Газоразрядный таймер приготовления эспрессо / Блог компании RUVDS.com / Хабр

Таймеры – это часы, используемые для измерения временных интервалов. Существуют два типа таймеров. Первый тип используется для счета от нуля и выше – он применяется для измерения прошедшего времени, данный тип таймера называют секундомером. А второй тип таймера считает вниз (до нуля) от времени, заданным пользователем – этот тип таймера называют таймером обратного отсчета.

В этой статье мы рассмотрим создание таймера обратного отсчета на основе платы Arduino. Для получения информации о текущем времени в данном проекте мы не будем использовать модуль часов реального времени (Real Time Clock, RTC). Длительность временного промежутка для счета будет задаваться с помощью клавиатуры 4х4 и ЖК дисплея 16×2. Когда таймер будет досчитывать до нуля будет издаваться звуковой сигнал с помощью зуммера.

Работа схемы

Схема таймера обратного отсчета на основе платы Arduino представлена на следующем рисунке.

Плата Arduino Uno управляет всеми процессами в схеме. Клавиатура используется для ввода продолжительности временного интервала (откуда считать), а ЖК дисплей применяется для отображения обратного отсчета. Кнопка используется для запуска отсчета. Более подробно про подключение клавиатуры 4х4 к плате Arduino можно прочитать в этой статье, а про подключение ЖК дисплея к Arduino – в этой.

Возможные модификации

Электронная часть таймера содержит независимый стабилизатор напряжения, обеспечивающий нормальное функционирование этой части от напряжения 5,5 вольт и выше. Реле подключено через управляющий транзистор по схеме «Открытый коллектор». Это даёт возможность заменить (при необходимости) самостоятельно реле на любое другое в таком же корпусе с номинальным напряжением 5, 6 или 9 вольт и током питания обмотки не более 100 мА. Электрическая схема приведена на рис. 2.

Рис 2. Электрическая схема таймера.

Программирование производится перемычками на разъеме SV2. Контактные группы обозначены DIR (1-3), INV(2-4), LRN (5-6) и CYCL (7-8). Перемычки в количестве 3 шт. входят в комплект таймера.

• группы DIR (прямой режим) и INV (обратный режим) задают состояние исполнительного реле сразу после подачи напряжения питания: DIR – на реле подано напряжение, INV – реле обесточено. Не следует одновременно замыкать группы INV(2-4) и DIR (1-3) во избежание выхода из строя таймера.
• группа CYCL управляет цикличностью работы: при замкнутой группе программа выполняется циклически, при разомкнутой – однократно
• группа LRN служит для задания интервалов, и дублируется кнопкой S1.
• Индикатор LED1 отображает состояние реле, независимо от выбранного режима.

Рис. 3. Диаграмма работы таймера.

Работа проекта

Принцип работы проекта достаточно прост. После запуска программы на экране ЖК дисплея высветится надпись “Arduino Timer” и она будет гореть до тех пор пока вы не нажмете кнопку. После нажатия кнопки программа попросит вас ввести время, с которого начнется обратный отсчет, при помощи вызова функции “setFeedingTime”. Время вводится с помощью клавиатуры. После ввода времени необходимо нажать клавишу ‘D’ на клавиатуре чтобы сохранить введенное время и начать обратный отсчет.

Далее в функции loop() мы будем выполнять ряд вычислений чтобы осуществить уменьшение счета (секунда за секундой) и показывать на ЖК дисплее оставшееся до истечения таймера время в формате HH:MM:SS. Более подробно все эти процессы показаны на видео, приведенном в конце статьи.

Когда таймер обратного отсчета достигнет нуля зуммер начнет издавать звуки (100 раз если его не прервать). Чтобы остановить сигнал зуммера необходимо нажать и удерживать кнопку. Также нажать кнопку можно в любое время если вы хотите остановить таймер.

Таймер на ОУ

Программирование

Для программирования интервалов времени следует при нажатой кнопке S2 или замкнутой группе LRN ( контакты 5-6) разъема SV2 подать питание на таймер. Начнётся отсчёт первого интервала времени – t1 на рис.2. После отпускания кнопки S1 или размыкания LRN последует отсчёт паузы – t2 на рис. 2. По истечении времени не меньше 1 секунды следует ещё раз нажать кнопку S1 или кратковременно замкнуть перемычку LRN, даже если не требуется работа в циклическом режиме. Таймер записывает сформированные временные интервалы во внутреннюю энергонезависимую память. При программировании длительных интервалов времени целесообразно использовать перемычку, устанавливаемую на группу LRN. Для удобства отслеживания интервалов с помощью индикатора LED1 рекомендуется задавать программу в режиме DIR.

Пример1. Допустим, необходимо при подаче питания включить нагрузку на 10 секунд, после этого выключить нагрузку. По истечении 1 минуты цикл повторить. Для этого устанавливается циклический режим работы замыканием группы CYCL и устанавливается перемычка на контакты DIR. Нажимаем кнопку S1, подаём питание на таймер. Ждём 10 секунд, после чего кнопку отпускаем. После этого выжидаем 1 минуту и снова кратковременно нажимаем кнопку S1.

Пример 2. Необходимо через 10 минут после подачи питания включить нагрузку. Убираем перемычку с контактов CYCL, выбираем инверсный режим работы, замкнув перемычкой контакты 2 и 4 (группа INV) разъёма SV2. Устанавливаем перемычку на контакты LRN. Подаём питание, после чего по истечении 10 минут убираем перемычку LRN, ждём ещё 1..2 секунды и нажимаем кнопку S1.

Работа

При подаче питания и разомкнутой группе LRN таймер отсчитывает запрограммированные интервалы. В прямом режиме (DIR) сразу подаётся напряжение на реле, в обратном (INV) – по истечении времени t1 в течении времени t2. Если замкнута группа контактов CYCL, по окончании интервала t2 рабочий цикл повторяется. Если группа контактов CYCL разомкнута, по истечении интервала t2 таймер сохраняет своё состояние неопределённо долго, вплоть до отключения питающего напряжения.

Скачать исходник и прошивку микроконтроллера.
Просмотров всего: 1 659, сегодня: 1

Принципиальная схема генератора показана на рисунке. Генератор вырабатывает электрические колебания синусоидальной формы частотой от 25 Гц до 25 кГц. Весь диапазон разбит на три поддиапазона: 25…250 Гц; 0,25…2,5 кГц; 2,5…25 кГц. Максимальное напряжение сигнала на выходе прибора — 1,5 В. Коэффициент нелинейных искажений формы сигнала — около 0,3%. Задающий узел генератора выполнен на операционном усилителе DA1, с выхода которого сигнал поступает на вход эмиттерного повторителя на транзисторе VT2. В генераторе мост Вина применяется в цепи обратной связи операционного усилителя. Плечи моста образуют цепь положительной обратной связи, которая состоит из последовательного (С3.2, R9) и параллельного (С3.1, R3) RC-контуров, и цепь отрицательной обратной связи (ООС) — детали VT1, R7, R12. Амплитуду колебаний на выходе усилителя регулируют подстроенным резистором R7. Транзистор VT1, включенный по схеме электрически регулируемого резистора, стабилизирует напряжение на выходе генератора. Это происходит следующим образом. При изменении амплитуды выходного сигнала напряжение с выхода эмиттерного повторителя через цепочку VD1R8 поступает на затвор полевого транзистора VT1 и регулирует сопротивление канала исток-сток транзистора. Изменение сопротивления канала приводит к изменению глубины ООС и, как следствие, к изменению коэффициента усиления усилителя DA1. Например, при увеличении амплитуды сигнала напряжение на затворе возрастет. Транзистор VT1 начнет закрываться, сопротивление его канала увеличится и увеличится коэффициент ООС: напряжение на выходе генератора уменьшится. При уменьшении амплитуды сигнала напряжение на затворе транзистора тоже уменьшится, что приведет к снижению значения ООС и росту амплитуды сигнала. Напряжение на выходе генератора регулируют плавно переменным резистором R14. Максимальное напряжение снимают с цепочки R15R16 («Выход 1:1»), а уменьшенное в 10 раз — с резистора R16 («Выход 1:10»). При подключении к генератору нагрузки необходимо, чтобы ее сопротивление было не менее 1 кОм. Детали генератора, кроме блока переменных конденсаторов, переключателя SA1 и переменного резистора R14, монтируют на печатной плате из фольгированного текстолита. В приборе можно применить транзисторы КП303В (VT1), КТ603А, КТ603В, КТ603Г, КТ608А, КТ608Б, КТ815А — КТ815Г (VT2), диоды Д220, Д223, КД521А -КД521Д, КД522А, КД522Б. Блок переменных конденсаторов может быть от любого радиоприемника, в частности от «Селги». Если минимальное значение емкости переменного конденсатора будет меньше 15 пФ, необходимо установить дополнительные конденсаторы емкостью 10…15 пФ. Их подключают параллельно каждой секции конденсатора С3. Ручка, надеваемая на блок конденсаторов, должна быть из изоляционного материала. Резисторы R3, R9 (МЛТ) составлены из нескольких соединенных последовательно резисторов меньшего номинала. Наладку генератора начинают с того, что конденсатор С3 устанавливают в среднее положение, а переменный резистор R14 — в верхнее по схеме положение. Регулировкой подстроенного резистора R7 добиваются, чтобы напряжение сигнала на выходе генератора (гнездо «Выход 1:1») было примерно 1…1.5 В. Напряжение контролируют с помощью осциллографа, который подключают к гнезду «Выход 1:1». При регулировке напряжения необходимо следить за тем, чтобы нелинейные искажения наблюдаемого на экране осциллографа сигнала были минимальными. При переключении с одного поддиапазона на другой напряжение на выходе генератора должно быть стабильным. После этого приступают к градуировке шкалы генератора. Для этого переключатель SA1 переводят на первый поддиапазон и к гнезду «Выход 1:1» подключают частотомер либо осциллограф. С помощью этих приборов контролируют частоту колебаний. Переменный конденсатор переводят в положение, в котором значение его емкости максимально (желательно, чтобы это было крайнее левое положение). При этом частота генерируемых колебаний должна равняться 25 Гц. Если действительное значение частоты, контролируемой частотомером или осциллографом, не равно 25 Гц, необходимо либо регулировкой переменного конденсатора С3 (в случае, если частота колебаний меньше 25 Гц), либо подборкой резистора R3 (при частоте колебаний больше 25 Гц) добиться, чтобы значение генерируемых колебаний соответствовало заданному. Положение ручки переменного конденсатора, при котором частота равна 25 Гц, отмечают на шкале прибора. Затем уменьшают емкость конденсатора С3 до значения, при котором частота колебаний равна 35 Гц. Эту точку также отмечают на шкале прибора. Снова изменяют емкость конденсатора С3 до значения, при котором частота равна 45 Гц. И отмечают эту точку. И так — до значения частоты 250 Гц. Когда шкала первого поддиапазона будет отградуирована, переключатель SA1 переводят на второй поддиапазон и приступают к градуировке шкалы второго поддиапазона. Для этого указатель конденсатора С3 совмещают с крайней левой отметкой шкалы и подборкой резистора R4 добиваются, чтобы значение частоты в этой точке было равно 250 Гц. Затем совмещают указатель конденсатора с крайней правой отметкой шкалы и подборкой резистора R10 добиваются, чтобы в этой точке частота колебаний равнялась 2,5 кГц. Аналогично подборкой резисторов R5, R11 калибруют шкалу третьего поддиапазона. Питают генератор от стабилизированного источника постоянного напряжения 12…15 В, рассчитанного на ток нагрузки 20…30 мА. Автор: И.НЕЧАЕВ, г.Курск Источник: Радио №4, 1994 г., стр.28

НИЗКОУРОВНЕВОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ ARDUINO(ASSEMBLER): ПРЕРЫВАНИЯ ПО ТАЙМЕРУ

09. 01.2023

ВВЕДЕНИЕ

ЧТО ТАКОЕ ТАЙМЕР?

Таймер

(точнее Таймер/Счетчик ) — это часть аппаратного обеспечения, реализованная в микроконтроллере (он также есть в других контроллерах и процессорах). Таймер программируется по специальным реестрам. Например, мы настраиваем предварительный делитель , его режим, генератор сигналов, который будет объяснен более подробно в ближайшее время.

Пока мы работаем с Croduino/Arduino (микроконтроллер Atmel AVR ATmega328), мы снова сконцентрируемся на этой части. ATmega328 имеет три таймера: timer0, timer1 и timer2 . Timer0 и timer2 — 8-битные таймеры, timer1 — 16-битные. Основное различие заключается в разрешении: 8-битное имеет 256 значений, 16-битное — 65536 для большего разрешения, а 16-битное — 65536 для большего разрешения.
Все таймеры зависят от системных часов, на Croduino/Arduino это 16 МГц. Все таймеры в прошивке Arduino (загрузчик) настроены на частоту 1 кГц и разрешены все прерывания.

Представьте, что у вас есть счетчик, который при нажатии кнопки увеличивается на единицу. Таймер/счетчик работает по тому же принципу: считает удары часов. Мы упоминали, что скорость счета составляет 16 миллионов ударов в секунду, примерно 63 нс на удар или операцию. 8-битный таймер будет считать от 0 до 255 и 16-битный от 0-65535. Время, необходимое для сброса счетчика, составляет 256/16 000 000 = 16 мкс и 65 536/16 000 000 = 4 мс для 16-битного реестра. это не очень практичный способ подсвечивать светодиод каждую 1 секунду. Вместо управления скоростью таймера/счетчика мы будем использовать что-то под названием  Предварительный делитель . В следующем разделе мы сосредоточимся на реестрах, отвечающих за таймеры, и в одном из них мы определим Prescaler.

Предварительный делитель

Предварительный делитель определяет скорость определенного таймера (таймер0, таймер1 или таймер2) по следующей формуле: prescaler

Согласно спецификации, Prescaler имеет определенные значения 1, 8, 64, 256 i 1024 . Можно видеть, что Prescaler 1 будет увеличивать тактовую частоту на 16 МГц, Prescaler 8 — на 2 МГц, Prescaler 64 — на 250 кГц и т. д. Проще говоря, Prescaler, установленный на 1024, будет после каждых 1024 ударов таймера/счетчика на 16 МГц добавлять 1 к своему счетчику (timer0, таймер1, таймер2). Проще говоря, за то время, пока Джон съест 1024 гамбургера, Боб съест 1,9.0003

Вернемся к таймерам. Первый новый реестр, который мы упомянем в этом руководстве, — это OCR — выходной регистр сравнения , в котором мы сохраним значение сравнения соответствия . Кажется, что это слишком много сразу? Это не так, обо всем вышеперечисленном мы уже упоминали, а теперь им дали официальные названия. Вставьте это в формулу, чтобы мы могли лучше визуализировать это:

Объяснение:
16Mhz — скорость таймера/счетчика Arduino, мы вставляем это как 16.000.000 Гц
brzina.timera — учитывая, что мы хотим мигать светодиодом каждую секунду, подставляем частоту 1Гц
-1 — номер счетчика 0 поэтому подставляем -1 в формулу

Из таблицы видно, что наименьший прескалер, который мы можем использовать, равен 256 для 16-битного таймера 1. Причина? Значение 62499 можно сохранить в 16-битном реестре таймера1.
Для измерения счетчиков с частотой 1 Гц (1 секунда) мы можем использовать прескалер 1024, но гораздо точнее использовать прескалер меньшего размера. Ни в одном из этих случаев мы не можем использовать 8-битные таймеры timer0 и timer2.

Теперь, когда мы выбрали таймер и прескалер, пришло время познакомиться с реестрами, которые нам нужно настроить.

Регистрации

Для получения дополнительной проверки. нет icr)(256-предделитель)
TCCR1C   Регистр управления отсчетом таймера — 0B0000000000 (без усилий)

OCR1AH ​​ РЕГИСТРАЦИЯ СПОСОБРАЖЕНИЯ — Высокий байт 0XF4
OCR1AL . вычисленное значение соответствия сравнения, 62499. Поскольку мы установили старшего и младшего байта отдельно, мы меняем 62499 с десятичного на шестнадцатеричный, то есть 0xF423. Таким образом, старший байт равен 0xF4, а младший – 0x23.

TIMSK1 Маска прерывания таймера 0B00000010 (Выходное сравнение U включение — OCIE1A)

DDRB
Portb

Мы уже упомянуты DDRB и 31313131313131313 годы.

КОД C

БИБЛИОТЕКА ТАЙМЕРА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Простой набор таймеров на базе Arduino Uno

— Реклама —

Здесь представлен простой комплект таймера, построенный на плате Arduino Uno. Его можно использовать для измерения времени задержки таких устройств, как реле времени, автоматические выключатели и другие последовательные логические схемы. Этот таймер будет недорогим решением для лабораторных/промышленных нужд. Авторский прототип показан на рис. 1.

Рис. 1: Авторский прототип комплекта таймера

Схема и работа

Принципиальная схема комплекта, показанная на рис. 2, содержит несколько компонентов, кроме платы Arduino Uno (Board1). Он имеет внешние входные контакты для запуска и остановки измерения времени. Оба контакта могут быть либо нормально разомкнутыми (N/O), либо нормально замкнутыми (N/C). Переключение пусковых контактов инициирует измерение времени, а стопорных контактов останавливает измерение.

Рис. 2: Принципиальная схема комплекта таймера

Измеренное время отображается в секундах на LCD1. Возможно измерение в диапазоне от миллисекунд до нескольких минут. Он протестирован с известными значениями, установленными в мини-программируемом логическом контроллере (ПЛК). Кнопка сброса (подключенная через CON3) предназначена для сброса дисплея на ноль и начала нового измерения времени.

— Реклама —

Программное обеспечение (timing_kit.ino) написано на языке программирования Arduino с использованием среды разработки Arduino IDE версии 1.8.5. Скетч/программа использует функции прерывания и millis ( ) Arduino.

Убедитесь, что вы выбрали правильную плату в меню «Инструменты» в Arduino IDE, прежде чем загружать файл эскиза Timing_kit.ino на плату.

Конструирование и испытания

Соберите схему на макетной плате или печатной плате. Макет печатной платы комплекта таймера в реальном размере показан на рис. 3, а расположение его компонентов — на рис. 4. Соедините плату Arduino Uno и LCD1, как показано на принципиальной схеме. Убедитесь, что вы сначала загрузили исходный код (timing_kit.ino) на плату Arduino Uno через USB-кабель, подключенный к ноутбуку/рабочему столу.

Подсоедините пусковые контакты к CON1, стоповые контакты к CON2 и кнопку сброса к CON3. Включите плату Arduino Uno через USB/адаптер питания. Отрегулируйте контраст LCD1 с помощью потенциометра VR1, чтобы получить четкое изображение.

Рис. 3: Схема печатной платы для комплекта таймераРис. 4: Принципиальная схема комплекта таймера

Загрузить PDF-файлы с компоновкой печатных плат и компонентов:

щелкните здесь

Загрузить

Исходный код

Перед измерением времени нажмите кнопку сброса. Вы получите сообщение «Набор для проверки времени» в первой строке и «Время (с): 0,000» во второй строке ЖК-дисплея 1. Схема в основном представляет собой счетчик/таймер.

Теперь замкните пусковые контакты, чтобы начать счет. Подсчитанное показание будет отображаться на LCD1. В зависимости от ваших требований, вы можете остановить счет в любое время, замкнув стоп-контакты после задержки. Время подсчета отображается в секундах с левой стороны и в долях секунд (в миллисекундах) с правой стороны ЖК-дисплея 1, что является промежутком времени между запуском и остановкой набора для проверки времени.

После сборки схемы поместите ее в подходящую коробку с дисплеем LCD1 и кнопкой сброса на передней панели. Разъемы пуска и останова могут быть предусмотрены на задней стороне панели для ручного управления или подключения ПЛК. Теперь набор готов к использованию для измерения времени работы реле времени, автоматических выключателей и подобных устройств.

Примечание.