Схема таймера на мікроконтролері ATINY2313 для теплових гармат

Наши партнеры ArtmMisto

Розглянуто принципова схема реле часу для керування тепловими гарматами, вона виконана на базі мікроконтролера AVR. Описано принцип роботи схемиреле часу, алгоритм його роботи, а також розглянуто програмний код для мікроконтролера.

Конструкція теплової гармати (тепловентилятори) передбачає наявність електронагрівача (нагрівального елементу) і вентилятора. У потужних теплових гармат при виключенні електронагрівача і щоб уникнути його перегріву, а так само нагріву корпусу, і виходу з ладу знаходяться на ньому конструктивних елементів, необхідно, спочатку вимкнути електронагрівач, а потім з деякою затримкою вентилятор.

Тобто після виключення електрообігрівача проводиться його обдув, до тих пір поки температура на виході теплової гармати не досягне, наприклад, кімнатної (якщо теплова гармата експлуатується в приміщенні з кімнатною температурою). Зрозуміло, що необхідна затримка за часом при виключенні вентилятора залежить від технічних характеристик теплової гармати (потужність, продуктивність, габаритні розміри і т. Д.). Пропонований варіант реле часу реалізує затримку від 1 до 999 секунд. Виріб підтримує такі функції:

• завдання тимчасового інтервалу на вимикання вентилятора за допомогою кнопок з контролем по цифровому дисплею;
• управління (включення / вимикання) з клавіатури пристрою або дистанційно;
• індикація вихідних каналів;
• декремент заданого тимчасового інтервалу під час зворотного відліку при виключенні теплової гармати.

Принципова схема реле часу для управління теплових гармат на базі мікроконтролера ATINY2313 представлена ​​на рис. 1.

Канал управління нагрівачем (канал управління № 1) зібраний на твердотільному реле VS1. Даний канал управляється з виведення 8 мікроконтролера DD1. Канал управління вентилятором (канал управління № 2) зібраний на твердотільному реле VS2. Канал управляється з виведення 9 мікроконтролера DD1.

Включення / вимикання теплової гармати здійснюється кнопкою S3 (С). Дистанційно пристрій управляється кнопкою S4. Дана кнопка за схемою (рис. 1) для наочності підключається через роз'єм X3 (контакти 1, 2) і підключає висновок 11 микроконтроллера DD1 до загального провіднику.

В інтерфейс реле часу входять клавіатура (кнопки S1 ... S3), і блок індикації (дисплей) з трьох цифрових семисегментних індикаторах HG1 ... HG3. Кнопки клавіатури мають таке призначення:

• S1 (А) - збільшення на одиницю значення при установки часу в секундах), при утриманні даної кнопки в натиснутому стані більше 3 секунд, значення часу на дисплеї на дисплеї буде збільшуватися на 5 одиниць за 1 секунду;
• S2 (V) - зменшення на одиницю значення кожного при установки часу в секундах, відповідно при утриманні даної кнопки в натиснутому стані більше 3 секунд, значення часу на дисплеї на дисплеї зменшується на 5 одиниць за 1 секунду;
• S3 (С) - кнопка включення / вимикання реле часу (алгоритм роботи в робочому циклі наведено нижче).
• S4 - зовнішня кнопка (по відношенню до реле часу) дистанційного керування, за функціональним призначенням дана кнопка є подібною до кнопки S3.

Розряди індикації інтерфейсу мають таке призначення:

• 1 розряд (індикатор HG3) відображає "одиниці секунд";
• 2 розряд (індикатор HG2) відображає "десятки секунд";
• 3 розряд (індикатор HG1) відображає "сотні секунд".

Відразу після подачі живлення на виведенні 1 мікроконтролера DD1 через RC-ланцюг (резистор R2, конденсатор Сб) формується сигнал системного апаратного скидання мікроконтролера DD1.

У мікроконтролері инициализируются регістри, лічильники, стек, таймер T / C1, сторожовий таймер, порти введення / виводу, на дисплеї відображається число 001, Тимчасові діаграми, що пояснюють алгоритм роботи наведені на рис. 2

Рис. 1. Принципова схема таймера (реле часу) для управління тепловою гарматою.

Алгоритм роботи реле часу в робочому циклі наступного. Після ініціалізації на висновках 8, 9 мікроконтролера встановлюються сигнали рівня лог.1 (канали № 1 і №2 відключено). Далі кнопками SI, S2 необхідно задати тимчасову затримку на вимикання АТ каналу № 2, задане значення відображається на дисплеї.

При включенні реле часу кнопкою S3 в момент часу tl, відразу включається канали управління № 1 і № 2 (встановлюється лог. 0 на висновках 8 і 9 мікроконтролера DD1). Тобто електронагрівач вентилятор в тепловій гарматі включаються одночасно.

При виключенні реле часу кнопкою S3 в момент часу t2, відразу вимикається канал управління № 1 (встановлюється лог. 1 на виводі 8 мікроконтролера DD1), на дисплеї відображається тимчасова затримка АТ. Заданий час АТ декрементируется з кожною секундою. І як тільки воно стане рівним нулю, вимикається канал управління № 2 (встановлюється лог. 1 на виводі 9 мікроконтролера DD1). На дисплеї знову відображається задане значення АТ. Цикл завершено.

АТ задається в діапазоні від 1 до 999 с, з дискретністю завдання 1 секунда.

З порту РВ мікроконтролер DD1 управляє клавіатурою (кнопки S1 ... S3) і динамічною індикацією. Динамічна індикація зібрана на транзисторах VT1 ... VT3, цифрових семисегментних індикаторах HG1 ... HG3. Резистори R3 ... R10 - струмообмежувальні для сегментів індикаторів HG1 ... HG3.

Коди для включення індикаторів HG1 ... HG3 при функціонуванні динамічної індикації надходять на вхід РВ мікроконтролера DD1. Для функціонування клавіатури задіяний висновок 7 мікроконтролера DD1. Робоча частота мікроконтролера DD1 задається генератором з зовнішнім резонатором ZQ1 на 10 МГц.

При ініціалізації мікроконтролера DD1 все висновки порту В налаштовані як виходи. Висновки PD3, PD6 порту D налаштовані як входи, інші як виходи. Як видно з принципової схеми апаратна частина мікроконтролера DD1 задіяна повністю.

Рис. 2. Тимчасові діаграми, що пояснюють алгоритм роботи.

Для переведення пристрою в робочий режим необхідно кнопками S1 (Д), S2 (v) встановити необхідний інтервал часу ДТ. Для включення пристрою як вказувалося вище необхідно натиснути на кнопку S3 (С) або кнопку S4. Встановлений час при цьому заноситься в ОЗУ мікроконтролера DD1. Якщо необхідно змінити час, то для цього необхідно натиснути на кнопку S3 (С). Потім кнопками S1 (Д), S2 (v) встановити необхідний інтервал часу ДТ і знову натиснути на кнопку S3 (С).

Зовсім коротко про програму. Програма складається з трьох основних частин; ініціалізації, основної програми, яка працює в замкнутому циклі і підпрограми обробки переривання від таймера Т / C1 (відповідно мітки INIT, SE1, ТІМ0). В основній програмі відбувається інкремент, декремент заданого значення часу і запис заданого інтервалу часу ДТ з буфера зберігання в буфер відображення.

У пам'яті даних мікроконтролера з адреси $ 060 за $ 062 організований буфер відображення для динамічної індикації. З адреси $ 064 за $ 66, організований буфер для зберігання заданого інтервалу часу ДТ. У підпрограмі обробки переривання здійснюється рахунок однієї секунди, опитування клавіатури, включення світлових і звукових сигналів і перекодування двійкового числа значень часу в код для відображення інформації на семисегментний індикатор.

Відразу при включенні (після натискання кнопки S3) відбувається запис заданого інтервалу часу ДТ з буфера відображення в буфер зберігання. Якщо телевізор не використовується після того як ДТ стане рівним нулю відбувається перезапис з буфера зберігання в буфер відображення. Таким чином, заданий інтервал часу ДТ нікуди "не губиться". І кожен раз після вимкнення ,, ДТ відображається на дисплеї пристрою.

Завдання по формування тимчасових інтервалів тривалістю 1 с, вирішена за допомогою переривань від таймера Т / Cl, і лічильника на регістрі R25. Лічильник на регістрі R21 формує інтервал в одну хвилину. Таймер Т / C1 формує запит на переривання через кожні ~ 3900 мкс.

Лічильники на даних регістрах, підраховують кількість переривань і через кожну хвилину, встановлюється прапор (PUSK), і поточний час декрементируется. Через кожні «3900 мкс відбувається відображення розрядів в динамічної індикації пристрою. Призначення прапорів в регістрах flo і flo1 приведено в програмі.

Алгоритм роботи кнопки для швидкого збільшення задається значення наступний. При натисканні на кнопку S1 поточне значення часу на дисплеї буде збільшуватися на одиницю і встановлюється прапор, що дозволяє збільшувати поточне значення часу, на дисплеї на дисплеї. Одночасно запускається лічильник, виконаний на R1, яка формує інтервал 5 сек.

Якщо кнопка утримується понад 3 секунд, значення часу, на дисплеї на дисплеї буде збільшуватися на 5 одиниць за 1 секунду. (Тобто, максимальне значення на дисплеї на дисплеї - 999 можна задати через я 200 секунд). Інтервал часу в перебігу якого відбувається збільшення часу організований на регістрі R0. При відпуску кнопки 51 всі вищевказані лічильники обнуляються. Абсолютно аналогічним чином організована робота кнопки S2 для швидкого зменшення поточного значення часу, на дисплеї на дисплеї.

При натисканні на кнопку S2 поточне значення часу на дисплеї зменшується на одиницю. Якщо кнопка утримується понад 3 секунд, значення часу, на дисплеї на дисплеї зменшується на 5 одиниць за 1 секунду. Лічильники наведеного алгоритму для кнопки 52 організовані відповідно на регістрах R3 і R2. Кнопки 53 і S4 мають однакове функціональне призначення в пристрої, але апаратно-програмна реалізація механізму функціонування даних кнопок - різна.

Далі наведені фрагменти програм для кнопок S3 і S4.

Рис. 3. Фрагменти програм мікроконтролера для кнопок S3 і S4.

Розроблена програма на асемблері займає близько 0,7 Кбайт пам'яті програм мікроконтролера. Для отримання напруги напруга +5 в пристрої задіяний AC / DC перетворювач U1. Споживання струму по каналу напруги: +5 В, не більше 500 мА. У принциповій схемі (рис.

1) застосовані наступні елементи. Конденсатори С1, СЗ типу К15-5 - ЗКВ, конденсатор С2 типу К73-11. Конденсатори С4 ... С6 типу К10-17а. У схемі застосовані резистори типу С2-ЗЗН-0.125. Індикатори HG1 ... HG3 зеленого кольору типу HDSP-F501. Максимальний струм навантаження для твердотільних реле D2425 (позиційні позначення в принциповій схемі VS1, VS2) - 25А.

Даний ток визначає потужність, що підключаються до пристрою електронагрівача і вентилятора.

Шишкін С.

Література: А. В. Бєлов Створюємо пристрою на мікроконтролерах.