마이크로 컨트롤러에 원격 제어가 가능한 시계 온도 조절기. 계획, 설명

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마이크로컨트롤러의 원격 제어 기능이 있는 다기능 시계 온도 조절기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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시간 외에도 거리와 집의 온도를 확인할 수 있도록 탁상용 시계 온도계가 필요했습니다. 인터넷에는 이런 종류의 디자인이 많이 있고 심지어 매우 발전된 디자인도 있지만 그중 어느 것도 선택하지 않았습니다. 각각은 나에게 보였던 것처럼 그러한 장치에 단순히 필요한 것이 부족했습니다. 나는 이러한 구성을 반복하기 위해 아무것도 제거할 수 없는 특정 요구 사항 집합을 가지고 있습니다.

내 생각에 시계는 켜고 설정하고 잊어버리는 원칙에 따라 작동해야 합니다. 실패, 여름 및 겨울 시간으로 전환 등), 표시기의 판독 값은 멀리서도 볼 수 있지만 밤에는 방을 비추지 않아야하므로 리모콘이있는 것이 바람직합니다. 내 시계에 추가하고 싶은 기능에 대해 더 생각하면 다음과 같은 기능 세트를 갖춘 기기가 탄생했습니다.

1. 시계 - 달력

시간, 분, 초, 요일, 일, 월, 연도의 표시기로 계산하고 출력합니다.
하루에 한 번 수행되는 현재 시간의 자동 조정이 있습니다(99,98초 단위로 최대값 +/-0,02초).
날짜(현재 세기)에서 요일을 계산합니다.
여름과 겨울 시간으로 자동 전환.
윤년이 계산됩니다.

2. 알람

요일 또는 요일을 조합하여 설정할 수 있는 10개의 독립적인 알람 시계.

사운드 신호를 켜거나, XNUMX가지 부하 중 하나를 켜거나 끄거나, 트리거 시 열 제어를 시작하는 기능.

3. 타이머

최대 카운트다운 시간은 99시간 59분 59초입니다.

카운트 다운이 끝나면 소리 신호를 켜고 네 가지 부하 중 하나를 켜거나 끌 수 있습니다.

4. XNUMX채널 온도계-온도 조절기

55 ° C의 분해능으로 -125 ~ 0,1 ° C 범위에서 예를 들어 집과 외부의 두 가지 온도 측정 및 표시

동일한 범위에서 제어된 온도의 상한 및 하한을 설정할 수 있는 두 개의 독립적인 온도 조절 장치.

가열 또는 냉각의 가능성.

제어 채널의 부하 용량 ~220V, 12A

5. XNUMX개의 부하 제어 채널

각 채널의 부하 용량: ~220V, 12A.

제어: 수동, 알람 시계, 타이머(처음 두 채널은 온도 조절 장치와 연결됨)

6. 장치의 추가 기능

배터리 백업(배터리 전원으로 실행하는 경우 장치가 완전히 작동함).

표시기 밝기의 자동(외부 조명에 따라 다름) 또는 수동 조정.

RC-5 시스템의 전체 IR 원격 제어, 이 시스템에서 작동하는 원격 제어의 모든 키로 사용자 정의 가능.

제어 버튼을 누르고 리모콘에서 명령을 수락하는 소리 확인(전환 가능).

모든 조정 가능한 매개변수를 위한 비휘발성 메모리.

순환 표시를 사용하면 프로그래밍 가능한 기간으로 표시기에 최대 XNUMX개의 매개변수를 표시할 수 있습니다.
1. 현재 시간(시 - 분)
2. 요일 - 숫자
3. 첫 번째 채널의 온도(실내)
4. 두 번째 채널의 온도(실외)
"스마트 홈" 시스템으로의 추가 통합을 위해 MODBUS-RTU 프로토콜을 통해 PC와 통신하기 위한 RS-485 인터페이스의 존재

장치의 구성표는 그림 1에 나와 있습니다. 1. 2개의 블록 A3, AXNUMX, AXNUMX으로 구성되어 있으며 구조적으로 분리되어 XNUMX개의 인쇄 회로 기판에 조립됩니다.

(확대하려면 클릭하십시오)

중앙 블록 A1

주요 요소는 다음 노드가 포함된 ATmega8-16AI(DD1) 마이크로 컨트롤러입니다.

- 타이머 T1은 실시간 시계, 동적 표시 및 밝기 제어를 위한 시간 간격을 생성합니다.
- 외부 인터럽트 INT1 및 타이머 T2는 적외선 수신기 B1에 서비스를 제공합니다.
- ADC는 광센서의 아날로그 신호, 전원 공급 장치 및 내장 배터리의 전압 값을 디지털 형태로 변환합니다.
- USART 모듈은 컴퓨터와 통신합니다(9600 보드, 8 데이터 및 패리티 없는 1 정지 비트).
- 타이머 T0은 "MODBUS-RTU" 프로토콜을 통해 패킷을 수신/전송할 때 지연 시간 간격을 생성합니다.
- MK가 "정지"된 경우 워치독 타이머가 재시작을 제공합니다.

MK의 클록 주파수는 ZQ1 석영 공진기에 의해 7,3728MHz로 설정됩니다. MK는 R5C4VD1 회로에 의해 초기 상태(재설정)로 재설정됩니다. L1C5 - MK에 있는 ADC 장치의 전원 공급 회로. XP1 커넥터는 MK의 회로 내 프로그래밍을 위한 것입니다. 장치는 동적 표시를 사용합니다. 버튼 스캔 프로세스도 이와 관련되어 있습니다.

B1은 RC-5 시스템에서 작동하는 리모컨에서 명령을 수신하는 데 사용됩니다. 이 경우 리모콘의 XNUMX개 버튼이 활성화되며 이는 로컬 제어의 XNUMX개 버튼에 해당합니다. 리모컨 설정은 사용 설명서에 설명되어 있습니다.

저항 R33은 중간 또는 최대 조명에서 밝기를 조정합니다. 전원 공급 장치 및 백업 배터리의 제어 전압 측정 정확도 설정은 각각 저항 R35, R37에 의해 수행됩니다.

DD2 칩은 TTL RX/TX 신호를 RS-485 규격의 차동 신호로 변환해 최대 1200m 거리에 있는 PC와 데이터 교환을 해주는 드라이버다.
DS18B20 온도 센서에는 디지털 출력이 있고 1선 회로로 연결되어 있으며 XNUMX선 프로토콜을 사용하여 작동합니다. 첫 번째 센서는 실내 온도(내부)를 측정하고 두 번째 센서는 외부(외부) 온도를 측정합니다.

물리적으로 같은 라인에 위치하므로 센서는 온도를 읽을 수 있도록 지정됩니다. 이 장치는 DS18B20 센서에서만 작동합니다.

두 센서의 일련 번호를 MC의 비휘발성 메모리에 쓰는 과정은 다음과 같이 수행됩니다.

1. 장치의 전원을 완전히 차단해야 합니다(백업 배터리를 꺼내고 AC 어댑터를 끕니다).
2. DS18B20 센서 XNUMX개 연결(실온 측정)
3. 버튼을 누른 채로 "위로", AC 어댑터를 켭니다. (센서의 일련 번호가 MC의 메모리에 기록되고 신호음이 울림)
4. AC 어댑터를 끕니다.
5. 센서를 끕니다.
6. 다른 센서 연결(외부 온도 측정)
7. 버튼을 누른 채로 "DN", 주 전원 공급 장치를 켭니다(센서의 일련 번호가 MK의 메모리에 기록되고 신호음이 들림)
8. AC 어댑터를 끕니다.
9. 두 센서 연결
10. 전원 켜기

이제 장치가 이러한 센서와 함께 작동합니다. 이들 중 하나를 교체해야 하는 경우 해당 센서에 대해 이 절차를 반복해야 합니다. 두 번째 센서가 필요하지 않은 경우 하나의 센서를 두 채널에 할당할 수 있습니다.
온도는 0,1°C의 분해능으로 표시기에 표시됩니다. 측정은 1초 간격으로 이루어집니다.

디스플레이 장치 A2 공통 양극이 있는 XNUMX자리 XNUMX세그먼트 표시기, XNUMX개의 상태 LED 및 모든 것을 제어하는 데 필요한 요소를 포함합니다. 상태 LED의 용도는 다음과 같습니다.

HL1(노란색) - 알람이 포함되어 있음을 나타내는 표시
HL2(빨간색) - AC 어댑터 또는 배터리의 낮은 출력 전압
HL3(노란색) - 실행 중인 타이머 표시
HL4(빨간색) - 온도계 오류
HL5(노란색) - 열 제어 활성화됨

칩 DD3은 래치가 있는 시프트 레지스터이며 출력을 세 번째 상태로 전송하는 기능이 있으며 직렬로 들어오는 데이터를 병렬로 변환하여 디지털 표시기 및 상태 LED에 정보를 표시하는 데 사용됩니다. VT1 - VT5는 디지털 표시기의 공통 양극의 전원 공급을 증폭하도록 설계되었습니다.

부하 제어 장치 A3 ~ 220V, 50Hz의 표준 전기 네트워크에 연결된 모든 장치를 전환하기 위한 것입니다. 4개의 제어 채널이 있습니다. 알람 시계에서 타이머로 수동으로 켜거나 끌 수 있습니다. 첫 번째 및 두 번째 채널은 각각 첫 번째 및 두 번째 열 제어 채널(첫 번째 및 두 번째 경보에 연결됨)에 연결됩니다. 각 채널에는 전자기 릴레이와 이를 제어하는 트랜지스터 스위치가 포함되어 있습니다. 릴레이 접점은 부하를 전환합니다. 이 장치는 경제적인 릴레이 제어를 구현합니다. 첫 번째 채널의 예에서 이를 고려하십시오. 채널이 꺼지면 트랜지스터 VT9가 닫히고 커패시터 C16이 방전되고 릴레이 K1의 전원이 꺼집니다. 채널이 켜지면 VT9가 열리고 릴레이 K16의 권선을 통해 충전되는 커패시터 C1은 이 릴레이의 전기자를 끌기에 충분한 전류 펄스를 생성합니다. 커패시터가 충전된 후 릴레이의 전기자는 저항 R27을 통해 흐르는 더 작은 전류에 의해 유지됩니다. 다이오드 VD11은 닫히는 순간 트랜지스터 VT9를 임펄스 고장으로부터 보호합니다.

LED HL6 - HL9는 해당 채널의 켜짐 상태를 나타냅니다.

내 버전에서는 XS3-XP1를 통해 A4 및 A4 블록을 연결할 때 내부 배터리가 연결됩니다. 배터리 구획에 대한 외부 액세스가 없기 때문입니다. 이를 위해 XP4에는 핀 6과 7 사이에 점퍼가 있습니다. 이는 배터리를 교체하거나 MK 메모리에 열 센서 수를 기록할 때, 즉 회로의 전원을 완전히 차단해야 할 때 유지 관리를 쉽게 하기 위해 수행됩니다. 이것이 필요하지 않은 경우 배터리 마이너스가 음극 전원 버스에 직접 연결됩니다.

장치의 외부 전원 공급 장치의 전압은 11...13V이고 전류는 0,25A 이상입니다. 백업 배터리로 "AA" 크기의 알카라인 셀 3개를 직렬로 연결하여 사용하는 것이 좋습니다. 최대 밝기에서 블록 A3이 없는 장치의 전류 소비는 약 120mA입니다. 주 전원 장애가 발생하면 장치는 배터리 전원으로 전환되며 완전히 작동하는 동안(릴레이만 전원이 차단됨) 약 10 ..... 20 mA의 전류를 소비하며 최소 위에서 언급한 새 배터리를 설치한 경우 15일. 표시등은 거의 XNUMX으로 꺼지지만 버튼을 스캔하는 과정이 멈추지 않아 간신히 강조 표시됩니다. 로컬 컨트롤 또는 리모콘의 아무 버튼이나 누르면 표시등이 다시 XNUMX초 동안 점등되어 정보를 볼 수 있습니다. 주전원이 복구되면 표시등이 다시 켜집니다.

디자인

이 장치는 호일 유리 섬유로 만들어진 XNUMX개의 단면 인쇄 회로 기판에 조립되며 세부 사항의 도면 및 위치는 첨부 파일에 있습니다.

중앙 장치와 디스플레이 장치의 보드는 점퍼로 연결되어 적절한 크기의 케이스에 배치됩니다. 부하 제어 장치는 구조적으로 서지 보호기 내부에 있으며 시계 케이스 후면 벽에 있는 커넥터를 통해 케이블로 연결됩니다.

요소 교체

마이크로컨트롤러 DD1을 ATmega8-16AU, ATmega8L-8(AI)AU, RS-485 드라이버 칩으로 SN75176BP, MAX485CPA 등 1, SFH36-1736, TFMS1836으로 교체하지만 다른 유형의 광검출기 출력 위치는 다를 수 있습니다. 사운드 이미 터 HA3로 표시된 것 외에도 HCM506X, HPM36A (X)와 같이 5110 ... 36V 전압의 내장 발전기가있는 다른 전기 역학 또는 압전을 사용할 수 있습니다. 5360 세그먼트 LED 표시기는 동일한 SA1-XXXXX 시리즈 또는 공통 양극이 있는 유사한 시리즈에서 사용할 수 있습니다(전류 제한 저항 R5-R6을 선택해야 할 수 있음) DA1206 대신 국내 K14EN08B 안정기를 사용할 수 있습니다. 적용된 전자기 릴레이는 10V 권선 공급 및 정격 전류 17mA용으로 설계되었습니다. 동작 전류가 높은 릴레이를 사용하는 경우 저항 R1 - R142을 선택해야 합니다. 스위칭 전압 ~5V, 전류 12A. 포토 레지스터 SF30-24 대신 비슷한 것을 사용할 수 있습니다. 밝은 빛의 저항은 27 .... 220 옴입니다.

가능한 장치 단순화

PC에서 제어할 필요가 없으면 DD2, R1-R3, XP2 요소를 설치할 수 없습니다. IR 제어의 쓸모가 없기 때문에 B1, C1, R4는 설치되어 있지 않습니다. R33을 설치하지 않고 자동 밝기 조절을 제외할 수 있으며, 포토레지스터 R32 대신 10k에 상수를 넣는다. 부하 관리가 필요하지 않은 경우 A3 블록을 제외하고 XS4 접점 6~7개 사이에 점퍼를 설치해야 합니다. 온도계가 필요하지 않으면 DD4와 DD5가 연결되지 않고 R6, HL4가 설치되지 않습니다.

기기 사진

장치의 조립 및 조정

먼저 DD1 - DD3, B1을 제외한 모든 요소가 보드에 납땜됩니다. 아직 DD4와 DD5를 연결하지 마십시오. 전원을 켜고 C10에서 DC 전압을 측정한 다음 C1에서 측정합니다. 두 경우 모두 약 5,3V여야 합니다. 저항 R10-R18 (세그먼트의 전류 제한) 및 R19의 출력 회로에 따라 음의 전원 버스에서 왼쪽 버스로 동시에 공급하여 디지털 표시기 및 상태 LED의 모든 세그먼트의 발광을 확인하는 것이 좋습니다. R23(기본 회로 VT1-VT5에서). 모든 것이 잘 되었다면 전원을 끄고 DD1 - DD3 및 B1을 납땜하고 프로그래머를 XP1 커넥터(AVR 회로 내 프로그래밍을 위한 표준 XNUMX핀 커넥터)에 연결합니다. 장치의 성능을 테스트하기 위한 데모 펌웨어가 첨부되어 있습니다.

DD1 마이크로컨트롤러의 FUSE 비트는 다음과 같이 프로그래밍해야 합니다.

• CKSEL3...0 = 1111 - 고주파 석영 공진기의 클럭킹;
• SUT1...0 =11 - 시작 시간: 16K CK + 64ms;
• CKOUT = 1 - CKOUT의 출력 클럭이 비활성화됨.
• BODLEVEL = 1 - 2,7V 공급 전압 제어 회로의 임계값 레벨.
• BODEN = 0 전원 모니터 활성화
• EESAVE = 0 - 칩 프로그래밍 중에 EEPROM 지우기가 비활성화됩니다.
• WDTON = 1 - 워치독 타이머의 영구 활성화 없음.

나머지 FUSE - 비트는 그대로 두는 것이 좋습니다. FUSE 비트는 "0"으로 설정되면 프로그래밍됩니다.

데모 펌웨어는 장치의 전체 작동을 보장하지만 성능을 확인하기에 충분한 시간인 72시간 미만입니다. 완전한 기능을 갖춘 펌웨어에 대해서는 작성자 alexpermXNUMX@mail.ru에게 문의하십시오.

컴퓨터 제어 프로그램이 개발 중입니다.

사용자 가이드(PDF, 500KB)

HEX 펌웨어, LAY 및 GIF 형식의 회로 기판, 장치 사진 다운로드

작성자: Alexey Batalov, alexperm72@mail.ru, ICQ#: 477022759; 출판: mcuprojects.narod.ru

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