AVT2749.pdf
(
371 KB
)
Pobierz
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd">
H
HH
HH
Projekty AVT
Na łamach EdW ukazało się już kilka regula−
torów jasności żarówek. Niektóre były zbudo−
wane z użyciem „zwykłych” elementów, inne,
jak ten opisany w niniejszym artykule, oparte
były o mikroprocesory. Każdy z nich miał
swoje zalety i wady. Budując ten regulator,
starałem się oczywiście, by miał jak najwięcej
zalet, czyli maksymalną liczbę funkcji przy
minimalnej komplikacji układu. Na ile udało
mi się to osiągnąć – zapraszam do dalszej lek−
tury.
Charakterystyka i funkcje tego układu
wyglądają następująco:
•
Płynne i niezależne sterowanie jasnością
czterech lamp.
•
Włączanie/wyłączanie naraz wszystkich
czterech lamp.
•
Zwiększanie/zmniejszanie
•
Zarezerwowano także dodatkowy bajt
w pamięci EEPROM, który przechowuje
informację o stanie przekaźnika sterujące−
go oświetleniem głównym. Potrzebę prze−
chowywania takiej informacji wyjaśnię
w dalszej części artykułu.
•
Urządzenie posiada także funkcję automa−
tycznego ściemniania lamp − Timer Fader.
Po jej włączeniu lampy(a) zaczynają
powoli gasnąć od zadanej jasności do cał−
kowitego zaciemnienia. Funkcja ta pomo−
że spokojnie zasnąć np. małemu dziecku.
Czas wygaszania lamp zależy od począt−
kowej jasności. Dla maksymalnej jasności
początkowej wynosi około 20min. Czas
ten można w bardzo prosty sposób zmienić
poprzez zmianę jednej linijki w programie.
Urządzenie w moim pokoju steruje żyran−
dolem na suficie oraz czterema lampkami
umieszczonymi w rogach pokoju. Daje to
mnóstwo możliwości naświetlenia, a dzięki
profilom można natychmiastowo zmieniać
wymagany rodzaj oświetlenia.
Program napisany został w BASCOM−AVR
i zajmuje całą pamięć użytego mikroproceso−
ra (2048B). Kod źródłowy i plik wsadowy
można ściągnąć ze strony internetowej EdW
z działu Download/Programy do projektów.
Opis układu
Układ reguluje moc dostarczaną do żarówek
za pomocą sterowania fazowego. W tym przy−
padku redukcja mocy polega na opóźnionym
włączaniu triaka po przejściu napięcia sieci
przez zero. Im opóźnienie to jest większe, tym
mniejsza moc dostarczana jest do żarówek.
Ideę takiej regulacji przedstawia
rysunek 1
.
Jasne pola pod sinusoidą to czas, gdy żarów−
ka nie świeci, czerwone – gdy świeci. Taka
regulacja przypomina regulację PWM, tylko
tu dodatkowo trzeba jeszcze synchronizować
działanie układu z chwilowym napięciem
jasności
wszystkich lamp jednocześnie.
•
Dodatkowy przekaźnik do sterowania
włącz/wyłącz głównego oświetlenia. W tym
obwodzie można stosować popularne ener−
gooszczędne świetlówki kompaktowe.
•
Współpraca z dowolnym pilotem RC−5.
Urządzenie „uczy się” komend dowolnych
przycisków pilota.
•
Możliwość zapisania dziesięciu własnych
profili jasności świecenia. Jasność każdej
żarówki zapisywana jest oddzielnie.
•
Obsługa urządzenia możliwa jest także
poprzez trójprzyciskową klawiaturę.
•
O stanie, w jakim znajduje się urządzenie,
informuje nas pięć diod LED.
•
Wszystkie profile, a także adres i komendy
pilota przechowywane są w pamięci
EEPROM. Oznacza to, że po zaniku napię−
cia w sieci nasze profile nie znikną oraz to,
że wystarczy tylko raz zarejestrować pilota.
Rys. 1 Fazowa regulacja mocy
Projekty AVT
w sieci. Wszystko dlatego, że napięcie w sieci
jest sinusoidą, gdyby było np. falą prostokąt−
ną, taka synchronizacja byłaby zbędna.
Całe urządzenie zostało podzielone na
dwie części – sterującą i zasilająco−wykonaw−
czą.
Rysunek 2
przedstawia schemat ideowy
sterownika. Sercem układu jest procesor typu
AT90S2313 pracujący z kwarcem o częstotli−
wości 10MHz. Przyciski S1..S3 tworzą kla−
wiaturę, dzięki której możliwe jest sterowanie
układem bez pilota. Na temat funkcji S1..S3,
a także o D1..D5 napisano w śródtytule
Obsługa
. Rezystor R11 wraz z kondensatorem
C8 tworzą filtr zasilający odbiornik podczer−
wieni TFMS5360. Kondensator C9 dodano po
testach pierwszego modelu − nie jest on
potrzebny do prawidłowego resetowania
układu po włączeniu napięcia zasilania, gdyż
procesory AVR mają wbudowane układy
zapewniające prawidłowy start. Jest on nato−
miast potrzebny do blokowania końcówki
RESET, gdyż okazało się, że układ potrafił
zresetować się samoczynnie przy włącza−
niu/wyłączaniu światła. Kondensatorek ten
nie dopuszcza do takiej sytuacji.
Złącze CON1 służy do połączenia sterow−
nika z płytką wykonawczą. Elementy C3, C4
blokują napięcie zasilania.
Przejdźmy teraz do
rysunku 3
, na którym
widoczny jest schemat ideowy części zasilają−
co−wykonawczej. Elementy TR1, BR1, D1,
C1...C4 oraz U1 tworzą typowy zasilacz sta−
bilizowany o napięciu 5V. Wyjaśnienia
wymaga tylko zastosowanie diody D1. Otóż
dzięki niej w momencie zbliżania się napięcia
sieci do zera tranzystor T1 zostaje zatkany.
Czas zatkania tego tranzystora wynosił w
modelu około 600µs. Dzięki temu procesor
„wie”, kiedy napięcie w sieci przechodzi
przez zero. Złącze CON1 służy do podłącze−
nia napięcia zasilania z sieci.
Optotriaki Q1..Q4 oraz triaki Q5..Q8 wraz
z rezystorami R3..R14 tworzą część wyko−
nawczą zasilającą lampy. Zastosowane opto−
triaki nie posiadają oczywiście obwodów włą−
czania przy zerze w sieci. Tranzystor T2 ste−
ruje przekaźnikiem do załączania głównego
oświetlenia. W tym obwodzie zdecydowałem
się na użycie przekaźnika z tego względu, iż
umożliwia on sterowanie oświetlaniem także
za pomocą klasycznego przełącznika. Nie
musimy rezygnować więc z włącznika światła
głównego, do którego wszyscy są przyzwy−
czaili.
Rysunek 4
Rys. 2 Schemat ideowy sterownika
Rys. 3 Schemat ideowy układu wykonawczego
pokazuje, jak dołączyć
typowy wyłącznik do urządzenia,
podobne połączenia stosowane są
często np. na klatkach schodowych.
Złącze CON7 służy do połączenia
tej części ze sterownikiem.
Składa się on z wielu podprogramów, co na
początku może wydać się dziwne. Jednak taki
podział programu pozwolił na zmieszczenie
go w pamięci ‘2313. Kod źródłowy wzboga−
cony jest komentarzami, dzięki czemu nie
powinno być większych problemów z jego
zrozumieniem.
Podstawą działania układu są bardzo czę−
ste przerwania od Timera1. Procesor skacze
Rys. 4 Sposób dołączenia włącznika
światła do układu
Program sterujący
Jak już pisałem we wstępie, program
został napisany w Bascomie AVR.
Projekty AVT
do podprogramu obsługi tych przerwań co
około 100µs, co daje mniej więcej 100 kro−
ków regulacji jasności. Podprogram ten
przedstawia
Listing 1
. Zmienna
Licznik
odli−
cza, ile czasu upłynęło od przejścia napięcia
sieci przez zero. Natomiast czterobajtowa
tablica
Lmram
aktualnej jasności każdej lampy. Dodatkowo
w podprogramie tym sprawdzany jest stan
końcówki PD.6, do której jest dołączony tran−
zystor T1. Jeśli stan tej końcówki wynosi „1”,
to
Licznik
zostaje wyzerowana, a lampy
wygaszone. Pomocą w zrozumieniu tego frag−
mentu jest
rysunek 5
, na którym widoczny
przechowuje informację o
Listing 1
Inttim1:
Portd.0 = Onofflmgl.0
'zświecenie/gaszenie lampy głównej
Timer1 = 64566
'timer1 liczy 970 cykli zegara, czyli
'przerwanie co około 97us
If Licznik >= 50 Then
$asm
sbic pind, 6
Rys. 5 Wyjaśnienie działania układu
'sprawdzaj stan końcówki PIND6, jeśli jest
'równa 1, to
$end Asm
Gosub Zero
jest w dużym powiększeniu (w stosunku
do Rys.1) moment przechodzenia napię−
cia sieci przez zero. Kolejne zapalenie
lamp nastąpi po czasie wyznaczonym
przez
Lmram.
Bajt
Onoffall
decyduje o
tym, czy lampy mają być zapalane, czy
też nie, natomiast bajt
Onofflmgl
decy−
duje o stanie przekaźnika sterującego
oświetleniem głównym. Ten ostatni po
każdej zmianie jest zapamiętywany w
pamięci EEPROM. Chodzi przy tym o
to, że lampa dołączona do przekaźnika
może być zapalana i gaszona za jego
pomocą lub też za pomocą klasycznego
włącznika umieszczonego w puszce.
Jeśli np. w nocy lub podczas naszej nie−
obecności wyłączono by na chwilę
napięcie w sieci, to istnieje 50% szans,
że po powrocie tego napięcia światło
byłoby niepotrzebnie zapalone. Wpisa−
nie do pamięci EEPROM ostatniego
stanu przekaźnika zapobiega takiej sytu−
acji. Zmienne takie jak
Onoffall
czy
Onofflmgl
przyjmują tak naprawdę tylko
wartości bitowe, w ich przypadku 0 lub
255. Po co więc takie marnowanie
pamięci RAM? Otóż wynika to z proste−
go faktu: operacje na liczbach 8−bito−
wych są dla naszego µP znacznie prost−
sze, a co najważniejsze, wymagają
znacznie mniej pamięci FLASH. Gdyby
wszystkie zmienne podobne do
Onoffall
i
Onofflmgl
zmienić na bity, zyskaliby−
śmy trochę wolnej pamięci RAM (co i
tak nic nie zmienia), ale program nijak
nie zmieściłby się w naszym ‘2313.
Zwróćmy jeszcze uwagę na
Listing 2
,
na którym przedstawiono fragment kodu
odpowiedzialny za sprawdzanie, czy
adres i odebrana komenda z pilota to
jedna z wcześniej zapisanych. Jeśli tak,
to procesor podejmuje stosowne kroki.
Przykładowo, jeśli zostanie wciśnięty
przycisk o numerze 7...16, czyli jeden z
przycisków profili, program obliczy
adres dla pamięci EEPROM, pod któ−
rym ma zostać zapisany dany profil.
Zapis do EEPROM nie nastąpi jednak
od razu, za pewne opóźnienie odpowie−
'skocz do podprogramu Zero
End If
Incr Licznik
If Onoffall = 255 Then 'jeśli zezwolenie_globalne_na_włączanie_lamp = 1, to
If Licznik > Lmram(1) Then Reset Portd.5
'}
If Licznik > Lmram(2) Then Reset Portd.4
' } zapalaj odpowiednio lampy do wartości
'tablicy Lmram
If Licznik > Lmram(3) Then Reset Portd.3
'}
If Licznik > Lmram(4) Then Reset Portd.1
'}
End If
Return
(......)
Zero:
Licznik = 1
'przy każdym przechodzeniu napięcia sieci
'przez zero zeruj licznik i
Portd = Portd Or &B1111110
'wygaś wszystkie 4 lampy
Incr Timefader
Return
Listing 2
If Address = Eaddress Then 'jeśli adres pilota dobry
For Nextlm = 1 To 16 'szesnastokrotnie
If Command = Epamiec(nextlm) Then 'sprawdzanie komend przycisków pilota
Select Case Nextlm
Case 1 : Gosub Incrktora 'Incr Która
Case 2 : Gosub Setupbit 'przycisk Up
Case 3 : Gosub Setdownbit 'przycisk Down
Case 4 : If Kod = 0 Then 'po to, by jednokrotnie zmienić stan onofflmgl
'przy jednokrotnym naciśnięciu przycisku pilota
Onofflmgl = Not Onofflmgl
Eonofflmgl = Onofflmgl
Gosub Setkod
End If
Case 5 : If Kod = 0 Then 'po to by jednokrotnie zmienić stan onoffall przy
'jednokrotnym naciśnięciu przycisku pilota
Onoffall = Not Onoffall
Gosub Setkod
End If
Case 6 : If Kod = 0 Then 'po to, by jednokrotnie zmienić stan DDRB.7
'przy jednokrotnym naciśnięciu przycisku pilota
Ddrb.7 = Not Ddrb.7 'przełączanie PORTD.7 jako we. lub
'wy. co daje włączanie i wyłączanie Timer Fadera
Gosub Setkod
End If
Case Is >= 7 :
Incr X 'zwiększanie zmiennej X
Adr = Nextlm '}obliczanie adresu dla pamięci eeprom]
Shift Adr , Left , 2
If X = 10 Then 'po ok 1s przyciskania klawisza
For Digit = 1 To 4
Writeeeprom Lmram(digit) , Adr 'zapis do eeprom
'wartości jasności lamp danego profilu
Gosub Waitms50 'czas dla EEPROMa na zapis
Incr Adr
Next Digit
Gosub Mrugnij
Pomocbit3 = 0
Else
Pomocbit3 = 255 'blokowanie odczytu z EEPROM jeśli
'przycisk jest trzymany
End If
End Select
End If
Next Nextlm
(........)
End If
Projekty AVT
dzialna jest zmienna
X
. Wpisanie nowych
danych profilu następuje dopiero po około 1s
trzymania klawisza na pilocie. Jeśli jednak
przycisk nie będzie trzymany na tyle długo,
by
X
osiągnął wartość 10, do pamięci
EEPROM nic nowego nie zostanie zapisane.
Wywoła to odwrotny skutek, tzn. tym razem
dane zostaną odczytane z EEPROM (w dal−
szej części kodu) i zapisane w tablicy
Lmram
.
Podsumujmy: jeśli przycisk danego profilu
został naciśnięty raz, dane zostaną odczytane
z pamięci EEPROM i wpisane do tablicy
Lmaram
. Jeśli jednak trzymamy przycisk dłu−
żej niż 1s, to nowe dane jasności poszczegól−
nych lamp zostaną zapisane w danym profilu.
Pozostała część programu zajmuje się
odczytywaniem stanu klawiatury i sczytywa−
niem danych z pilota, a także odpowiednim
zapalaniem diod D1...D4.
lampach i przekaźniku zbyt mocno
się nie nagrzewał.
Po
dokładnym sprawdzeniu
poprawności montażu można przy−
stąpić do włączenia układu do sieci,
należy przy tym zachować szcze−
gólną ostrożność
. Przed włożeniem
do podstawki mikroprocesora warto
sprawdzić, czy między jego 10 a 20
pinem napięcie wynosi 5V. Jeśli tak
jest, wyłączamy zasilanie i wkłada−
my µP w podstawkę U1. Jeśli
wszystko zamontowaliśmy poprawnie, to po
ponownym włączeniu układu do sieci powinna
zaświecić się dioda D1. Naciskanie przycisku
S3 (Next) powodować będzie zapalanie kolej−
nych LED−ów.
Moc żarówek sterowanych triakami może
dochodzić do 150W bez konieczności stoso−
wania radiatora. Jeśli ktoś jednak będzie
chciał niewielki zamontować, podkreślam
konieczność zastosowania podkładek izolują−
cych pod wszystkie triaki.
Rys. 6 Schemat montażowy sterownika
Rys. 7 Schemat montażowy układu
wykonawczego
Montaż i uruchomienie
Montaż układu przeprowadzamy na płytkach
drukowanych, widocznych na
rysunkach 6
i
7
.
W przypadku płytki sterownika należy w pier−
wszej kolejności wlutować zworki w miejsce
rezystora R4, a także jedną zworkę oznaczoną
Z. Resztę elementów na obydwu płytkach
montujemy w typowy sposób, dla własnej
wygody zaczynając od elementów najmniej−
szych. Układ modelowy umieszczono w obu−
dowie Z−46, dla której została przygotowana
płyta czołowa widoczna na
rysunku 8
. Na
papier z nadrukiem warto nakleić folię samo−
przylepną, co zabezpieczy go przed zabrudze−
niem. Przypominam też o konieczności
wycięcia otworku dla układu U2.
Na koniec, jeśli mamy już odpowiednio
przygotowaną obudowę, łączymy przewoda−
mi obydwie płytki. Można to wykonać za
pomocą specjalnej złączki lub, tak jak w mo−
delu, lutując przewody do goldpinów. Zwróć−
my uwagę na odpowiednią kolejność przewo−
dów, która została zaznaczona na płytkach.
Następnie łączymy przewodami elementy
D1...D4, S1...S3, a także układ U2, który
został przyklejony klejem na ciepło do obudo−
wy. Do stabilizatora 7805 należy przykręcić
kawałeczek blaszki, by przy włączonych
Obsługa
Na początku omówię funkcję diod LED,
a także przycisków S1...S3. Każda dioda LED
odpowiada jednej lampie, tzn. jeśli świeci się
D1, to za pomocą przycisków Up i Down
możemy zmieniać jasność lampy pierwszej,
jeśli D2 – drugiej itd. Jeśli dojdziemy jednak
do zaświecenia diody D4, następne wciśnięcie
Next spowoduje zaświecenie wszystkich
LED−ów. Jest to tryb, w którym możemy ste−
rować jasnością wszystkich lamp jednocześ−
nie, tzn. bieżąca jasność każdej lampy jest
zmieniana proporcjonalnie do czasu naciska−
nia przycisków Up i Down. Kolejne wciśnię−
cie Next da w efekcie wygaszenie wszystkich
LED−ów. Tryb ten służy do zaświecania i ga−
szenia sterowanych lamp, a także tej podłą−
czonej do przekaźnika. Zaświecania i gasze−
nia dokonujemy przyciskami Up i Down.
Kolejne wciśnięcie Next spowoduje zaświe−
cenie diody D1, czyli powrót do stanu począt−
kowego. Układ może być pozostawiony oczy−
wiście w dowolnym trybie.
Jeśli dysponujemy pilotem, możemy przy−
Rys. 8 Płyta czołowa (skala 50%)
Projekty AVT
stąpić do nauczenia układu reagowania na
odpowiednie komendy. W tym celu należy
włączyć zasilanie układu, trzymając wciśnięty
przycisk S1 (Down), tym razem podobnie jak
poprzednio zaświeci się dioda D1 i układ
będzie czekał na komendy pilota. Wciskamy
następnie wybrane przyciski na pilocie w na−
stępującej kolejności: Next; Up; Down;
włącz./wył. − sterowane lampy; włącz./wył. −
lampa główna; Timer Fader; dziesięć przycis−
ków profili. Zapamiętywanie przez układ
kolejnych komend będzie sygnalizowane
mignięciem diody D1. Po tym procesie adres
i komendy naszego pilota zostaną zapamięta−
ne w pamięci EEPROM. Nie musimy zapa−
miętywać wszystkich 16 przycisków, jeśli
wystarczą nam np. 4 profile, proces ten koń−
czymy po wciśnięciu 10 przycisku. Następnie
należy ponownie wyłączyć na chwilkę zasila−
nie i ponownie je włączyć, tym razem nor−
malnie, czyli już bez trzymania przycisku
Down. Teraz możemy sterować układem
także za pomocą pilota. Rola przycisków
Next, Up i Down jest prawie identyczna jak
dla klawiatury, z tą różnicą, że do zaświecania
i gaszenia lamp mamy oddzielne przyciski na
pilocie. Funkcję Timer Fader możemy włą−
czyć/wyłączyć w dowolnym momencie.
Funkcja ta będzie działała na tę lampę, której
dioda będzie zaświecona. Jeśli chcemy, by
wszystkie lampy były powoli wygaszane,
musimy ustawić tryb, w którym świecą się
wszystkie diody. Ustawione profile zapamię−
tujemy w dowolnym momencie poprzez dłuż−
sze przytrzymanie jednego z przycisków pro−
fili na pilocie. Zapamiętanie będzie zasygnali−
zowane mrugnięciem diody D1. Zapamiętane
profile wywołujemy poprzez zwyczajne naci−
skanie odpowiednich przycisków. Funkcja
profili jest bardzo przydatna, w praktyce oka−
zuje się bowiem, że zmiany oświetlenia doko−
nywane są najczęściej właśnie poprzez wywo−
ływanie odpowiednich profili. Jest to bardzo
wygodne.
w łagodny budzik. Normalnie, gdy funkcja
automatycznego ściemnienia jest nieaktywna,
PB.7 jest wejściem „pływającym”. Poprzez
rezystor R13 zostaje podciągnięte do plusa
zasilania. Jednak wciśnięcie odpowiedniego
przycisku na pilocie zmienia bit DDRB.7,
a tym samym ustawia PB.7 jako wyjście. Tym
razem na PB.7 pojawi się masa. Program
sprawdza w podprogramie pętli głównej stan
bitu PinB.7 i jeśli jest w nim „0”, uaktywnia
Timer Fader. Z tego wynika więc, że włącze−
nia funkcji Timer Fader można dokonać rów−
nież poprzez zwarcie końcówki PB.7 do
masy. Jeśli ktoś nie posiada pilota, może uru−
chamiać tę funkcje poprzez np. dodatkowy
przełącznik. Idąc dalej, możemy zmienić
jedną linijkę w podprogramie
Timefadsub
(
Gosub Setdownbit
na
Gosub Setupbit
), by
uzyskać efekt odwrotny tzn. powolnego rozja−
śniania światła. Podłączając do PB.7 poprzez
tranzystorek NPN z otwartym kolektorem
wyjście budzika, możemy stać się posiadacza−
mi układu, który będzie nas dodatkowo budził
łagodnie rozjaśnianym światłem. Dobrze by
było tak zgrać układy, by dźwięk budzenia
odzywał się wtedy, gdy lampy będą już lekko
rozjaśnione.
Możliwości zmian
i rozbudowy
Jeżeli ktoś nie ma potrzeby sterowania aż
czterema lampami, może nie montować
wszystkich triaków i optotriaków. W takim
wypadku można zmienić fragment kodu pro−
gramu tak, by „omijał” niewykorzystane
lampy. Zmiana taka nie jest konieczna, jednak
da większą wygodę obsługi. Podpowiem
więc, że wystarczy dokonać drobnych zmian
w podprogramie
Selectora
, a także skrócić
cykl licznika
Ktora.
Dzięki nieco dziwnemu sterowaniu włą−
czaniem i wyłączaniem funkcji Timer Fader,
możemy w prosty sposób zmienić układ
Uwaga! Podczas użytkowania przyrzą−
du w jego obwodach mogą wystąpić na−
pięcia groźne dla życia i zdrowia. Osoby
niepełnoletnie mogą wykonać i przete−
stować przyrząd wyłącznie pod opieką
wykwalifikowanych opiekunów.
Wykaz elementów
Płytka sterownika
Płytka układu wykonawczego
Ω
Ω
Ω
Ω
!!"#
!
µ
#$%
!#$&
!!#
!'
µ
#$%
!(
µ
#$%
)*++"
,, -,&&
, -,&&
. /0(12"3&4
. 0#51
66
7 58
!9:3"
11"+;&<=
"++>
"">,6-
"-,&&
"-,&&
Ω
Ω
Ω
Ω
Ω
!
µ
#$%
!
µ
#$%
!! #$&
)*++"
, :
, :'
? &/
00 ?!'
. '
@@59!
@@' ?0
66
!9:3"
!9:!9: +;A=B/
!9:+;A=B/
- "C5()$%
001$
9B=D
Kamil Kozłowski
Rafał Mankiewicz
&"""++*"++;>>E" >>/%0>>/%0(
Plik z chomika:
balart
Inne pliki z tego folderu:
AVT434.pdf
(354 KB)
AVT5375.pdf
(10227 KB)
AVT-1633.pdf
(5967 KB)
AVT-5118_cz1.pdf
(4814 KB)
AVT1525.pdf
(3791 KB)
Inne foldery tego chomika:
Katalog tranzystorów biopolarnych
Projekty
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin