Site Loader

Аппаратная ШИМ в микроконтроллере ATmega8

В этой заметке я постараюсь немного затронуть тему аппаратной ШИМ (широтно-импульсной модуляции, англ. PWM — Pulse-width modulation) в микроконтроллерах семейства AVR на примере микроконтроллера ATmega8. Классический ШИМ сигнал представляет собой цифровой сигнал, определенной постоянной частоты.

Меняться в нем может скважность — длительность состояния логической единицы в периоде сигнала. Например, на рисунке внизу показаны разные ШИМ сигналы, скважность которых увеличивается с верхнего графика к нижнему:

ШИМ совместно с RC цепочкой используется для генерации аналогового сигнала, а если позволяет частота – то я для воспроизведения звука. Мое первое столкновения с ШИМ произошло, когда я захотел плавно менять яркость мощного одноваттного светодиода. После ШИМ помогла решить проблему управления скоростью вращения двигателя постоянного тока, и управления цветом RGB светодиода.

Для демонстрации работы с ШИМ напишем программу, которая будет плавно менять яркость светодиода от нуля до максимума, а потом плавно ее снижать. То есть нам нужно сгенерировать примерно такой

ШИМ сигнал (масштаб не соблюден):

Генерировать сигнал будем аппаратными средствами микроконтроллера ATmega8. Можно конечно сгенерировать все и программно, но это не экономично и неудобно, если микроконтроллер должен выполнять что-то еще, кроме генерации ШИМ сигнала. Принципиальная схема макета:
ШИМ сигнал для светодиода
На схеме показана стандартная обвязка ATmega8. Q1 — любой pnp транзистор, способный выдержать ток 500мА, я использовал биполярный pnp транзистор ZXTN19020, так как у него очень малое сопротивление открытого канала коллектор-эмиттер, всего 18 миллиом и при токах 500ма он не будет ощутимо греться. Транзисторный ключ открывается при высоком уровне на
PB1
и пропускает через цепочку резистор R4-коллектор-эмиттер-светодиод ток, который по закону Ома равен I=5B/R4. (сопротивлением светодиода в рабочем состоянии и канала коллектор-эмиттер на транзисторе Q1 мы пренебрежем).

Зададимся, что наш светодиод во включенном состоянии будет питаться током 500мА (максимальный ток для светодиода Cree MC-E, используемого мною в этом макете, при последовательном соединении 4-х кристаллов составляет 2.8А), для этого вычислим номинал ограничительного резистора: R4=5В/0,5А=10 Ом. R3 номиналом 1 кОм. Следует не забывать про охлаждение светодиода, иначе очень быстро сгорит. Для небольших мощностей достаточно использовать радиоатор и термопасту. Теперь перейдем к написанию прошивки:

  1. #include <avr/io.h>//библиотека ввода/вывода

  2.  

  3. //Програма задержки

  4. void pause (unsigned int a)

  5. {

  6. unsigned int i;

  7. for (i=a;i>0;i--);

  8. }

  9.  

  10. //Програма инициализации ШИМ

  11. void init_pwm (void)

  12. {

  13. TCCR1A=(1<<COM1A1)|(1<<WGM10); //На выводе OC1A единица, когда OCR1A==TCNT1, восьмибитный ШИМ

  14. TCCR1B=(1<<CS10); //Делитель= /1

  15. OCR1A=0x00; //Начальная яркость нулевая

  16. }

  17.  

  18. //Основная програма

  19. int main(void)

  20. { unsigned char i;

  21.  

  22. DDRB=0x02; //Инициализация PB1 (OC1A) как выход

  23. init_pwm();

  24.  

  25. while (1)

  26. {

  27. for (i=0;i<255;i++) //Плавно повышаем яркость

  28. {OCR1A++; pause(1000);}

  29. for (i=0;i<255;i++) //Плавно понижаем яркость

  30. {OCR1A--; pause(1000);}

  31. } return 1;

  32. }


Рассмотрим приведенный выше код.
Сначала мы инициализируем ШИМ, после чего в вечном цикле постепенно увеличиваем-уменьшаем яркость светодиода.

Рассмотрим подробнее инициализацию ШИМ.
Будем использовать так называемый Phase correct PWM на таймере 1. Счетчик TCNT1 постепенно увеличивается (согласно установленному делителю), когда его содержимое становиться равным содержимому OCR1A, то на выводе OC1A в зависимости от битов

COM1A0, COM1A1 (в регистре TCCR1A), устанавливается нолик или единица. После счетчик достигает 0xFF (в зависимости от битности ШИМ) и начинает уменьшатся. Как только TCNT1 снова сравняется с OCR1A, на пине OC1A уровень меняется на противоположный. После чего счетчик достигает 0х00 и все повторяется снова.
В нашем случае COM1A1=1,COM1A0=0. И это означает, что при начале счета, на выводе OC1A устанавливается высокий уровень. При достижении счетчиком значения OCR1A при возрастании уровень на OC1A становится нулевым. А при достижении счетчиком значения OCR1A при убывании, уровень на OC1A становиться высоким, и т.д. Проще говоря: «чем больше значение OCR1A – тем больше заполнение сигнала».

Битность и режим ШИМ задается с помощью битов WGM13-WGM10 (биты WGM13,WGM12 находятся в регистре TCCR1B, а биты WGM10, WGM11 в регистре TCCR1A).

Для нашего 8-ми битного Phase correct PWM требуется, чтобы WGM10=1.

фото макета
Видео работы программы:

Скачать прошивку для ATmega8, как проект для AVR Studio 4

Пример реализации аппаратной ШИМ в несколько каналов на микроконтроллере ATmega8

Устройство задержки включения другого устройства

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Автоматика >

Устройство задержки включения другого устройства

   Изучая принцип работы RC-цепей и логических элементов, решил я перейти от теоретической части к более интересной — практической. В итоге закрепил знания и получил моральное удовлетворение от своего творения) Я постараюсь описать принцип работы отдельных узлов схемы насколько у меня это получится. Если будут какие поправки со стороны более опытных котов, — пишите в форум).

И так, начнём со схемы девайса. 

 

Также вашему вниманию представляю структурную схему К561ЛА7:

 

 Хочу сразу назвать аналоги К561ЛА7 — это микросхема CD4011A; диод 1N4001  — аналог КД243, транзистор КТ816 — аналог КТ814, КТ8121, BD612, BD614, TIP32. Схема незамысловата, однако (как обещал) поясню принцип работы отдельных ее узлов. Начнём с

RC-цепочки. Она является главным узлом, без нее ничего б не получилось. Ниже представлено ее схематичное изображение. 

Конденсатор накапливает электрические заряды, резистор контролирует их поток. В итоге получается схема, контролирующая заряд конденсатора. Электроны движутся от плюса источника питания через резистор, который контролирует их поток, на первую обкладку конденсатора. Далее электроны переходят на вторую обкладку конденсатора, то есть происходит его заряд. Пока происходит заряд конденсатора, на выходе Vвых напряжение постепенно возрастает с 0В до напряжения источника питания (ИП). Другими словами, повышение напряжения на выходе Vвых прямопропорционально уровню заряда конденсатора. Время, через которое на выходе Vвых напряжение будет равно напряжению ИП, высчитывается по формуле:

Допустим, у нас есть резистор на 2 мегаома и конденсатор на 15 микрофарад. Переводим мегаомы в омы (по системе Си): 2мОм=2 000 000 Ом. Микрофарады — в фарады: 15мкф=0,000015 Ф. Подставляем значения в формулу постоянной времени RC-цепочки и получаем: 

Т = 2 000 000 * 0,000015 = 30 (секунд). Получается, что в течение 30 секунд после подачи питающего напряжения, будет происходить заряд конденсатора. По истечении данного промежутка времени, он зарядится и на выходе Vвых установится напряжение, равное питающему. 

  Все бы хорошо. Можно на Vвых вешать какую-нибудь нагрузку, и схема готова! Но, нет. Не так всё просто. Допустим, питающее напряжение RC-цепи равно 5 В (вольт). На Vвых тоже будет 5 В. А каков же будет ток? Здесь нас выручает закон Ома. Возьмём сопротивление резистора 10кОм и напряжение 5 В. Сила тока вычисляется по формуле: 

Считаем:

I = 5/10 000 = 0,0005 (А). То есть сила тока на Vвых равна 0,0005 Ампер или 0,5 мА (миллиампер). Боюсь, таким током мало что запитаешь. И здесь на помощь приходят микросхемы стандартной логики. Их уникальность состоит в том, что на их вход можно подавать логический ноль или логическую единицу с мизерными токами (порядка трех микроампер), а на их выходе управляющий ток достаточен для подключения транзисторного ключа, к примеру. Именно так я и сделал. В своей схеме я использовал отечествуенную микросхему К561ЛА7. Она и стоит недорого, и достать нетрудно, и есть зарубежный аналог CD4011A. Функциональное её назначение — 4 независимых элемента И-НЕ. Ниже представлено схематичное изображение элемента и таблица истинности: 

Вход А Вход В Выход
Низкий уровень Низкий уровень Высокий уровень
Низкий уровень Высокий уровень Высокий уровень
Высокий уровень Низкий уровень Высокий уровень
Высокий уровень Высокий уровень Низкий уровень

   Исходя из таблицы истинности, мы понимаем следующее: если на входе А и на входе В присутствует напряжение низкого уровня, то на выходе присутствует напряжение высокого уровня и наоборот. Ну а теперь смотрим на целиковую схему в начале статьи и соображаем: на оба входа логического элемента И-НЕ по истечении времени заряда конденсатора, подаётся напряжение, равное питающему (то есть Высокий уровень). На выходе элемента — Низкий уровень. Если поставим транзистор p-n-p проводимости, то получим транзисторный ключ. А это — верный шаг, который помогает всерьёз управлять какой-нибудь нагрузкой. Однако управление другим устройством при помощи транзистора означает, что: 1). диапазон питающего напряжения нагрузки равен питающему напряжению схемы задержки включения, 2). надо учитывать максимальную рассеиваемую мощность транзистора. И дабы избежать этих двух нюансов, я поставил реле. Оно коммутирует включение/выключение другого устройства. И тут есть свои плюсы: 1). гальваническая развязка, 2). возможность подключения устройств с большим напряжением и большим током. 

   Как я говорил чуть выше, микросхема К561ЛА7 — это 4 независимых друг от друга элемента И-НЕ. Согласитесь, как-то жалко из четырёх задействовать только один логический элемент. Недолго думая, я решил задействовать второй. На оба его входа также подаётся либо лог.1, либо лог.0 с RC-цепочки, на его выходе —

светодиод HL1 (красный). В данном сучае он является сигнализатором заряда конденсатора (или сигнализирует о том, что управляемое устройство пока еще не включено). Что касается светодиода HL2 (зелёного), то он сигнализирует о питании катушки реле (или сигнализирует о том, что управляемое устройство включено). 

   Теперь вернёмся к вопросу о времени задержки включения. Значения сопротивления 10кОм или 10000 Ом, конденсатора — 2000мкФ или 0,002 Фарада. Перемножая оба числа, получаем время заряда Т = 20 секунд. В иделае реле должно сработать лишь через 20 секунд, но надо учитывать: происходит постепенное повышение напряжения на Vвых до напряжения ИП, а не скачообразное с 0В до напряжения ИП. Также надо учесть, что в микросхемах КМОП-технологии лог.0 — это практически нулевой потенциал, лог.1 — это напряжение, приближенное (или равное) питающему. Это означает, что на выходе элемента И-НЕ установитя сигнал низкого уровня, когда напряжение на Vвых ещё будет повышаться. И, как показала практика, при сопротивлении 10кОм и конденсаторе в 2000мкФ через 7 секунд на выходе И-НЕ устанавливаетя низкий уровень. Фууух, понимать-то понимаю, а доступно описать иногда проблематично. Надеюсь, вы меня поняли. 

   Таким образом, при вычислении Т (постоянной времени) мы имеем приблизительное представление смены на выходе логического элемента лог.1 на лог.0. А точное время узнаем эеспериментальным путём. Я собирал всё это дело на макетке и замерял секундомером этот самый промежуток времени. Он (как я уже говорил выше) равен 7 секундам. 

   Хочу отметить, что использованием лишь И-НЕ данная схема не ограничивается. Вполне реально использовать и инверторы сигнала («НЕ»), и элементы «ИЛИ». Я собирал из того, что было под рукой, а под рукой у меня оказалась именно К561ЛА7. НО: при использовании других логиеских элементов может потребоваться установка транзистора другой проводимости (n-p-n) и соответственно изменение его включения в схему, изменение включения реле, светодиода HL2 и диода VD1. Эти изменения надо делать, исходя из таблицы истинности того логиеского элемента, который вы будете использовать в схеме! 

