Uniwersalny przekaźnik czasowy ze złączem SKEDD

Bezpośrednia technika przyłączania SKEDD firmy Phoenix Contact tworzy niedostępną do tej pory możliwość umieszczania elementów tego typu w praktycznie dowolnym miejscu na obwodzie drukowanym i to bez konieczności montażu jakiegokolwiek gniazda. Złącze wpina się wprost w odpowiednio zaprojektowane otwory na płytce. Szczegóły montażu przedstawia fotografia 1. Strefę styku z metalizowanym otworem w płytce wykonano w postaci dwóch lekko wygiętych na zewnątrz sprężynujących części. Odpowiedni kształt pozwala im na idealne dopasowanie się do otworów w płytce drukowanej. Po włożeniu styków w otwory, powstałe na nich naprężenia zabezpieczą właściwy kontakt elektryczny ze ściankami metalizowanych przelotek oraz mocowanie mechaniczne. Wtyk ma również skuteczne zabezpieczenie przed rozłączeniem – po jego obu stronach wykonano nity rozpierane wsuwanymi bolcami. Zwiększona w ten sposób stabilność styku gwarantuje pewne połączenie złącza wtykowego i obwodu drukowanego, nawet w wypadku wibracji. Nominalne parametry elektryczne to do 12 A i do 320 V. Samo przyłącze przewodów zrealizowano w technologii Push-in, z dodatkowym przyciskiem służącym do zwalniania przewodu. Złącze umożliwia wykorzystanie przewodów o przekroju od 0,2 mm² do 2,5 mm². Ponadto, złącza mają dodatkowe miejsce na sondę probierczą umożliwiającą pomiar napięcia bez rozłączania połączenia. Demontaż takiego złącza jest banalny – wystarczy zwolnić blokadę nitów i po prostu wyjąć je z płytki. Możliwość operowania elementem wyłącznie bez konieczności użycia jakiegokolwiek narzędzia znacząco upraszcza nie tylko montaż czy okablowanie, ale także ewentualne serwisowanie urządzeń z tymi złączami. Całe złącze, bez konieczności wypinania poszczególnych przewodów, można zdjąć z płytki, a następnie ponownie dołączyć. Taki typ połączenia zapewnia stabilność parametrów do 25 cykli łączeniowych.

Schemat ideowy przekaźnika czasowego pokazano na rysunku 2. Stabilizator US1 dostarcza napięcie +5 V, a kondensatory C1…C4 zapewniają jego filtrowanie. Prącą modułu steruje mikrokontroler ATtiny261. Katody wyświetlaczy DISP1 i DISP2 są zasilane bezpośrednio z mikrokontrolera przez rezystory R1...R8 ograniczające prąd poszczególnych segmentów. Anody wyświetlaczy są załączane przez tranzystory T2…T4 oraz rezystory R9, R10, R14. Diody D1, LED1, rezystory R11, R12 oraz tranzystor T1 tworzą obwód sterowania przekaźnikiem PK1 oraz sygnalizujący jego załączenie. Transoptor OP1 i rezystor R13 tworzą izolowany obwód sygnału wejściowego.

W zależności od ustawienia zworki złącze JP1 rozpocznie odliczanie czasu po wystąpieniu zbocza narastającego lub opadającego na wejściu optoizolowanym. Złącze JP2 (rysunek 3) zawiera trzy pary szpilek służące do konfigurowania funkcji start i stop odliczania czasu oraz programowanie przekaźnika czasowego. Pierwsza para szpilek (PROG) w złączu JP2 odpowiada za programowanie czasu do odliczania przez układ. Po założeniu zworki na wspomniane szpilki układ czeka na przyciśnięcie przycisku START (S1) lub STOP (S2). Dla przycisku START przypisane jest zwiększanie wartości na wyświetlaczu, natomiast dla przycisku STOP zmniejszanie. Złącze JP2 pozwala również na wyprowadzenie funkcji sygnałów start i stop poza obwód drukowany. Można to zrobić za pomocą przewodów o długości do 15 cm, aby nie narażać mikrokontrolera na ewentualne zakłócenia odbierane za pomocą zbyt długich przewodów. W momencie załączenia przekaźnika świeci się czerwona dioda LED1.

Zastosowany przekaźnik ma dwa niezależne tory styków przełączanych. Do gniazda X1 doprowadzone są ścieżki, które po dodatkowym pocynowaniu mogą przewodzić maksymalny, dopuszczalny prąd obciążenia styków wynoszący dla zastosowanego typu przekaźnika 8 A przy 230 V AC. Druga para styków może być obciążona prądem o natężeniu do 2 A przy 230 V AC. Takie zróżnicowanie jest podyktowane sposobem prowadzenia ścieżek na płytce od przekaźnika do złącza X1 – SKEDD.

Odliczania czasu wyzwolone za pomocą wejścia optoizolowanego lub przycisku START można zakończyć przyciskiem STOP. Dwie poziome kreski na wyświetlaczu oznaczają gotowość układu do pracy (rysunek 4) lub zakończenie odliczania. Do 1 minuty rozdzielczość nastawy czasu wynosi 1 sekundę (rysunek 5), a powyżej 1 minutę. Rozdzielczość jest sygnalizowana kropką na prawym wyświetlaczu (rysunek 6). Podczas odliczania nastawionego czasu dla zakresu minutowego kropka na wyświetlaczu będzie migała co 1 sekundę.

Przekaźnik czasowy zmontowano na dwustronnej płytce drukowanej o wymiarach 66 mm×72 mm, której schemat montażowy pokazano na rysunku 7. Ułatwieniem podczas montażu będzie fotografia tytułowa. Montaż rozpoczynamy od wlutowania w płytkę rezystorów i innych elementów o niewielkich wymiarach, a kończymy montując wyświetlacze, złącza śrubowe i przekaźnik. Jako ostatni element wciskamy w płytkę złącze X1.

Po zmontowaniu urządzenia trzeba bardzo starannie skontrolować montaż, a przede wszystkim czy podczas lutowania nie powstały zwarcia punktów lutowniczych. Przekaźnik czasowy zmontowany bezbłędnie, z użyciem zaprogramowanego mikrokontrolera i ze sprawnych elementów będzie działało od razu po włączeniu napięcia zasilającego. Styki przekaźnika wyprowadzone na złącza X1 (NO1, NC1, COM1 oraz NO2, NC2, COM2) są od siebie odizolowane galwanicznie. Aby sprawdzić poprawność działania sterownika, w pierwszej kolejności należy założyć zworkę na szpilki PROG (rys. 3) złącza JP2, a następnie przyciskiem START ustawić czas kilku sekund. Po zdjęciu zworki moduł będzie oczekiwał na podanie napięcia na styki OPT+ i OPT– złącza X1 lub przyciśnięcie przycisku START. Zaświecenie diody LED będzie równoznaczne z załączeniem przekaźnika PK1. W dowolnej chwili można za pomocą przycisku STOP wyłączyć odliczanie nastawionego czasu. Przekaźnik wyłączy się i układ przejdzie w tryb oczekiwania.

Mavin
mavin@op.pl