набори NM4021 і NM4023

Таймерні пристрої різного типу вже давно знаходять застосування, як у побуті, так і на виробництві для автоматизації тих чи Ьних процесів. Найбільше застосування знаходять три основні види Кймеров: механічні, електромеханічні і електронні.

Механічні таймери конструктивно дуже схожі на звичайний годинниковий механізм, всередині якого знаходяться нормально розімкнуті або нормально замкнуті електричні контакти, підключені до комутованої навантаженні.

Електромеханічні таймери відрізняються від механічних наявністю електричного приводу замість пружини. Таймери цих двох типів широко використовувалися до появи електронних таймерних кхем, які придбали широку популярність, завдяки своїй низькій вартості і невеликим габаритним розмірам, значно ^ меншою похибки спрацьовування, а також високої функціональності. Все це зробило можливим самостійне виготовлення радіоаматорами подібних пристроїв.

З появою мікроконтролерів, що володіють відмінними характеристиками, точність, стабільність і універсальність цифрових раймерних схем значно зросли в порівнянні з аналоговими юредшественнікамі.

Набори NM4021 і NM4023 дозволяють зібрати таймери, які Ьеалізовани на мікроконтролері AT90S2313 фірми Atmel.

Зібраний таймер простий в управлінні і надійний в роботі. Пристрій дозволяє автоматично включати або виключити який-ли-бо електроприлад на заданий інтервал часу, після закінчення якого електронна схема вимкне або включить електроприлад і повідомить про це звуковим сигналом.

Таймери на мікроконтролерах можуть знайти широке застосування в побуті, кулінарії, радіоаматорського практиці, фотолабораторії, На виробництві і т. д.

Технічні характеристики

Напруга живлення [В] 220

Максимальна потужність підключається

електроприладу [Вт] 600

Діапазон встановлюваного часу

для таймера NM4021 [хв] 1-99

Діапазон встановлюваного часу

для таймера NM4023 [з] 1-99

Тривалість звукового сигналу [з] 5

Максимальний струм навантаження [А] 5

Опис роботи таймерів

Конструктивні та схемотехнічні рішення в обох таймерів абсолютно ідентичні. Різниця між таймерами полягає в діапазоні встановлюваного часу. У таймера, зібраного з набору NM4021, він становить 1 … 99 хв, а у таймера, зібраного з набору NM4023 – 1 … 99 с. Діапазони встановлюваного часу визначаються мікропрограмами, записаними в пам'яті мікроконтролерів.

Зовнішній вигляд зверху і знизу плати таймерів з встановленими на ній елементами і електрична схема таймерів показані на Рис. 1 і Рис. 2.

Рис. 1. Зовнішній вигляд плати таймерів з встановленими на ній елементами

(Вид зверху і знизу)

Таймери NM4021 і NM4023 складаються з наступних основних вузлів: керуючого мікроконтролера AT90S2313 (DDI) із записаною мікропрограмою, двухразрядний цифрового індикатора (HG1) 'звукоїзлучающая капсуля (BF1), силової частини, супервізора пита-

Рис. 2. Електрична схема таймерів

ня (DAI) і стабілізованої схеми живлення (С6, Rll, R12, VD1, С4, С5, VD2, DA2).

Схема працює в такий спосіб. При подачі напруги пі-[танія мікросхема супервізора DA1 формує на виведенні 1 мікроконтролера DDI імпульс скидання, після якого він переходить в нормальний робочий режим і починає виконання команд, записаних в ^ пам'ять мікропрограми. Їх виконання коригується за допомогою кнопок управління ТА 1 … ТАЗ. За допомогою кнопок ТА 1 і ТА2 можна задати потрібний інтервал часу: натисканням кнопки ТА2 встановлюються одиниці хвилин або секунд, а натисканням кнопки ТА 1 – десятки Кшнут або секунд відповідно для одного або іншого таймера. Запуск таймерів в обох випадках проводиться кнопкою ТАЗ.

Для індіцірованія всієї необхідної інформації в таймерах I застосований двухразрядний семисегментний індикатор, керований лініями 2 і 3 порту PD мікроконтролера. Лінії порту РВ 1-7 чер ез струмообмежуючі резистори R2-R8 з'єднані з сегментами інд катори HG1. Загоряння необхідного розряду відбувається тільки в 0 час подачі керуючого імпульсу, що надходить від мікроконтролера на один з двох висновків індикатора 4 або 5, у відповідність якому мікроконтроллер видає 7 біт, що позначають потрібну цифру. Вона і буде відображена в даному розряді. Подача імпульсів на висновки 4 і 5 індикатора відбувається по черзі з певною частотою. Проте людське око через інерційність сприймає світіння обох розрядів як безперервне. Такий спосіб включення п-розрядної лінійки широко застосовується в мікропроцесорній техніці, оскільки дозволяє задіяти мінімум висновків мікроконтролера. Цей метод називають «Біжучим нулем» або «що біжить одиницею» залежно від того, анодний або катодний електрод є загальним. Суть методу полягає в почерговому циклічному включення кожного з п розрядів індикатора послідовно один за іншим. Частота миготіння кожного розряду лінійки, звана частотою оновлення, строго постійна (вибирається програмістом не нижче 50-60 Гц). Це зроблено для того, щоб людський очей не відчував спалахів, що виникають при перемиканні розрядів.

Всі сім сегментів кожного розряду з'єднуються в паралель і підключаються до висновків мікроконтролера, як у описуваної схемою, зазвичай через струмообмежувальні резистори. Число керуючих висновків мікроконтролера, призначених для включення конкретного розряду, буде одно п. В результаті загальне число всіх задіяних висновків мікросхеми дорівнює всього лише п + 7. У схемі таймерів п = 2. Отже, розробнику вдалося вивільнити сім висновків мікроконтролера. Їх можна при необхідності використовувати для інших цілей або залишити вільними, спростивши тим самим друковану плату таймерів.

При досягненні встановленого часу включиться звуковий сигнал звукоїзлучающая капсуля BF1, підключеного до ліній 0 і 1 порту PD мікроконтролера. На лінії 6 порту PD формується сигнал високого рівня, який відкриває силовий транзистор VT1, підключає реле К1 в електричний ланцюг. При цьому відбувається необхідне коммутировании навантаження, підключеної до клем ХЗ, Х4 і Х5. Світлодіод HL1 індикує спрацьовування таймера. Таймер можна привести в початковий стан повторним натисканням на кнопку ТАЗ.

Схема живлення таймера перетворює змінну напругу 220 В у постійне стабілізовану напругу, необхід! woe для нормальної роботи електронної схеми таймера. Через гасяшіе резистори R11 і R12 мережеве напруга надходить на двухполуперндний випрямний міст VD2. На його виході включена подвійна стабілізуюча ланцюжок, що складається з стабілітрона VD1 і інтегрального стабілізатора DA1 на 5 В. Стабілітрон покликаний уберегти мікросхему DA1 від можливих стрибків напруги на її вході.

I Конденсатори С4 і С5 згладжують пульсації випрямленої діодним мостом VD2 напруги.

Збірка таймерів

Перед складанням таймерів уважно ознайомтеся з наведеними на початку цієї книги рекомендаціями з монтажу електронних кхем. Це допоможе уникнути псування друкованої плати та окремих елементів схеми. Перелік елементів наборів NM4021 і NM4023 наведено в Табл. 1.

Таблиця 1. Перелік елементів наборів NM4021 і NM4023

W Позиція

Характеристика

Найменування і / або примітка

Кількість

С1, С4

0.1 мкФ

Конденсатор, 104 – маркування

2

С2, СЗ

22 пф

Конденсатор, 223 – маркування

2

С5

470 мкФ, 25 … 50 В

Конденсатор, 1018 – маркування

1

С6

1 мкФ, 400 В

Конденсатор, 105К – маркування

1

DA1

PST529

Мікросхема (корпус ТО-92)

1

DA2

78L05

Мікросхема (корпус ТО-92)

1

DDI

AT90S2313

Мікросхема, мікроконтроллер із записаною програмою, корпус DIP20

1

BFl

НСМ1212А

Капсуль звукоїзлучающая

1

HL1

LED 03 мм

Світлодіод червоного свічення

1

R1

4.7 кОм

Жовтий, фіолетовий, червоний *

1

|R2…R10

1.0 кОм

Коричневий, чорний, червоний *

 

Rll

270 кОм

Червоний, фіолетовий, жовтий *

1

R12

10 Ом, 2 Вт

Резистор

1

HG1

LED 2DIG

Двухразрядний індикатор

1

VD1

15 В, 1.5 Вт

Стабілітрон

1

VD2

DB107

Діодний міст

1

VT1

ВС548

Транзистор

1

ZQ1

4 МГц

Кварцовий резонатор

1

TA1…TA3

SWT-6

Кнопки без фіксації

3

K1

BS-155C

Реле 220 В / 12 В, 5 А

1

Продовжено ^

Позиція

Характеристика

Найменування і / або примітка

Кількість

XI, Х2

ED500V-2×5

Роз'єм клемний, 2-контактний

1

ХЗ … Х5

ED500V-3X5

Роз'єм клемний, 3-контактний

1

 

DIP-20

Панелька під мікросхему

 

А4021

45×67 мм

Плата друкована

 

BOX-GQ27

72x50x35мм

Корпус

1

* Кольорова маркування на резисторах.

 

Збірку пристрою зробіть у наступній послідовності:

акуратно відламайте кути друкованої плати по лініях розмітки,

відформо висновки елементів, установіть елементи на плату та припаяйте їх висновки, керуючись монтажними схемами, представленими на Рис. 3 і Рис. 4. Почніть монтаж елементів з боку друкованих провідників (Мал. 4);

встановіть елементи ТА 1, ТА2, ТАЗ, HL1, R9 і R10;

встановіть елементи VT1, BF1, R8 (Мал. 3), потім цифровий індикатор HG1 з протилежного боку друкованої плати (Мал. 4) \

встановіть інші деталі на друковану плату згідно Рис. 3 в такій послідовності: спочатку малогабаритні, а потім всі інші елементи;

промийте плату від залишків флюсу етиловим або ізопропіловим спиртом.

Рис. 3. Розташування елементів на платі таймера (вид зверху)

Рис. 4. Розташування елементів на платі таймера (вид знизу)

Після зборки переконайтеся у відсутності помилок монтажу. Особливо уважно перевірте правильність установки мікросхем, транзистора, світлодіода і електролітичних конденсаторів.

Налагодження та порядок роботи з таймером

Правильно зібраний таймер практично не вимагає настройки. Однак перед його першим включенням необхідно виконати кілька підготовчих операцій:

дотримуючись полярності джерела живлення, приєднання провідника живлячої напруги;

підключіть до відповідних клем навантаження;

підключіть провід живлення схеми до електромережі. При цьому на індикаторі повинні висвітитися цифри, а таймер перейде в режим установки часу.

Після того як всі необхідні підготовчі операції про-Ьелани, перевірте таймер в роботі. Для цього:

за допомогою кнопок ТА 1 і TA2 задайте потрібний інтервал часу. Натискання кнопки ТА2 збільшує показання лічильника на одиниці, а натискання кнопки TA1 – на десятки;

кнопкою ТАЗ таймер переводиться в режим відліку часу (загоряється світлодіод HL1, цифровий індикатор блимає і його свідчення зменшуються). Після закінчення встановленого часу таймер видає звуковий сигнал, а на індикаторі висвічується раніше встановлений час. Таймер знову переходить в режим установки часу При цьому вмикається / вимикається використовуваний з таймером електроприлад.

• при необхідності кнопкою ТАЗ можна також примусово перевести таймер назад в режим установки часу. Для цього необхідно натиснути кнопку ТАЗ ще раз.

Конструктивно таймери NM4021 і NM4023 виконані на двосторонній друкованої плати. Конструкція передбачає установку плати в корпус, для цього на ній є монтажні отвори 03 мм Для зручності підключення таймера до мережі та навантаження на плату встановлені клемні роз'єми (затискачі).

Готове пристрій може бути встановлений в корпус BOX-G027 з використанням відповідних монтажних отворів. Для цього в основі корпусу необхідно просвердлити три отвори 04 мм під кнопки управління, а також зробити прямокутний виріз під цифровий індикатор. На торці підстави корпусу необхідно сформувати прямокутний виріз під дроти живлення та навантаження. Друковану плату на основі корпусу закріпіть саморізами 02.5 мм і довжиною не більше 6 мм (у комплект набору не входять), потім за допомогою саморе-зов закріпіть верхню кришку корпусу.

Виникаючі при складанні проблеми можна обговорити на конференції сайту http : // www.masterkit.ru, а питання можна задати за адресою: infomk@masterkit.ru.

Набори NM4021 і NM4023, а також і інші набори з каталогу МАЙСТЕР КИТ можна придбати в магазинах радіодеталей або на радіоринках.