Automatyczny włącznik zasilania do instalacji samochodowej

Automatyczny włącznik zasilania do instalacji samochodowej
Pobierz PDF Download icon
Prawie każdy użytkownik auta korzysta z urządzeń, które wspomagają lub uprzyjemniają jazdę. Widok nawigacji czy smartfona "przyklejonego" do szyby stał się standardem, również nikogo nie dziwi zamontowany rejestrator video czy transmiter. A osoby, dla których auto to coś więcej niż środek transportu, instalują np. dodatkowy sprzęt audio czy nowoczesne oświetlenie LED. W takich wypadkach zwykle pojawia się dylemat: czy zasilanie urządzenia dołączyć bezpośrednio do akumulatora, ryzykując jego rozładowanie, czy może zasilanie dołączyć za stacyjką i pogodzić się z faktem, że urządzenie działa tylko z przekręconym kluczykiem? Prezentowany układ pozwala na uzyskanie optymalnego rozwiązania.

Prezentowane urządzenie steruje zasilaniem w sposób najbardziej optymalny. Wykrywa moment, w którym napięcie w instalacji wzrasta, czyli już po rozruchu i dodatkowo wprowadza opóźnienie, aby napięcie się ustabilizowało. Dopiero wtedy załącza zasilanie na wyjściu. Podobnie z odłączeniem zasilania. Urządzenie cały czas mierzy napięcie panujące w instalacji i gdy wykryje spadek, więc przypuszczalnie moment zatrzymania silnika, to zaczyna odmierzać czas. Dopiero po upłynięciu ustawionego czasu zasilanie na wyjściu zostaje odłączone.

Rysunek 1. Sposób działania włącznika automatycznego

Napięcia progowe i czasy mogą być w prosty sposób ustawione. Dodatkowo, urządzenie daje możliwość załączenia ręcznego w dowolnym momencie. Jeśli zostanie dołączony dodatkowy przycisk, to jego przyciśnięcie załączy wyjście na czas taki, jak opóźnienie wyłączenia. Jeśli przycisk zostanie chwilę przytrzymany, to zasilanie na wyjściu zostanie załączone bez ograniczeń czasowych. Na rysunku 1 zilustrowano sposób działanie włącznika.

Schemat ideowy włącznika pokazano na rysunku 2. Składa się on z zasilacza z układem LP2931-5.0, obwodu wykonawczego z przekaźnikiem lub tranzystorem MOSFET, a za funkcjonalność odpowiada mikrokontroler ATtiny45. Schemat montażowy włącznika pokazano na rysunku 3.

Przed rozpoczęciem montażu trzeba zdecydować czy jako element wykonawczy zostanie użyty przekaźnik, czy tranzystor MOSFET. Płytkę zaprojektowano w taki sposób, że pozwala na realizacje jednej z wersji, a jedyny element, który ulega zmianie (poza przekaźnikiem/tranzystorem) to D1 (R1*).

Dla wersji z przekaźnikiem należy zastosować D1 typu 1N5819, dla wersji z tranzystorem w miejsce D1 należy zamontować R1 o rezystancji 5,1 kV. Każda z wersji ma swoje zalety i wady. Przekaźnik pozwala na zasilanie większego obciążenia i jest bardziej odporny na uszkodzenie, ale pobiera większy prąd w stanie załączenia i ma ograniczoną żywotność. Tranzystor ma teoretycznie nieskończoną żywotność, sam nie pobiera prądu, ale przy większych obciążeniach wymaga zastosowania radiatora i jest podatny na uszkodzenia np. w wyniku przepięcia.

Rysunek 2. Schemat ideowy włącznika automatycznego

Dołączenie urządzenia do instalacji samochodowej jest bardzo łatwe. Do złącza IN należy doprowadzić zasilanie. Na złączu OUT wystąpi ono, gdy urządzenie będzie w stanie załączenia. Dla uzyskania pełnej funkcjonalności urządzenie należy dołączyć do punktu instalacji, w którym zawsze jest napięcie. Ścieżki, którymi płynie prąd o dużym natężeniu są srebrzone, ale dodatkowo należy je pocynować lub dolutować równolegle miedziany drut. Urządzenie załącza dodatnią szynę zasilania, masa jest poprowadzona bezpośrednio z wejścia IN do wyjścia OUT.

Włącznik ma dodatkowe złącze SW, do którego można dołączyć na przewodzie przycisk i ręcznie załączać urządzenie. Ponadto, równolegle z przyciskiem można dołączyć diodę LED lub zastosować przycisk z wbudowaną diodą.

Mikrokontroler tak steruje wyprowadzeniami tego złącza, że pełni ono dwie funkcje - jest wejściem odczytującym stan przycisku oraz wyjściem sterującym świeceniem diody. Świecenie diody będzie oznaczało załączenie urządzenia, pulsowanie diody będzie oznaczało odliczanie czasu, dioda wygaszona to stan wyłączenia. Diodę należy dołączyć zachowując odpowiednią polaryzację, SA na złączu SW to anoda (plus) diody, SK to katoda (minus).

Po zmontowaniu układu jest wymagana konfiguracja, która przebiega w dwóch etapach. W pierwszym należy ustawić wartości napięć załączania i wyłączania. W tym celu należy założyć zworkę na wyprowadzeniach 1-2 złącza SV1 (para szpilek od strony środka płytki) i dołączyć zasilanie układu.

Napięcie zasilania musi mieć wartość, przy której układ ma się załączyć, czyli silnik auta musi pracować. Teraz należy przycisnąć krótko przycisk dołączony do złącza SW (lub zewrzeć krótko kawałkiem drucika) - układ zapamięta wartość napięcia i załączy wyjście.

Rysunek 3. Schemat montażowy włącznika automatycznego

Następnie należy doprowadzić napięcie zasilania o wartości takiej, przy której układ ma się wyłączyć, czyli należy zgasić silnik i chwilę odczekać. Ponowne naciśnięcie przycisku spowoduje zapamiętanie wartości napięcia, wyłączenie wyjścia i zakończenie tego etapu uruchamiania. Do zapamiętanych wartości program doda odpowiednie wartości tolerancji, aby wahania napięcia w instalacji nie zakłócały pracy układu.

Drugi etap to ustawienie czasów opóźnienia. W tym przypadku należy założyć zworkę na szpilkach 3-4 złącza SV1 (środkowa para szpilek) i dołączyć zasilanie układu. Czas, który upłynie od momentu włączenia układu do momentu pierwszego przyciśnięcia przycisku zostanie zapamiętany jako czas opóźnienia załączenia. Następnie układ załączy wyjście i zacznie odmierzać czas opóźnienia wyłączenia. Drugie przyciśnięcie przycisku spowoduje zapamiętanie ustawień, wyłączenie wyjścia i zakończenie tego etapu uruchamiania.

Program mierzy czas z rozdzielczością 1 sekundy i zakresem do 1000 minut. Po skonfigurowaniu włącznik jest gotowy do pracy.

KS

Artykuł ukazał się w
Sierpień 2015
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Materiały dodatkowe
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik lipiec 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio lipiec 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje lipiec 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna lipiec 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich lipiec 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów