» » Фото-реле на микроконтроллере ATTiny13

 
 
 

Фото-реле на микроконтроллере ATTiny13

Разместил maddiego 5 декабря 2016. Просмотров: 2 141

7 Привет датагорцам!
Я затеял ремонтные работы дома, и мне понадобилась система автоматического управления освещением, которое должно выключаться днём и, соответственно, включаться ночью. Я фанат AVR-контроллеров и решил я поискать на просторах Интернета готовые наработки, но, к сожалению, не нашёл ничего подходящего.

Мне нужна была простая система, которая замеряла бы уровень освещённости, переключала освещение в режиме «день/ночь» и имела бы таймер задержки переключения реле.
Фото-реле на микроконтроллере ATTiny13


Так родился этот проект — фото-реле на мелком восьминогом 8-битном МК ATTiny13. Зачем «городить огород» на МК, когда всё можно собрать на транзисторах и куче рассыпухи? Давайте считать мой проект учебным, направленным на освноение контроллерного сегмента электроники.

Схема фото-реле


Схема имеет собственный бестрансформаторный блок питания, построенный на C1, C2, R1, R2, стабилитроне D1 и диодном мосте BR1.

При работе схемы не касайтесь каких либо её частей, т.к. блок питания не имеет гальванической развязки с электросетью!
Все настройки проводите либо при полном отключении питания схемы, либо чётко соблюдая технику безопасности.


На стабилитроне получается напряжение 9,1 В. Это на 2 В выше, чем минимальное допустимое входное напряжение для нормальной работы стабилизатора 78L05 и достаточное для работы реле (хоть и номинальное напряжение катушки у него 12 В, об этом позже).
Диод D3 служит для защиты стабилизатора 78L05. Ёмкости C3, C4, C5 являются его стандартной обвеской. Транзистор Q1 это ключ для реле RL1, резистор R4 ограничивает базовый ток. Ёмкости C6, C7, C8 сглаживают шумы на линиях контроллера.

Подстрочные резисторы «LUX» и «TIME» служат для настройки порога срабатывания реле в зависимости от освещённости и регулировки задержки данного срабатывания от 1 секунды до 29 минут.

С питанием пришлось повозиться. Дело в том, что максимально допустимый ток через стабилитрон D1 (если он на 1 Вт) составляет 31 мА. Значит потребляемый ток реле вместе со стабилизатором напряжения U2 и контроллером U1 не должен превышать этого значения. Следует учесть возможные колебания Сети от 235 В до 190 В. При ёмкости C1 0,47 мкФ ток через стабилитрон составляет ок. 22 мА при уровне входного напряжения 220 В, теоритически есть запас.
Проведя опыты я выяснил, что применённое реле надёжно срабатывает при напряжении 6,9 В и токе 18 мА, а отпускание происходит аж при 2 В. На практике я наблюдал, как при сетевом напряжении 190 В реле продолжало нормально работать.


Наладка фото-реле

Наладка устройства заключается лишь в подборе делителя напряжения R5 и «SENS». Резистор R5 необходимо подобрать в зависимости от типа и сопротивления применённого фоторезистора «SENS» (у меня 500 кОм). Суть подбора в том, что бы получить напряжение на ножке 7 контроллера, близкое к 2.5 В при уровне освещения, при котором необходимо включить реле.

Кроме того нужно отрегулировать подстроечные резисторы «LUX» и «TIME» после установки прибора на место. Я лично установил датчик в паре метров от светильников и уменьшил время задержки до 1 секунды. С наступлением вечера я отрегулировал чувствительность до такого уровня, что бы свет от светильника не мешал датчику, а после установил задержку на 15 минут. Работает!

Программа

Программа для контроллера была написана на языке Си. Код занимает 100% его ОЗУ и 99% флеш-памяти. Помимо функции управления реле, в МК вложен программный UART, который отправляет раз в секунду данные о статусе работы. Сделал я его чисто как дополнение, для учебных целей.

Пример сообщения по UART:
LUX 601/518 OFF
Time 15m

Первая строка означает что свет, который видит фоторезистор, составляет 601 единицу АЦП из 1023, а порог, который выставлен резистором «LUX» составляет 518 единиц АЦП из 1023. Следовательно, сейчас день и слово «OFF» говорит о том, что программа ждёт ночи.

Когда пороги совпадут, мы получим надпись «ON», таймер задержки срабатывания реле будет запущен и после отсчёта заданного времени реле включится.
Не трудно догадаться, что «Time 15m» говорит об остатке минут до срабатывания реле.

Таймер задержки будет отключён во время запуска фото-реле. Для чего это нужно? Допустим, сейчас ночь. «Мыргнул свет», прибор сбросился, увидел, что на дворе ночь и давай ждать пока пройдёт выставленная задержка (0-29 минут), и только потом включит свет. Таким образом, получится перерыв в освещении среди ночи. Логичней если при появлении питания, фото-реле включит свет сразу.

UART работает на скорости 9600 символов в секунду, имеет 8 битов и 1 стоповый бит, без контроля чётности.

Подключение любого терминала или компьютера или любого устройства к UART выходу МК должно производится только через оптрон или трансформатор и т.п. для обеспечения гальванической развязки между схемой фото-реле и терминалом.
Данный выход предназначен только для отладки устройства.


В случае, если вам не нужна функция UART, я сделал второй вариант программы, с пометкой «LED», где ножка 6 у микроконтроллера выполняет функцию индикации состояния таймера задержки. Т.е., когда микроконтроллер начинает считать выставленную задержку, прежде чем включить/выключить свет, на протяжении всей задержки, на ножке 6 появляется логическая «1». А после завершения задержки, сменяется на логический «0».
Думаю, если подключить на 6-ю ножку светодиод через резистор, то это добавит удобство в плане мониторинга состояния прибора.

Исходный код постарался закомментировать, где можно.

Фьюзы настроены на частоту 9,6 МГц и включение порога напряжения питания от 2.7 В.
Бит CKDIV8 снимается в 1, дабы убрать делитель на 8.
Бит BODLVL1 ставится в 0 — активный, для активации ограничения питания до 2,7 В.
Остальные биты заводские.


Корпус случайно нашёл в хоз. магазине. Это баночка от хлорных таблеток, подходит как родная!


Файлы

Прошивки LED + UART для заливки (hex): datagor-hex.7z | Файл 1,59 Kb загружен 7 раз.

Программу писал в CodeVision AVR 3.12 (исходники):
с функцией UART на ножке 6 МК — source_code_led.zip | Файл 44,36 Kb загружен 7 раз.
с функцией LED на ножке 6 МК — source_code_uart.zip | Файл 61,46 Kb загружен 11 раз.

Схему отлаживал в Proteus v8.4 SP0: proteus.zip | Файл 20,82 Kb загружен 10 раз.

Печатную плату рисовал в SprintLayout v6.0: pcb.zip | Файл 22,72 Kb загружен 16 раз.

Заключение

Данная система работает у меня уже неделю и претерпела мелкие доработки кода, так что устройство проверено практикой!

На этом всё. Спасибо за внимание!
Тимур (maddiego)
Узбекистан, Ташкент
Профиль maddiego
Мне 26, с паяльником подружился в 10 лет. В 22 скатился в сферу микроконтроллеров.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 58

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Облегченный лестничный регулятор громкости с дистанционным управлением

Конструкция регулятора громкости (РГ) в моей статье на Датагоре «Блок управления аудиоусилителем...

Кнопочный выключатель для УНЧ на JK-триггере CD4027

Обычно использовать маленький красивый выключатель для подачи питания на силовой трансформатор нет...

Устройство защиты акустических систем на базе схемы А. Котова. Универсальное,

Существует множество вариантов зашиты АС от постоянного напряжения, щелчков при включении...

TA7317P – микросхема для устройств защиты акустических систем

Усилители мощности с двуполярным питанием должны иметь узел для защиты подключаемых к ним...

Схемка в блокнот. Реле времени на КМОП микросхемах

Иногда возникает необходимость отключать (или включать) нагрузку по истечении определенного...