   Что ещё хотелось отметить… Диапазон питающего напряжения устройства: 3 — 15 Вольт. Входной ток низкого и высокого уровней минимум 0,3мкА (по даташиту). И самое главное — практическое применение устройства. Например, вы уходите из дома и включаете сигнализацию. Но вам надо закрыть за собой дверь. Для этого нужно время. Другими словами, вам надо организовать задержку включения сигнализации. На помощь приходит данное устройство. В общем каждый может придумать своё применение сему девайсу. Поэтому оставлю это дело за вами 🙂

   Ниже вы можете найти печатную плату устройства и схему. Также представляю фото и видео работы Если что, вот ссылка на видео: https://www.youtube.com/watch?v=kgyGkrnQdag. Если будут вопросы, как всегда — в форум. Всего вам хорошего! 

 

Файлы:

Схема устройства

Архив 7Zip
Фотография

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

АНАЛОГОВЫЕ ЛИНИИ ЗАДЕРЖКИ В УСТРОЙСТВАХ НА МИКРОСХЕМАХ

Аналоговые линии задержки предназначены для передачи без искажений входного аналогового или цифрового сигнала на выход устройства с задержкой по времени.

Основное требование, предъявляемое к аналоговым линиям задержки, — передавать с входа на выход сигнал без искажений, само время задержки можно дискретно (ступенчато) менять на усмотрение потребителя.

Аналоговые линии задержки выполняют на основе LC-линий или дискретно-аналоговых устройств, в том числе приборов типа: «пожарных цепочек», с зарядовой связью и на основе переключаемых конденсаторов [21.1].

Примечание.

LC-элементы задержки обычно используют в области частот свыше ТОО кГц, зато в области звуковых частот предпочтительнее использование линий задержек, например, на основе переключаемых конденсаторов.

Ассортимент отечественных полупроводниковых аналоговых линий задержки многие годы был представлен микросхемами К593БР1, а также К528БР1 и К528БР2.

Примечание.

Первыми удачными областями практического применения аналоговых линий задержки на основе отечественных микросхем были медицинские приборы —устройства для лечения логоневроза (заикания), а также электромузыкальные инструменты—устройства электронной реверберации для имитации эха.

Микросхема К593БР1 представляла собой 8-каскадную линию задержки на приборах с зарядовой связью с восьмью отводами. Максимальное время задержки при частоте тактовых управляющих импульсов 4 кГц составляла 2 мс, минимальное (при частоте тактовых импульсов 1 МГц) — 1 икс. Микросхемы на приборах с переносом заряда серии К528БР предназначены для фильтрации, запоминания, накопления

Рис. 2hi. Эквивалентная схема микросхемы линии задержки К528БР1

Рис. 21.2. Схема включения микросхемы К528БР1

Рис. 21.3. Эквивалентная схема микросхемы линии задержки К528БР2

Рис. 21.4. Схема включения микросхемы К528БР2

Рис. 21.6. Схема последовательного включения элементов задержки микросхемы К528БР2

и преобразования во времени аналоговых сигналов, рис. 21.1—21.5 [21.1].

Микросхема К528БР1 состоит из двух 64-каскадных линий задержки с отводами от 32-го каскада в каждой линии, рис. 21.1 и рис. 21.2 [21.1]. Напряжение ее питания -24 В ±10%и+5В±10%, потребляемая мощность — до 60 мВт. Амплитуда управляющих тактовых импульсов U^-Uyj -24 В. Коэффициент усиления по напряжению 1,2—2,5. КНЛ — до 4 %. Сопротивление нагрузки не менее 100 кОм. Напряжение шумов, приведенное к входу, до 2 мВ.

Микросхема К528БР2 (КА528БР2) состоит из двух 512-каскадных линий задержки с суммарным временем задержки до 1 с при последовательном включении, рис. 21.3—21.5 [21.1]. Напряжение ее питания +15 В ±5 %, потребляемый ток — до

2.5                                мА. Амплитуда управляющих тактовых импульсов υφ1φ2 +15 в ±5%, их максимальная частота

1.5     МГц, минимальная — 10(20) кГц. Коэффициент усиления по напряжению0,7—1,8. КНЛ при уровне входного сигнала до 0,5 В до 6 %. Сопротивление нагрузки не менее 10 кОм.

Рис. 21.6. Типовая схема включения микросхемы КР1016БР1

Напряжение шумов, приведенное к входу, до 3 мВ.

Микросхема допускает последовательное включение секций.

Микросхема КР1016БР1 (прототип — микросхема ΜΝ3011 Panasonic) представляет собой линию задержки на основе коммутируемых конденсаторов и содержит свыше 10 тыс. интегральных элементов,

рис. 21.6 [21.2]. Линия задержки КР1016БР1 предназначена для использования в звукозаписывающей аппаратуре и электромузыкальных инструментах для создания звуковых эффектов и улучшения качества звучания. Она представляет собой дискретно-аналоговую линию задержки с шестью промежуточными выводами, обеспечивающими задержку на 196, 331, 597, 863, 1395, 1664 периода тактовой частоты. В отличие от микросхемы-прототипа содержит встроенный генератор тактовых сигналов. Корпус микросхемы — 2120.24-3 [21.2].

Номинальное напряжение питания микросхемы КР1016БР1 Unl=9 В ±10 % при токе до 3,5 мА; Un2=15 В ±10 % при токе до 1,5 мА. Потребляемая мощность — не более 40 мВт. Выходное напряжение низкого (высокого) уровня тактового генератора <0,4 (>1,3) В. Время задержки — 1,98—166,4 мс. Коэффициент передачи по напряжению при fc= 10 кГц 0,5— 1,2; при/с = 40—100 кГц 0,8—1,2. Максимальное входное напряжение — 1 В. Частота следования импульсов тактовых сигналов — 10—100 кГц. Минимальное сопротивление нагрузки 100 кОм. Максимальная емкость нагрузки 250 пФ. Приведенное к входу напряжение шумов — не более

1,5     мВ. Динамический диапазон — не менее 62 дБ. Коэффициент гармоник — не более 2,5 %.

Микросхема MN3011 (рис. 21.7, табл. 21.1) обеспечивает задержку на 396, 663, 1194, 1726, 2790, 3328 периода тактовой частоты, обеспечивает соотношение сигнал/шум лучше, чем 76 дБ. КНЛ линии задержки не превышает 0,4 %. Тактовая частота, определяющая (задающая) время задержки, может изменяться в пределах 10—100 кГц, что позволяет на порядок понижать время задержки по сравнению с табличными значени-

Рис. 21.7. Эквивалентная схема и цоколевка микросхемы ΜΝ3011

Рис. 2 7.8. Схема ревербератора на микросхеме ΜΝ3011

ями. Рекомендуемое напряжение питания VDD= -15 В; VGG = 16 В, сопротивление нагрузки — 56 кОм. Максимальная частота водного сигнала амплитудой до 1 В — 40 кГц.

Максимальные времена задержки сигналов с выходов микросхемы

MN3011 (КР1016БР1) при тактовой частоте 10 кГц                                                Таблица 21.1

Выход

OUT1

OUT2

OUT3

OUT4

OUT5

OUT6

Кол-во периодов тактовой частоты

396

663

1194

1726

2790

3328

Время, мс

19,8

33,1

59,7

86,3

139,5

166,4

Определение.

Электронное устройство для создания эффекта многократного отражения звуков от удаленных предметов или поверхностей называют ревербератором (устройством создания искусственного эха).

Схема такого устройства с использованием микросхемы задержки аналоговых сигналов ΜΝ3011 приведена на рис. 21.8.

При питании ревербератора от источника напряжением 15 В устройство потребляет ток 11 мА. Генератор тактовых импульсов на микросхеме DA3 ΜΝ3101 работает на частоте 15—20 кГц, обеспечивая время задержки около 100 мс. КНЛ при частоте входного сигнала 1 кГц и амплитуде 0,3 В составляет 2 % (в пределе, в зависимости от экземпляров микросхем и точности регулировки подстроечного потенциометра — до 4 %). Максимальный уровень входного сигнала 1,1 В. Частота входного сигнала — до 3 кГц.

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. — СПб.: Наука и Техника, 2013. —352 с.

РадиоКот :: Шим для начинающих

out portb, r16

 

 

Далее собственно сама программа. В ней мы делаем проверку на нажатие кнопок, и если какая-то из 2х нажата, то переходим к подпрограммам обработки нажатий, т.е. выполняем необходимое действие.

knopka:               

sbic pinb, 3                ; нажата ли кнопка выключения?

rjmp kn                      ; если нажата, то попадаем на строку сравнения счётчика, так мы узнаём включали мы свет или выключали

cpi counter, 1           ; сравнение счётчика с константой

breq wkl                    ; переход к подпрограмме включения

rcall wikl                    ; вызов подпрограммы выключения

kn:                              ; нажата ли кнопка регулировки яркости?

sbic pinb, 2               ; если да, то пропускаем следующую команду

rjmp knopka            ; т.е. выходим из цикла проверки нажатия кнопки
 

Далее следует блок чтения массива, т.к. значения яркости будем считывать именно оттуда. 

read:

ldi ZH, High(array*2)     ;загрузка начального адреса массива

ldi ZL, Low(array*2)

ldi r18, 0                            ;изменение адреса массива на нужный нам

add ZL, r17

adc ZH, r18

 

lpm                                    ; загрузка данных по адресу в регистр R0

out ocr0a, r0                   ; вывод значения в регистр сравнения,

out ocr0b, r0                   ; изменение скважности сигнала ШИМ

cpi r17, 116                     ; проверка достиг ли массив конца

breq  init

inc r17                             ; увеличиваем адрес элемента массива

                                          ; чтобы использовать следующий в нём элемент

rcall loop                         ; вызов подпрограммы простой програмной задержки

sbic pinb, 2                     ; если кнопка отпущена, то сделаем запись в EEPROM

rcall EEPROM_write     ; сделать запись настроек

rjmp knopka

 

Далее стоит подпрограмма принудительного выключения.

wikl:                         ;принудительное выключение подсветки

outi ocr0a, 0

outi ocr0b, 0          ;выключить свет

ldi counter, 1         ; запись 1 в счётчик, знак отличия режимов включения и отключения

pr:                            ; проверка отпущена ли кнопка

sbis pinb, 3

rjmp pr

rcall loop2               ; вызов програмной задержки

rjmp kn

Далее следуют блоки записи и чтения в энергонезависимую память, код взят из даташита и немного модернизирован под свои нужды, особого интереса не представляет, потому не буду его приводить здесь (можно ознакомиться в самой программе в конце статьи) После данных блоков идёт подпрограмма загрузки начального адреса массива значений яркости, после него подпрограммы програмных задержек. Ну и на последнем месте массив яркости. Таблица имеет 116 значений, уже адаптирована к восприятию (вроде бы дёргания не заметно при регулировке).

 

array:                 ; массив значений яркости (скважности)            

.db 0,1,2,3,4,5,6,6,7,8,9,10

.db 11,12,12,13,14,15,16,17, 19,20,21,23,24,26,28,30

.db 32,34,36,39,42,44,48,51,54,58,62,66,71,76,81,87

.db 93,100,106,114,122,130,139, 149, 159,170,182,195,208,223,238,255

.db 255,238,223,208,195,182,170,159, 149,139,130,122,114,106,100,93

.db 87,81,76,71,66,62,58,54, 51,48,44,42,39,36,34,32

.db 30,28,26,24,23,21,20,19,17,16,15,14,13,12,12,11

.db 10,9,9,8,7,6,6,5

 

Вот и вся программа, она собственно довольно примитивная, рассчитана на новичков в программировании. За код не ругайте, программистом не был никогда и сейчас им не являюсь.

Часть 3. Схема и готовое устройство.

Как было сказано выше, устройство делалось для управления подсветкой ЖК монитора. В имеющемся мониторе умер инвертор, 2 лампы и что самое нехорошее, отсутствовали ВСЕ сигналы управления инвертором, ни яркости ни выключения отключения не было. Так что решено было сделать своё. В начальной версии кнопки отключения не было, так монитор и отправился к владельцу (это было безвозмездное ремонтирование, в целях обучения). Вместо ламп были применены светодиодные ленты, 2 штуки, потребление одной ленты составило 500ма (точнее отрезков ленты определённой длины). Из этого следует, что в МК будут подключены управляющие транзисторы. Питание их осуществляется от штатного источника напряжения монитора (в моей ленте применяется параллельное соединение групп последовательно соединённых по три штуки светодиодов, это для ленты на 12 вольт, группы по 3 светодиода имеют свой ограничитель тока — резистор, потом источник тока ленте не нужен). Сама схема:

 

Печатная плата разрабатывалась для крепление на штатное место инвертора, потому в размере не стеснялся. Вид платы:

 

 

Полевые транзисторы взяты с материнской платы, N канальные. Контроллер использовался в корпусе SO8W (он пошире чем обычный SO).  Резисторы в затворах для защиты контроллера и компенсация возбуждения на высоких частотах (на печатной плате проводники от управляющей ножки МК до затвора транзистора должны быть минимальной длины). Резисторы с затвора на землю для исключения самооткрывания транзисторов. Конденсаторы на 100n обычные блокировочные, электролиты на 100мкф. Можно ещё добавить подтяжку вывода Reset к плюсу питания. Так же, если подключать светодиоды непосредственно к выводу МК, то сигнал ШИМ нужно сглаживать RC цепью. Штырьки на печатной плате сделаны для удобства внутрисхемного программирования.

Несколько фото на последок:

 

 

 

 

 

 

Простое реле времени с задержкой включения своими руками

Здравствуйте уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Совсем недавно возникла необходимость в реле времени с задержкой включения, через которое планировалось питать вытяжные вентиляторы в туалете и ванной комнате. Идея заключалась в том, чтобы зря не гонять вентиляторы если находишься в указанных помещениях менее минуты: здесь и экономия электроэнергии и меньший износ деталей вентилятора.

Вытяжной вентилятор

Покупать реле выходило дороговато, а в интернете схему с нужными параметрами не нашел. Поэтому пришлось заняться разработкой схемы реле времени самостоятельно, после чего на свет родилась вот такая простенькая конструкция. Причем такое реле может собрать любой начинающий радиолюбитель всего за один день.

Реле времени

Внимание! Эта конструкция имеет бестрансформаторное питание от сети переменного тока. Собирая ее, обращайте особое внимание на соблюдение техники безопасности при работе с электроустановками.

1. Принципиальная схема реле времени с задержкой включения.

Реле времени содержит 12 деталей и состоит из двух частей: узла питания и узла реле времени.

Узел реле времени собран на интегральном таймере DA1 и реле KL1. Если узел питания убрать, то узел реле времени можно использовать для включения нагрузки на напряжение питания 12 Вольт, например, включение магнитолы, света или подсветки в салоне автомобиля.

Устройство работает так: при включении выключателя SA1 запускается счетчик таймера DA1 и с этого момента начинается отчет времени задержки, по истечении которого на выходе таймера DA1 формируется сигнал, включающий реле KL1, которое своими контактами KL1.1 включает вытяжной вентилятор.

Схема реле времени с задержкой включения

Узел питания собран по бестрансформаторной схеме с гасящим конденсатором С3. Резистор R2 служит для ускорения процесса разрядки конденсатора С3 при выключении устройства. Напряжение после конденсатора С3 выпрямляется диодами VD4 и VD5 и стабилизируется стабилитроном VD3. Конденсатором С2 сглаживаются пульсации выходного напряжения, которое составляет 12 Вольт.

На интегральном таймере NE555 (отечественный аналог КР1006ВИ1) собран узел задержки включения реле. Узел задержки представляет схему одновибратора, управляемого по цепи питания.

В момент подачи питания таймер DA1 начинает отчет времени, по истечении которого на выходе (вывод №3) формируется положительный импульс выходного напряжения, включающий реле KL1, которое замыканием своих контактов KL1.1 подает питание на вытяжной вентилятор.

За счет того, что таймер NE555 обеспечивает на выходе ток нагрузки до 200mA, не пришлось устанавливать транзистор для управления выходным реле KL1.

Время задержки включения реле задается емкостью электролитического конденсатора С1 и величиной сопротивления резистора R1. При указных номиналах этих деталей на принципиальной схеме время задержки составляет 70 секунд.

Диод VD1 устраняет влияние возможных выбросов напряжения питания таймера в течение отчета времени задержки, а диод VD2 служит для надежного срабатывания реле KL1. Время задержки в секундах рассчитывается по формуле: Т = 1,1*R1*C1.

2. Конструкция и детали.

Все детали реле времени размещены на печатной плате размерами 84х29 мм, которая вмонтирована в корпус вентилятора.

Реле времени вмонтированое в вытяжной вентилятор

Печатная плата рассчитана на установку постоянных резисторов типа МЛТ или на аналогичные импортные. Времязадающий резистор R1 составлен из резисторов 1МОм и 510 кОм мощностью по 0,125 Вт и включенных последовательно. Резистор R2 мощностью 0,5 Вт и сопротивлением 470 кОм.

