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:

Определена масса света 09.09.2024

Вопрос о том, имеет ли свет массу, давно занимает умы ученых. Если бы оказалось, что фотон, частица света, действительно обладает ненулевой массой, это перевернуло бы наше понимание Вселенной и основополагающих законов физики. Недавнее исследование, проведенное командой ученых из Сычуаньского университета науки и техники, Китайской академии наук и Нанкинского университета, сделало значительный шаг в этом направлении, установив новый предел для возможной массы фотона. Исследование основывалось на анализе данных, собранных с помощью массива синхронизации пульсаров Паркса, а также на наблюдениях быстрых радиовсплесков - загадочных и мощных сигналов, исходящих из далеких галактик. Пульсары, являющиеся нейтронными звездами, испускающими регулярные пульсирующие лучи радиоволн, и радиовсплески, наблюдаемые в межгалактическом пространстве, предоставляют уникальные возможности для исследования природы света. Основное внимание в исследовании было уделено так называемой мере дисперсии - хар ...>>

Плазма способна изменять магнитные поля 09.09.2024

Взаимодействие плазмы с магнитными полями остается одной из ключевых загадок как в астрофизике, так и в разработке термоядерных реакторов. Плазма, состоящая из заряженных частиц, играет важную роль во многих космических и лабораторных процессах. От взаимодействия плазмы с магнитными полями зависит многое - от поведения звезд до перспектив создания устойчивой термоядерной энергии на Земле. Новое открытие ученых из Принстонской лаборатории физики плазмы в США обещает изменить наше понимание этих сложных процессов. Исследователи разработали инновационный метод, позволяющий с беспрецедентной точностью зафиксировать, как плазма взаимодействует с магнитными полями. С помощью протонной радиографии они смогли визуализировать эти взаимодействия, что ранее было недоступно. Процесс начинается с создания плазмы, которую получают, направляя мощный лазер на небольшой пластиковый диск. Одновременно создаются протоны - частицы, которые физики использовали в качестве диагностического инструмента. ...>>

Мужчины вредят природе больше женщин 08.09.2024

Вопрос о том, кто больше вредит окружающей среде - мужчины или женщины, оказался в центре внимания после публикации нового исследования шведских ученых. Результаты исследования показывают, что мужчины, по сравнению с женщинами, способствуют большему выбросу вредных веществ в атмосферу. Причем это связано не с профессиональной деятельностью или владением предприятиями, а с различиями в потребительском поведении. Исследование выявило, что мужчины тратят на 16% больше средств на товары и услуги, которые оказывают значительное негативное воздействие на окружающую среду. В первую очередь речь идет о продуктах, производство и использование которых сопровождается повышенным уровнем выбросов парниковых газов, способствующих глобальному потеплению. Хотя женщины расходуют сопоставимое количество денег, они выбирают товары и услуги, менее вредные для экологии. Наиболее заметная разница была обнаружена в расходах на автомобильное топливо. Мужчины значительно чаще покупают бензин и дизельное ...>>

Случайная новость из Архива Быстрое восстановление ценных металлов из старых аккумуляторов 10.10.2023 Ученые из Университета Райса представили инновационный способ утилизации устаревших литий-ионных аккумуляторов, который значительно сокращает объем побочных продуктов и время, необходимое для переработки. Полученные металлы могут быть повторно использованы в производстве новых батарей. В основе этой методики лежит технология мгновенного джоулевого нагрева, примененная для обработки измельченной катодно-анодной массы. Материалы подвергаются нагреву до температуры 2100 К за считанные секунды, устраняя инертные слои с их поверхности. Затем слабый раствор соляной кислоты используется для выщелачивания металлов. По сравнению с традиционными методами, новая технология способна растворять те же количества вещества за менее чем 20 минут, вместо обычных 24 часов. Примечательно, что в роли растворителя выступают слабые кислоты, что снижает энергопотребление, потребность в воде и кислоте, и, следовательно, себестоимость переработки. С увеличением числа электромобилей и выходом из строя аккумуляторов, процесс их переработки станет всё более актуальным. Учитывая, что для производства аккумуляторов используются дорогостоящие металлы, эта новая методика поможет оптимизировать цикл переработки, сокращая извлечение природных ресурсов, снижая стоимость батарей и стимулируя массовое производство электромобилей.

Другие интересные новости:

▪ Секрет долголетия гинкго

▪ Пластырь для контроля уровня глюкозы

▪ Бактерии, вырабатывающие пластик из растений

▪ Оптические диски подорожают

▪ Влияние стресса на структуру мозга

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Усилители мощности. Подборка статей

▪ статья Божиею милостию. Крылатое выражение

▪ статья Как возникли наши законы? Подробный ответ

▪ статья Кубышка желтая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Охрана и сигнализация через мобильную связь. Справочник

▪ статья Устройство для зарядки малогабаритных аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024