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

Zasilacz warsztatowy (2)

Numer: Maj/2017

Klika lat temu opisywałem na łamach "Elektroniki Praktycznej" projekt zasilacza sterowanego cyfrowo. Ten zasilacz jest moim podstawowym zasilaczem i pracuje bezawaryjnie do dzisiaj, jednak postanowiłem zaprojektować i zbudować kolejny zasilacz, o lepszych parametrach elektrycznych, nieco prostszy w konstrukcji. W pierwszej części artykułu omówiłem budowę zasilacza. Teraz czas na opisanie jego oprogramowania, które jest nietrywialne do ...

Androidowy zegar Nixie (1)

Numer: Maj/2017

Na łamach czasopism elektronicznych oraz stronach internetowych opublikowano wiele projektów zegarków z lampami Nixie, w najróżniejszych konfiguracjach i opcjach. Były zarówno projekty oparte na popularnych mikrokontrolerach, były zegarki zbudowane na układach serii 74HC, a nawet zrealizowane na układach programowalnych. Jednak ten zegarek jest inny, ponieważ zastosowano w nim najnowsze zdobycze techniki, takie jak sensor laserowy lub sterowanie ...

Monitor poziomu cieczy

Numer: Maj/2017

Urządzenie monitoruje poziom cieczy w zbiorniku i automatycznie uruchamia np. pompę w celu wypompowania nadmiaru lub uzupełnienia poziomu cieczy. Nie wymaga dodatkowych czujników - tę funkcję pełnią przewody zanurzone w cieczy, za to wymaga, aby ciecz chociaż w niewielkim stopniu przewodziła prąd elektryczny. Rekomendacje: monitor przyda się do utrzymywania stałego poziomu wody w zbiorniku.

Stabilizator prędkości obrotowej silnika DC

Numer: Maj/2017

W sprzedaży jest duży wybór regulatorów prędkości obrotowej, które są oparte na zasilaniu silnika prądu stałego przebiegiem PWM. Niestety, nie dają one gwarancji, że zadana prędkość będzie stała przy zmieniającym się obciążeniu, ponieważ nie mają sprzężenia zwrotnego. Prezentowany układ jest w stanie stabilizować prędkość obrotową, nawet jeżeli moment obciążający wał silnika ulega zmianom. Rekomendacje: regulator ...

ESP Relay

Numer: Maj/2017

Moduł jest przeznaczony do bezprzewodowego załączania odbiorników energii poprzez sieć Wi-Fi. Dzięki zastosowaniu interfejsu radiowego mamy do niego dostęp z dowolnego miejsca, w którym jest zasięg sieci. Płytkę przystosowano do obudowy, którą można zamontować na szynie TH35 w szafie sterowniczej. Rekomendacje: może służyć jako element wykonawczy do automatyki budynkowej.

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

Wrzesień 2018

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym