności montujemy mikrokontroler ATtiny2313, mostek Graetza oraz stabilizator LM1117-5.0. Kolejność montażu pozostałych elementów (gniazda, złącza, triak, optotriak i transformator) nie wpływa, w dużym stopniu, na wygodę pracy.

Ze względu na występujące duże prądy jest wskazane, aby pocynować ścieżki obwodu wykonawczego grubszą warstwą cyny, co zapobiegnie ich uszkodzeniu.

Ze względu na wyżej wspomniane duży prąd oraz wysokie napięcie należy zachować szczególną uwagę podczas pierwszego uruchamiania oraz użytkowania przedstawionego projektu. Wskazane jest, aby ze względów bezpieczeństwa urządzenie umieścić w odpowiedniej obudowie z tworzywa sztucznego, np. ZL-27 lub podobnej.

Programowanie mikrokontrolera odbywa się przez złącze JP4. Wyprowadzenie linii sygnałowych na złączu zostało opisane poniżej tego złącza. Przy programowaniu należy pamiętać o odpowiedniej konfiguracji bitów opcji. Należy je ustawić w taki sposób, aby źródłem sygnału zegarowego mikrokontrolera był sygnał z wewnętrznego oscylatora 8 MHz podzielony przez 8 (rysunek 3).

Mariusz Dziębowski
m.dziebowski@gmail.com

Pozostałe artykuły

Gra elektroniczna Snake

Numer: Listopad/2016

Niegdyś budowanie konsol do gier było zarezerwowane tylko dla potentatów branży rozrywki. Wymagało bowiem użycia podzespołów, które albo były niedostępne dla przeciętnego użytkownika, albo podzespoły i/lub oprogramowanie niezbędne do wykonania urządzenia tego typu były koszmarnie drogie przy zakupie do celów pojedynczego projektu. Współcześnie każdy elektronik konstruktor, który zna się na programowaniu i aplikacjach mikrokontrolerów ...

Przedwzmacniacz mikrofonowy o wysokiej jakości

Numer: Listopad/2016

Mimo popularności np. karaoke, rzadko kiedy przedwzmacniacz mikrofonowy jest wbudowany we współczesnym sprzęcie audio. Często, jeśli jest w niego wyposażona np. karta muzyczna komputera PC, to jest on przeznaczony do współpracy z tanimi mikrofonami pojemnościowymi. Niestety, zwykle parametry takiego wejścia odbiegają od oczekiwań oraz w większości wypadków uniemożliwiają zastosowanie mikrofonów z "górnej półki". Ten problem rozwiązuje ...

Zaawansowany, funkcjonalny termostat

Numer: Listopad/2016

Optymalne ustawienie termostatu polega na uzyskaniu kompromisu pomiędzy jak najmniejszą amplitudą zmian temperatury i jak najmniejszą częstotliwością włączania urządzenia, którym steruje termostat. Dlatego zwykle określonej temperaturze towarzyszy zakres dopuszczalnych zmian temperatury nazywany histerezą. Można też po prostu określić temperatury graniczne: minimalną i maksymalną. Prezentowany termostat pozwala na ustawienie parametrów ...

Nieskomplikowany termometr-rejestrator

Numer: Listopad/2016

Wiedza o aktualnej temperaturze jest informacją, z której korzystamy na co dzień i to wielokrotnie. Niekiedy jednak oprócz wiedzy o aktualnej temperaturze, równie przydatna jest informacja o jej wahaniach w dłuższym przedziale czasu. Termometr-rejestrator zapamiętuje te zmiany, a następnie zapisane pomiary można obejrzeć jako wykres liniowy temperatury w funkcji czasu. Całe urządzenie składa się z 10 elementów. Jest małe, przystosowane ...

Sterownik silnika do napędu

Numer: Październik/2016

Prezentowane urządzenie służy do sterowania silnikiem prądu stałego i umożliwia jego pracę w obu kierunkach obrotu przy regulowanej prędkości obrotowej. Sterownik wyposażono w funkcjonalność łagodnego startu, z zatrzymaniem za pomocą krańcówek, po określonym czasie lub w wypadku przeciążenia.Rekomendacje: dzięki swojej funkcjonalności sterownik może pełnić funkcję np. sterownika napędu bramy, rolety i innych.

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

Grudzień 2017

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym