Устройство периодического прерывания питания с большой выдержкой. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

Приведено описание простого устройства, позволяющего с периодом в несколько часов автоматически на короткое время выключать и вновь включать питание любого электроприбора. Устройство выполнено на микроконтроллере ATtiny13A и содержит минимальное число элементов.

Примером применения такого устройства может быть периодическое выключение какого-либо прибора для перезагрузки его программы (это восстанавливает нарушенную в результате сбоя работоспособность). Можно, например, с периодом в несколько часов опрашивать электронный термометр или другой датчик и передавать его показания по радиоканалу.

У меня в деревенском доме регистрирующая система в отсутствие хозяев собирает показания различных датчиков и через 3G-модем отправляет их на специализированный сайт, где хранится база данных. Было замечено непредсказуемое "выпадение", а то и полное прекращение обновления информации в базе. Причиной оказалась потеря связи модема с сотовой сетью. Помогала только периодическая перезагрузка всех устройств системы (модема, роутера, контроллера). Я выбрал самый простой способ делать это - каждые четыре-пять часов выключать на несколько секунд питание регистрирующей системы.

Чтобы реализовать этот способ, нужен генератор импульсов с очень длительным периодом их повторения. Решение задачи традиционным методом приводит к довольно сложному устройству с высокими требованиями к долговременной стабильности элементов. Альтернатива - недорогое устройство на микроконтроллере. Принцип его работы может быть таким: "спящий" микроконтроллер периодически по сигналу сторожевого таймера "пробуждается", проверяет, сколько времени прошло с последней перезагрузки системы и, если нужный момент подошел, на некоторое время отключает ее питание.

Схема устройства показана на рис. 1. Напряжение +5 В поступает от входной розетки XS1 (USB-BF) через нормально замкнутые контакты K1.1 реле K1 на выходные розетки XS2 и XS3 (сдвоенный разъем USBA-2J). С выходом РВ4 микроконтроллера DD1 соединен электронный ключ на транзисторе VT1, в цепь коллектора которого включена обмотка реле K1 сопротивлением 75 Ом (рабочее напряжение обмотки 5 В).

Рис. 1. Схема устройства

Светодиод HL1 служит индикатором состояния устройства. Он светится, когда от розеток XS2 и XS3 отключено питание. При включении питания микроконтроллер конфигурирует все линии своих портов как входы, поэтому транзистор остается закрытым, а обмотка реле обесточена.

Программа микроконтроллера разработана в среде Algorithm Builder for AVR. Блок-схема алгоритма ее работы изображена на рис. 2. Необходимые для работы программы состояния разрядов конфигурации микроконтроллера ATtiny13A представлены на рис. 3.

Рис. 2. Блок-схема алгоритма работы программы микроконтроллера

Рис. 3. Необходимые для работы программы состояния разрядов конфигурации микроконтроллера ATtiny13A

Режим работы сторожевого таймера микроконтроллера следует задать в среде разработки, как показано на рис. 4, что соответствует самой большой длительности его выдержки - 8,2 с. Программа построена так, что большую часть времени микроконтроллер находится в "спящем" режиме. "Проснувшись" при срабатывании сторожевого таймера, он, согласно программе, проверяет содержимое регистра R0 и увеличивает его содержимое на единицу.

Рис. 4. Режим работы сторожевого таймера микроконтроллера

Хранящееся в регистре R0 значение в "спящем" режиме не изменяется, что позволяет использовать его регистр как счетчик числа "пробуждений" микроконтроллера. Переполнение регистра происходит приблизительно через каждые 35 мин (8,2 с х 256). Если же его содержимое отлично от нуля, переполнения счетчика еще не произошло и микроконтроллер "засыпает" вновь (переходит в режим Power down).

Подсчет переполнений регистра R0 программа ведет в регистре R1. В моем случае оказалось достаточно восьми переполнений (8,2 с х 256 х 8 = 4,7 ч), поэтому начальное значение в регистре R1 - 7, а каждое переполнение регистра R0 уменьшает его на единицу. По истечении указанного интервала времени программа конфигурирует вывод РВ4 как выход и устанавливает на нем высокий логический уровень. Это открывает транзистор VT1 и приводит к срабатыванию реле K1, которое разрывает цепь питания устройств, подключенных к разъемам XS2 и XS3. Через 8,2 с снова срабатывает сторожевой таймер, и программа возвращает вывод РВ4 в режим входа, чем выключает реле K1. Питание внешних устройств восстанавливается.

В результате примерно раз в четыре с половиной часа устройство на восемь секунд обесточивает прибор, питающийся через него напряжением 5 В.

Прерыватель смонтирован на фрагменте макетной платы размерами 20х50 мм. Микроконтроллер DD1 установлен в панель. Реле K1 - SRS-05VDC-SL. Проверку изготовленного прерывателя следует начинать без микроконтроллера. Напряжение 5 В, поданное на розетку XS1, должно присутствовать на гнезде 8 панели микроконтроллера и левом (по схеме) выводе обмотки реле K1. Это напряжение измеряют относительно гнезда 4 панели микроконтроллера. Проверить работу транзистора VT1 и реле K1 можно кратковременным замыканием гнезд 8 и 3 панели микроконтроллера - реле должно сработать, а светодиод - включиться на время замыкания. После установки микроконтроллера в панель проверка работы устройства состоит в длительном ожидании момента включения светодиода и срабатывания реле.

На проверенную плату с деталями надета термоусаживаемая трубка, через которую хорошо видно свечение светодиода HL1. В готовом виде прерыватель показан на рис. 5.

Рис. 5. Внешний вид прерывателя

Интересно отметить "побочный эффект". Чтобы при проверке не слишком долго ждать срабатывания реле, несколько упрощенная программа (без анализа состояния регистра R1) была загружена в микроконтроллер приемной части устройства, описанного в моей статье "Радиоуправляемый сетевой удлинитель" ("Радио", 2014, № 7, с. 31-33). При ее работе через каждые 35 мин розетки удлинителя включались на 8 с. В предновогодние дни к этому удлинителю была подключена елочная иллюминация. Эффект оказался неожиданным: в самое неподходящее время иллюминация вдруг включалась. Ёлка, весело мигая, несколько секунд поднимала настроение окружающим.

Жизнь показала, что совершенно бесполезное, на первый взгляд, устройство, уже более года проработав в деревенском доме, оказалось... полезным. При анализе регистрируемой на сайте информации стало видно, как перезагрузка системы решает проблему зависания канала сотовой связи. При этом для устранения сбоя не приходилось ехать наместо, чтобы перезапустить систему. Устройство получилось компактным и удобным. Также нужно отметить низкое потребление им тока в режиме ожидания, что позволяет применить подобное решение в системах с автономным питанием.

Принципы, заложенные в рассмотренный алгоритм, можно использовать и в иных целях, например, для имитации присутствия в доме.

Программу микроконтроллера можно скачать с ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/08/pr.zip.

Автор: А. Пахомов

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Коллективный разум муравьев 28.06.2025 Понимание механизмов, лежащих в основе сложных социальных систем в природе, остается одной из важных задач современной биологии. Особое внимание привлекают муравьи - насекомые, чья организация общества поражает своим уровнем координации и распределения ролей. Недавно международная команда ученых сделала значительный шаг в изучении того, как генетика формировала социальное устройство муравьев, проведя крупнейший сравнительный анализ их геномов. Исследование началось девять лет назад в Копенгагенском университете и охватило более 130 видов муравьев. Результаты работы проливают свет на уникальные особенности развития муравьиной цивилизации. Интересно отметить, что еще в древности философы и мыслители, такие как Аристотель, отмечали восхищение социальной организацией этих насекомых, а даосские учения использовали их как символ бренности человеческой власти. Анализ показал, что геном муравьев претерпел глубокую перестройку после их появления в позднем юрском периоде. Эта эволюционная трансформация позволила выстроить четкую иерархию с разделением на касты: королев, самцов и стерильных рабочих особей. Ученые обнаружили, что многие гены, отвечающие за распределение труда в муравейнике, оставались практически неизменными на протяжении более 100 миллионов лет, что свидетельствует о высокой консервативности этих участков ДНК. Особое внимание привлекли большие фрагменты генома, связанные с репродуктивной функцией и поведением рабочих муравьев. Несмотря на масштабные генетические перестановки в целом, эти области оставались стабильными, что указывает на их важнейшую роль в поддержании социальной структуры и успешном выживании видов. Выявленные генетические механизмы помогают понять, каким образом в природе формируются сложные коллективные поведения. Муравьи оказываются ярким примером того, как генетика и эволюция совместно создают высокоорганизованные сообщества. В целом, результаты работы не только углубляют наши знания о биологии муравьев, но и служат важной моделью для изучения социальных систем у других животных. Понимание генетических основ коллективного разума может иметь широкие последствия для биологии, экологии и даже робототехники.

Другие интересные новости:

▪ Небоскребы - солнечные фермы

▪ Стационарными телефонами пользуется только половина жителей США

▪ Созданы дифракционные решетки для самого мощного в мире лазера

▪ Алмаз рассказывает о происхождении жизни

▪ Перемещение объектов звуком

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Прошивки. Подборка статей

▪ статья Всем смертям назло. Крылатое выражение

▪ статья Когда появились рестораны? Подробный ответ

▪ статья Работа на книговставочной машине типа В-3 и т.п.. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Согласование антенны с фидером. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Копировальный аппарат с лампами дневного света. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025