Сделай сам для дома релейный стабилизатор напряжения 220V без разрыва цепи

В статье рассматривается возможность безразрывного переключения цепей переменного тока с помощью...

Сделай сам автомобильный стабилизированный блок питания 24V => 15V/5A с защитой от

Блок питания был заказан водителем-дальнобойщиком для ноутбука, который мне увидеть так и не...

Реле дневных ходовых огней

Эта поделка - самоделка для тех, кто забывает включать - выключать свет на своём авто. Я думаю что...

uPC1237, NTE7100 - универсальное устройство защиты акустических систем

В звуковом комплексе радиолюбителя акустические системы — наиболее уязвимое звено, ремонт которого...

Простой Soft-start для усилителя мощности ЗЧ

Это простое приспособление позволяет повысить надежность УМЗЧ и уменьшить помехи в сети в момент...

Стабилизатор напряжения сети 1,8 кВт на PIC12F675

В последнее время мощности бытовых нагрузок возросли: появились фены, обогреватели, утюги, СВЧ печи...

Сделай сам блок защиты АС при старте или поломке усилителя

Не секрет, что динамики стоят денег. Хорошие динамики стоят хороших денег. Обычно стоимость...
<
  • Главный редактор
5 декабря 2016 00:35

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 604 комментария
  • 257 публикаций
 
  • 0
Приветствуем Тимура и поздравляем с первой статьёй у нас!
Добро пожаловать!
Всё очень аккуратно и грамотно.
handshake

<
  • Гражданин
5 декабря 2016 00:49

Тимур / maddiego

  • С нами с 2.08.2016
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 8 комментариев
  • 7 публикаций
 
  • 0
Спасибо hi , старался, буду дальше делиться наработками и мыслями по возможности.

<
  • Подписчик
5 декабря 2016 11:40

Игорь / StalKer-NightMan

  • С нами с 15.03.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 86 комментариев
  • 1 публикация
 
  • 0
Изящное решение и действительно - очень аккуратно исполнено.

<
  • Кандидат
26 декабря 2016 06:18

Илья / Radiolubitel

  • С нами с 9.08.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 10 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • -1
да, но мне кажется, что аналоговые цепи проще на дискретных элементах....(2-3 транзистора и реле). Или вообще взять всеми любимую NE555 и на ней + фотоэлемент - собрать компаратор...

надо не то что бы фанатеть от МК, -= надо научиться умело применять электронику (эргономично)...
другое дело, если вы от МК запросите управление освещением по разным помещениям и от разных уровней освещения включать то-или-иное оборудование... - вот это уже достойно МК!

<
  • Гражданин
26 декабря 2016 16:52

Тимур / maddiego

  • С нами с 2.08.2016
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 8 комментариев
  • 7 публикаций
 
  • +1
Цитата: Radiolubitel
да, но мне кажется, что аналоговые цепи проще на дискретных элементах....(2-3 транзистора и реле). Или вообще взять всеми любимую NE555 и на ней + фотоэлемент - собрать компаратор...

Согласен. В плане исполнения и, возможно, цены.
Но я пока не привык к конструированию аналоговых систем. Мне проще применить один МК (тем более такой мелкий), который проще налаживать в эмуляторе, как душе угодно.

Мне было бы интересно взглянуть на Ваш вариант фото-реле, с тем же функционалом (не считая UART), в аналоговом исполнении hi

<
  • Главный редактор
26 декабря 2016 18:53

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 604 комментария
  • 257 публикаций
 
  • 0
Илья / Radiolubitel, спасибо вам за заявку. handshake
Ждём три ваши полезные, актуальные статьи про умелое применение электроники.
Хотябы со схемами на всеми любимой NE555.
Ведь поучать всегда проще, а статьей-то у вас ноль за последние 7 лет.

<
  • Главный редактор
28 декабря 2016 22:11

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 604 комментария
  • 257 публикаций
 
  • 0
Обновил/добавил прошивки и исходники.
Тимуру спасибо!

Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.