Moduł przekaźników z USB

Moduł przekaźników z USB
Pobierz PDF Download icon
Sterowanie urządzeniami elektrycznymi i elektronicznymi za pomocą komputera daje wiele możliwości. Prezentowany moduł pozwala na sterowanie taśmami LED, stycznikami, cewkami elektrozamków, solenoidów itp.

Rysunek 1. Schemat ideowy modułu przekaźników z USB

Na rysunku 1 pokazano schemat ideowy modułu przekaźników sterowanego za pomocą USB. Zasilanie z gniazda USB trafia do obwodów zasilania cewek przekaźników oraz zostaje doprowadzone do filtra złożonego z kondensatorów C1...C4 i dławika L1, przez który jest zasilany konwerter USB-UART (US1) oraz mikrokontroler US2. Dzięki małemu poborowi prądu przez cewki przekaźników została wyeliminowana potrzeba stosowania dodatkowego zasilacza do ich uruchamiania.

Mikrokontroler ATtiny2313 jest taktowany zewnętrznym rezonatorem kwarcowym Q1 o częstotliwości 8 MHz. Całością procesu zamiany komend wysyłanych z komputera zarządza program zawarty w mikrokontrolerze. Przetworzone sygnały trafiają poprzez driver ULN2803 (US3) do wybranych przez użytkownika przekaźników. Stan wyjścia jest sygnalizowany przez diody LED (LD1...LD8).

Pulsująca dioda LED RUN (LD9) sygnalizuje pracę układu oraz transmisję danych z USB. Moduł może sterować do 8 urządzeń zasilanych napięciem stałym. Na płytce, jako układy wykonawcze zastosowano przekaźniki o dopuszczalnym prądzie obciążenia styków do 5 A przy napięciu 30 V DC.

Styki przekaźników posiadają ochronę w postaci diod prostowniczych D1...D8. Zapobiegną one wypalaniu się lub sklejaniu styków w wypadku, gdy do modułu dołączane byłyby silniki, styczniki lub elektrozaczepy.

Układ należy zmontować na płytce, której schemat montażowy pokazano na rysunku 2. Montaż jest typowy i nie wymaga dodatkowego komentarza. W module jako wyjścia przekaźników można zastosować złącza szpilkowe JP1...JP8 o rastrze 2,54 mm lub śrubowe X1...X8 o rastrze 5 mm. Po zmontowaniu trzeba bardzo dokładnie skontrolować montaż.

Tabela 1. Wykaz poleceń obsługiwanych przez płytkę

Przy dołączaniu napięcia zasilania, które będzie podawane na odbiorniki od złącza X9 opisanego na obwodzie drukowanym, jako ZASILANIE do złącz X1...X8 (JP1...JP8) należy zwrócić uwagę na polaryzację. Właściwa polaryzacja ma znaczenie przede wszystkim w wypadku, gdy moduł ma sterować np. taśmami LED. Złącze E-OPEN (X10) służy do niezależnego od komend sterujących modułem awaryjnego włączania wszystkich przekaźników.

Do tego celu można wykorzystać klasyczny przycisk monostabilny, bistabilny lub stacyjkę z kluczykiem. Załączanie przekaźników następuję z przesunięciem czasowym każdego kolejnego, co pozwala na stopniowe dołączanie obciążeń przez moduł do zasilacza.

Nagłe załączenie wszystkich obciążeń jednocześnie mogłoby wywołać znaczny pobór prądu, a co za tym idzie spowodować w ekstremalnych warunkach zawieszenie przetwornicy zasilacza impulsowego, a w klasycznym zasilaczu transformatorowym mogłoby zadziałać zabezpieczenie przetężeniowe.

Moduł dopasowano do obudowy KM-30. Zaletą takiego rozwiązania jest łatwa aplikacja w instalacjach inteligentnego budynku, układach automatyki, itp. W przypadku wykorzystywania maksymalnej obciążalności styków przekaźników należy dodatkowo pocynować odkryte ścieżki na spodzie obwodu drukowanego.

Moduł dołączony do portu USB komputera zostanie wykryty przez system jako FT232R USB UART. Dalej, nastąpi instalacja sterowników urządzenia - należy użyć sterowników dostarczanych bezpłatnie przez firmę FTDI. W systemie operacyjnym urządzenie będzie rozpoznawane jako wirtualny port szeregowy (COM), co pozwala to na sterowanie modułem przekaźników za pomocą terminala lub własnego oprogramowania.

Rysunek 2. Schemat montażowy modułu przekaźników z USB

W przypadku sterowania modułem za pomocą programu typu terminal, należy ustawić następujące parametry komunikacji: 19,2 kb/s, 8 bitów danych, 1 bit stopu, bez bitu parzystości. Znak Esc poprzedzający każde polecenie odpowiada wartości 0x1B w tablicy ASCII, a Enter - 0x0D. W tabeli 1 umieszczono wszystkie wymagane polecenia do obsługi komunikacji.

W przypadku konfiguracji kierunku pracy opisywanego modułu należy ustawić w pierwszej kolejności port I/O jako wejście poleceniem "Esc P FF Enter". Każda zmiana stanu portu I/O powoduje automatyczne dwukrotne zwrócenie nowego stanu w postaci "Rxx" w odstępie ok. 0,2 s.

Takie rozwiązanie pozwala na wyeliminowanie zakłóceń i drgań styków obwodów dołączonych do urządzenia. Maksymalna częstotliwość zmian stanu każdego z portów I/O to ok 3...5 razy na sekundę.

Mavin
mavin@op.pl

DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Materiały dodatkowe
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik październik 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio listopad 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

Automatyka Podzespoły Aplikacje październik 2020

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna październik 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich październik 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów