Пропоную розглянути пристрій, яке допомогло б забудькуватим людям трохи заощадити на електриці. А саме, адже, багато часто стикалися з ситуацією, коли він або хтось забув вимкнути світло в коридорі або ванною і пішов надовго у справах, а повернувшись, виявив, що лічильник світла накрутив трохи зайвого. Так ось, суть пристрою буде полягати в тому, щоб через певний проміжок часу вимкнути світло автоматично без втручання людського фактора. Єдине, що потрібно від користувача, задати проміжок часу вимикача, а також просто встановити в зручному або необхідному місці зібрану схему, підключену до вимикача на стіні ... або ще де, куди його ставлять (в сенсі вимикач).
Схема пристрою автоматичного вимикача з налаштованим таймером представлена нижче:
Розберемо пристрій схеми по деталях. "Серцем" конструкції є восьми бітний мікроконтролер AVR Attiny13 або Attiny13A. Даний мікроконтролер можна використовувати як в корпусі DIP-8, так і в корпусі SO-8 в залежності від того як Ви розведете плату. До висновку PB5 мікроконтролера через резистор R1 підтягується позитивне напруга, це необхідно для того, щоб виключити мимовільний рестарт в разі, якщо будуть ловитися будь-які випадкові перешкоди. Номінал резистора R1 можна варіювати в деяких розумних межах. Для навмисного рестарту і ресета мікроконтролера передбачена кнопка S1 для короткочасного замикання виведення PB5 на землю. Цією кнопкою в основному доведеться користуватися дуже рідко - передбачалася для скидання при налаштуванні. Час таймера в тій схемі задається установкою перемичок (джемперів) на відповідні штирові контакти. Або по іншому замиканням висновків PB0, PB4 і PB3 на землю за допомогою цих самих перемичок. Програма мікроконтролера стежить за станом цих висновків і в залежності від того замкнуті вони на землю чи ні розраховує час затримки вимкнення світла. Час затримки можна задавати від 1 секунди до 351 секунди комбінуванням установкою перемичок. Наприклад, якщо замкнута тільки перемичка Jmp3, то час затримки складе 51 секунду, якщо замкнута Jmp3 і Jmp1, час затримки складе 251 секунду. Думаю сенс зрозумілий. А тепер чому скрізь присутній 1 секунда (1, 51, 251) - якщо все перемички будуть розімкнуті, то час складе рівно 1 секунду. Мені здається, що якщо в цьому випадку зробити нуль секунд, то пристрій при цьому не подасть ознак життя, випадково можна прийняти таку ситуацію за те, що таймер - вимикач не працює або вийшов з ладу, тому мінімальний час було прийнято за одну секунду. Час затримки розраховується за такою формулою: time = t1 + t2 + t3 + 1, де t1, t2, t3 - час замкнутих перемичок Jmp1, Jmp2, Jmp3 і відповідно час кожної з них становить 50, 100 і 200 секунд.
Тепер розглянемо алгоритм стеження за станом перемикача світла. За цим стежить висновок PB1 мікроконтролера, програмно він налаштований на зовнішні переривання і переривання по кожній зміні логічного стану на цьому вході. Це означає. що по сто раз перемикати в початковий стан вимикача світла не доведеться. Натиснули кнопку, світло загорівся, таймер закінчився, світло згасло, прийшли знову відтіснили кнопку, світло загорівся, таймер закінчився, світло згасло і так далі. Щоб ці умови дотримувалися, висновок PB1 підтягнутий резистором R4 до землі. Номінал цього резистора можна також змінювати в межах розумного, інакше мікроконтролер не зможе відстежити логічні рівні при перевищенні певного значення. Резистор R2 обмежує струм і оберігає висновок мікроконтролера. Значення номіналу можна також змінювати з тими ж наслідками, що й R4. Ці два резистора за великим рахунком утворюють дільник напруги, від чого і залежать поєднання їх номіналів, але їх головна функція не перебуває в розподілі напруги.
Ключовим елементом для високої напруги в схемі є реле. Воно підключено по самому стандартному варіанту - через транзистор на котушку ледве комутується напруга 12 вольт. Якщо струм протікає, реле "клацає" і замикає нормально розімкнутий контакт і навпаки, коли струм не протікає через котушку. R3 обмежує струм, що протікає через базу транзистора Т1. Номінал резистора можна варіювати, як і завжди в розумних межах. Транзистор Т1 застосований марки BC547, але його можна замінити на будь-який інший транзистор NPN структури. Діод VD1, включений паралельно котушці реле, гасить напруга самоіндукції від котушки в момент вимикання. Це необхідно для запобігання транзистора від виходу з ладу.
Для живлення цієї схеми застосований найпростіший блок живлення на силовому трансформаторі. Марка застосовуваного трансформатора BV EI 382 1189 або інші подібні. Вибір за ним, тому що має малі габарити і достатні характеристики.
Він перетворює 220 вольт в 9 вольт змінної напруги. Далі по схемі після трансформатора напруга випрямляється і згладжується конденсаторами. Номінал конденсатора C2 можна збільшить до 1000 мкФ або більше. Після випрямлення напруга складе приблизно 12 вольт (1,41 * AC), при максимальній допустимому навантаженні самого трансформатора може трохи просідати, але схема таймера - вимикача споживає значно менше, тому тут не варто приділяти особливу увагу. 12 вольт постійного струму стабілізуються мікросхемою L7805 до 5 вольт, необхідних для живлення мікроконтролера. Лінійний стабілізатор 7805 можна замінити на вітчизняний аналог КР142ЕН5А або одному мікросхему, що працює в імпульсному режимі, трохи виправивши схему відповідно до підключенням такої мікросхеми (наприклад, MC34063 або LM2576).
Схема збиралася і відладжувалася на макетної платі (тому друкована плата пристрою в статті буде відсутній):
Модуль реле був замінений на світлодіод для простоти демонстрації і тестування, так як отладочная плата харчується від USB порту ноутбука.
Дана схема може послужити хорошим подарунком для батьків чи бабусь і дідусів, які в силу віку часто забувають вимикати світло. Вони обов'язково дуже позитивно оцінять вашу турботу. Тим більше собівартість цього пристрою становить близько 5 уе.
Для програмування мікроконтролера ATtiny13A необхідно знати конфігурацію фьюз бітів:
Скріншот зроблений в програмі AVR studuo 4 . Для тих, хто прошиває мікроконтролери в іншій програмі, раджу скористатися шестнадцатиричной системою HIGH і LOW завдання фьюз бітів для того щоб не напартачив з розставленими галочок. У різних програмах для прошивки часто по різному доводиться встановлювати галочки (инверсно або НЕ инверсно, а в AVR studio ще й пари галочок немає в порівнянні з sina prog, наприклад).
До статті додається прошивка для мікроконтролера ATtiny13A, проект схеми в proteus , А також відео, яке демонструє роботу схеми (кілька разів перемикаємо кнопку при розімкнутих перемичках - світлодіод горить 1 секунду і гасне, далі замикаємо контакт PB0 на землю, змінюємо положення вимикача, світлодіод загоряється і через 51 секунду гасне).
список радіоелементів
Завантажити список елементів (PDF)