Постоянный конденсатор С3 может быть емкостью от 0,68 до 1,0 микрофарад и напряжением не менее 400В. Времязадающий электролитический конденсатор С1 емкостью 47 микрофарад и напряжением 15В, а С2 емкостью 220 микрофарад и напряжением не менее 25 Вольт.

В конструкции использованы импортные диоды типа 1N4007. Можно устанавливать любые выпрямительные диоды, рассчитанные на ток 1 Ампер и напряжение не менее 300 Вольт. Стабилитрон VD3 с напряжением стабилизации 12 В. Обмотка реле KL1 на напряжение 12 В, а контакты KL1.1 должны коммутировать напряжение 220 В.

Печатная плата реле времени

Печатная плата реле времени со стороны дорожек

Расположение деталей на печатной плате

При исправных деталях и правильном монтаже реле времени начинает работать сразу и в налаживании не нуждается. Реле подключается параллельно лампе туалета или ванной комнаты в точках 1 и 2, указанных на схеме. Чтобы в процессе налаживания схемы не ждать полторы минуты, уменьшите сопротивление резистора R1 до 100 кОм.

Вы можете сделать свой чертеж печатной платы, используя материал этого видеоролика, в котором показан процесс, начиная от компоновки деталей на плате и заканчивая рисованием дорожек. Посмотрев этот видеоролик, Вы сможете составить чертеж печатной платы практически для любой конструкции такой сложности.

В этом ролике показан процесс подготовки печатной платы: сверление отверстий, нанесение рисунка дорожек, травление дорожек. Далее идет распайка деталей на плату и монтаж реле времени в корпус вытяжного вентилятора.

Как Вы уже поняли, это реле времени с задержкой включения универсально, и поэтому его можно приспособить под любые нужды. Также можно ознакомиться со схемой и конструкцией реле времени с задержкой выключения, материал которой для публикации на странице сайте предоставил один из читателей.

Удачи!

Литература: Коломбет Е. А. Таймеры. 1983г.

простая схема включения и выключения своими руками

Давно искал какое то простое устройство, чтобы ограничить время работы различных приборов. Таймеров продается много, в том же Китае, с реле и всякими опциями. Даже купил один такой, но хотелось простоты. И попался мне на глаза вот этот — C005.
Размеры платки 12 на 12 миллиметров.Информации по таймеру не так много, но кое что нашел и кратко здесь приведу. Напряжение питания от 2 до 5 вольт. Ток на выходе до 30мА. Ток потребления в ждущем режиме зафиксировать не удалось. В работе примерно 120 мкА. Вариант схемы включения.
Время задается внешним резистором Rt. Работает просто, управляется TTL уровнями. Запускается спадом (переход 1-0) на входе запуска — Trigger. Процесс запуска сопровождается появлением низкого уровня на выходе — Out, а после отработки заданного времени возвращается к высокому состоянию. В процессе работы состояния входа запуска на время таймера не влияет, он не перезапускается и отрабатывает заданное время. Даже сохранение низкого уровня на входе запуска, после отработки заданного времени, вновь таймер не запускает. Зависимость времени от сопротивления представлена в таблице.
От напряжения питания время немного меняется. Максимальное время примерно 2 часа. Таблица довольно точно соответствует действительности, проверил с несколькими сопротивлениями. На плате есть еще два контакта обозначенные как P1 и P2. Если замкнуть P1, то время увеличится в 8 раз, если P2 в 64 раза и если оба то 512 раз. Это, как не сложно подсчитать, около 40 дней.
Несколько слов для чего хочу использовать. Первым делом хочу ограничить время работы уличного самодельного прожектора на даче. Для управления купил радиопульт. В блоке управления там есть реле и в принципе можно прожектор подключить к нему напрямую, но я же хотел ограничить время работы. Вдруг кто забудет выключить. Так же некоторая защита от случайного срабатывания.
Схема примерно будет такая.

Дополнительная информация


В заключение хочу сказать, что за такие деньги таймер очень хорош. Минимум навесных деталей и широкий временной диапазон. Вариантов использования можно придумать разных, каждый решает сам.
Из минусов — контакты покрыты какой то гадостью и не паяются, пришлось чистить шкуркой.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *