Привет, друзья! Предлагаю вам очень полезный Универсальный таймер-реле задержки включения.
Для чего он нужен? Немного теории
Самый большой процент отказов электронного оборудования происходит при резких скачках напряжения, то есть в тот момент, когда напряжение пропадет и через секунду восстановится. В электронике возникают переходные процессы, и любимый дивайс выходит из строя. В наше текущее кризисное время ремонтировать технику очень накладно. В холодильниках, например, часто используются позисторные реле запуска компрессора и при резких включениях - выключениях запускающий позистор не успевает остыть, и компрессор начинает греться, не запускаясь, циклически щелкая реле защиты. Я даже не представляю, как можно компрессор вывести из этого состояния, иначе как не выключив холодильник из розетки минут на пять. А если не выключите - то велик риск выхода компрессора из строя. А там светит его замена с закачкой фреона, и прочими далекими от электроники дорогими вещами.
В сети миллиард схем реле отложенного включения, есть отличные готовые промышленные реле на DIN рейку, но, блин, электронщик я или нет? Тем более схемы в сети мне не понравились - они бестрансформаторные, опасные, защита отсутствует. Беглым взглядом посмотрев их, увидел, что варисторы НИКТО не ставят, горе схемотехники подключают управляющие симисторы напрямую к двигателям. Так категорически делать нельзя, ибо двигатель – индуктивная нагрузка, и при его отключении от сети возникают выбросы под пару киловольт, что не лучшим образом сказывается на симисторе и надежности схемы в целом.
Короче, деталей дома много, руки чешутся чего-нибудь этакое спаять и запрограммировать. А тут еще у холодильника компрессор заклинил. Я его расклинил, нарисовал схему, вытравил плату, запрограммировал ATTINY13 и собрал свой вариант.
Кстати, холодильник с расклинившим компрессором уже почти год отлично работает с этим таймером.
Дальше разжевывать буду все довольно детально, крутые электронщики могут не читать.
В чем достоинства и недостатки моего таймера?
Вот его характеристики:
• Микропроцессорное управление, с программируемым запуском после подачи питания
• Диапазон задержки включения - 0-10 минут с шагом 1 минута
• Управление нагрузкой – симистор, а не реле, мощность нагрузки зависит только от симистора. Об этом читайте ниже
• Программирование задержки - удобное, двумя кнопочками
• Защита от повышенного напряжения, задается исключительно напряжением срабатывания защитного варистора. Об этом тоже ниже
• Современная элементарная база
• Полная гальваническая развязка управляющей части от высоковольтной
• Открытый исходный код и чертеж платы, можете дорабатывать реле как вам угодно, полностью все открыто
• Небольшая плата, ее можно вставить в любой подходящий корпус
• Реле защищено по входу и выходу варисторами и предохранителем. Реле можно подключать к любой нагрузке – обычной и индуктивной.
Недостатки:
• Для некоторых, микроконтроллер вместо 555 таймера - это перебор, для ATTINY 13, чтобы она заработала, нужен программатор
• Некоторые просто не могут жить без реле, в схеме вместо этого используется симистор с няшной микросхемой MOC3063
• Нет защиты от пониженного напряжения, но схема отключится, и отключит нагрузку при большой просадке напряжения – сработает Brown-out detection level в микроконтроллере. Внимание! По умолчанию уровень сброса в контроллере стоит на 2.7 вольта, чтобы контроллер был чувствительнее к питанию, установите фьюзы на срабатывание защиты по питанию на 4.3 вольта и используйте трансформатор с холостым ходом не более 6 вольт!
• Используется маленький немецкий трансформатор, который просто так в магазине не купишь, если вы, конечно, не в Москве и Питере живете. Впрочем, его можно заменить на любой пятивольтовый блок питания, и кучу деталей можно на плате, в этом случае, не паять, но об этом ниже.
Заинтересовались?
Чтобы собрать реле, необходимо купить следующие элементы, цена указана в долларах, ибо сами знаете:
• Микросхема ATTINY 13 или ATTINY 13A в DIP корпусе. Но все в ваших руках, можно использовать любой микроконтроллер ATMEL, с памятью флеша не менее 1 килобайта. Только надо будет переделать плату, поправить и перекомпилировать код на си. Код максимально удобен для адаптации на другой контроллер ATMEL, достаточно поправить хидер, и перекомпилировать. $0.7
• Микросхема MOC3063. Можно заменить на MOC3063, MOC3041, 42, 43. Очень популярная и хорошая микросхема. У разных MOC разный рабочий ток внутреннего симистора. У MOC3063 самый большой - 60 мА. Так что при выборе пары MOC - внешний симистор руководствуйтесь даташитом на детали. $0.5
• Симистор BTA40. Ток открытия 50 мА. Мощность без радиатора - 200 Вт. С радиатором - 40 Ампер. При выборе симистора смотрите, чтобы МОС был согласован по току с симистором MOC-а. Это самый дорогой вариант, если вы не собирайтесь коммутировать мощную нагрузку можно вполне обойтись дешевым BTA16. $6
• Диодный мостик, плата рассчитана на мостик в DIP корпусе, типа DB107. Но можно впихнуть любой впихуемый мост. $0.14
• Трансформатор. Плата рассчитана на немецкий HAHN BV 202 0154 - выход 6 вольт 85 мА. Если использовать готовый блок питания на 5 вольт, то можно обойтись без диодного моста и трансформатора. $2.2
• Два защитных варистора. Очень важные элементы, без них просто никак. Варисторы типа 14 мм 275 вольт FNR-14K431. $0.3
• Линейный стабилизатор на 5 вольт типа LM1117-5V в DPAK. Его мощность явно излишняя, в принципе можно поставить любой пятивольтовый стабилизатор. Начинающие, внимание у этих стабилизаторов цоколевка отличается от 7805 – у того вход-земля-выход, а у LM1117 – земля-выход-вход . $0.7
• 6 SMD 1206 резисторов, 10 Ком-3 шт., 470 Ом – 2 шт. 200 Ом – 1 шт. $0.04
• 3 0.25 Вт выводные резисторы – 360 Ом – 2 шт., 36 Ом – 1 шт. $0.04
• Клеммники. Плата рассчитана на установку двух винтовых трехконтактных клемминков типа DG126-5.0-03P-14 (средний контакт используется под заземление, шаг между контактами 5 мм.). Так же можно поставить и обычные ножевые контакты. $0.5
• Конденсаторы – два электролита 25V 47 мкФ, один керамический SMD 1206 1 мФх50V и один высоковольтный 0.01х400 В. $0.15
• Один 3-5мм светодиод , любимого вашего цвета. $0.02
• Две тактовые стандартные кнопки, со штоками удобной вам длинны типа KAN0610-0731B. $0.1
• Держатель предохранителя 5x20 мм на плату (на 1 предохранитель необходимо 2 держателя) тип - S1050 (5x20) и сам предохранитель 5x20 необходимого тока- $0.04
• FR-4 односторонний стеклотекстолит. $0.7
Итого – $12. Ровно половину стоимости составляет мощный симистор BTA40. Использовать его необходимо, если вам нужна такая мощность – 40 ампер, тогда его необходимо вынести за пределы платы и посадить на хороший радиатор, который еще увеличит стоимость изделия. А если вам необходима небольшая нагрузка, смело ставьте что-нибудь типа BTA16. Он тащит 16 ампер, управляется током 35 мА. Тогда стоимость реле будет всего $7, то есть в районе 500 текущих рублей. И это притом что покупные устройства со схожими функциями стоят от 2500руб. Еще нужен корпус. В корпусе критична высота – не менее 23 миллиметра. Плата имеет размеры 49,5х77х23 и пока под какой-то конкретный корпус не разрабатывалась. В корпусе Ganita G1032B реле разместится легко, но у меня пока такого корпуса пока нет, как появится – доработаю плату точно под него.
Покупаем детали, делаем плату любым способом, хотя бы ЛУТ-ом . Дорожки необходимо залудить. Если не все, то силовые обязательно покрываем толстым слоем припоя. Затем сверлим и собираем. Должна получиться такая конструкция, версия с ножевыми контактами, в этой версии контактов заземления нет:
Вывод пинов для программирования – дело вкуса, можно просто временно припаяться к контактным площадкам. Перед установкой контроллера проверяем плату на косяки, проверяем 5 вольт и только затем впаиваем контроллер. Чтобы запрограммировать его – ищите в Интернете схему – “Программатор 5 проводков”, если будут сложности – пишите, все разжую. Фьюзы ATTINY 13 менять не надо, все как с завода – внутренний генератор на 9.6 мегагерца, делитель на 8 включен. Итого, частота чипа будет 1.2 мегагерца. Что фьюзы стоят с заводские, указывает мигание светодиода с частотой 0.5 герц в режиме задержки времени. Если контроллер не новый, устройство не работает, или мигает с другой частотой, питание в порядке – значит фьюзы стоят не на заводских настройках.
Работа с реле и программирование устройства
При включении светодиод быстро промигает количество минут, на который он запрограммирован, по умолчанию – 5 минут. После этого начнет мигать с периодом 1 секунда – реле находится в режиме отсчета времени, нагрузка отключена. После истечение заданного времени светодиод станет гореть постоянно и нагрузка включится.
Чтобы сменить время задержки необходимо просто нажать на любую кнопку в течении одной секунды, реле снова покажет мигами количество минут, и погаснет. Войти в режим программирования можно в любом состоянии устройства – режиме отсчета времени или когда реле включило нагрузку. Как только мы оказались в режиме программирования, можно нажимать на кнопки. Кнопка “минус” нижняя, ближе к контактам. Кнопка “плюс” верхняя, ближе контроллеру. После нажатия на кнопку светодиод покажет, какое время установилось. Как только он промигается, можно снова нажать на кнопку, и он покажет, сколько установлено времени снова. Чтобы сохранить настройку и выйти из режима программирования, необходимо нажать на обе кнопки одновременно, и удерживать, пока светодиод не начнет часто-часто мигать. В это время отпускаем кнопки. Реле запрограммировано и настройки сохранены.
Софт написан в Atmel Studio 6.2. Код прост как грабли, прерывания и всякие таймеры не используются. Для доработки кода под другой контроллер в хидере пропишите порты и пины для KNOPKA UP, KNOPKA DOWN, Порт выхода RELAY, Порт выхода LED. Так же надо прописать нужную тактовую частоту чипа в #define F_CPU. В студии, в свойстве проекта выберите нужный чип. В хидере уже есть секция для ATTINY13 и MEGA16, по умолчанию компилятор скомпилит код для ATTINY13. Готовая прошивка лежит в папке Release проекта, файл Holod.hex
Подключение
Вариант первый, все напрямую, чтобы запитать не сильно большую нагрузку – ватт 200. Используется симистор BTA40 без радиатора или BTA16 с небольшим радиатором.
Вариант второй – управляем нагрузкой через контактор нужной мощности. В этом случае симистор можно поставить любой, без радиатора и защищать целиком дом или квартиру. Чтобы не менять каждый раз сгоревший предохранитель при скачках напряжения в сети, вместо него можно поставить защитный автомат самого малого тока, какой сможете найти, например ампер на 5. Автомат соединить с платой можно проводами, подпаяв их вместо предохранителя.
Ну и файлы. Плата сделана в проекте CAD EAGLE 6.4.0, для удобства и плата и сборочный чертеж так же конвертирован в формат PDF. Софт написан в Atmel Studio 6.2, готовая прошивка лежит в папке Release проекта, файл Holod.hex.
