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:

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Квантовая батарея с мгновенной зарядкой и кратким хранением 14.09.2026

Аккумуляторы постепенно совершенствуются, однако между скоростью зарядки и способностью долго хранить энергию по-прежнему существует заметный компромисс. Исследователи, работающие в области квантовой физики, ищут принципиально иные способы накопления энергии. Одно из таких направлений связано с квантовыми батареями, использующими необычные свойства света и материи. Новый прототип продемонстрировал впечатляющую скорость зарядки, хотя до полноценного практического устройства ему еще далеко. Разработанная специалистами система способна получать энергию за фемтосекунды - квадриллионные доли секунды. Для сравнения, одна фемтосекунда составляет 10^-15 секунды. После завершения зарядки прототип удерживает накопленную энергию в течение наносекунд, то есть миллиардных долей секунды. Это примерно в миллион раз дольше самой зарядки. Однако столь эффектные показатели времени пока не означают, что устройство способно заменить обычный аккумулятор: запас энергии остается крайне небольшим. В осн ...>>

Загрязнение воздуха ослабляет ледники Гималаев 13.09.2026

Ледники высокогорных районов долгое время считались одними из наиболее удаленных от человеческой деятельности природных объектов. Однако даже эти гигантские массивы льда не защищены от загрязнения атмосферы. Частицы сажи, минеральной пыли и других веществ переносятся на большие расстояния, оседают на снегу и льду и изменяют их способность отражать солнечную энергию. На фоне глобального потепления подобное воздействие способно ускорять таяние ледников и усиливать связанные с ним природные риски. Особое внимание специалистов привлекают Гималаи, где ледники играют важную роль в формировании речного стока и поддержании водных ресурсов. Один из наиболее показательных регионов - Лангтанг в Непале. Несмотря на удаленность и живописный высокогорный ландшафт, он расположен по направлению переноса воздушных масс от одних из наиболее загрязненных промышленных районов Южной Азии. Недавний обвал ледника в этой местности сопровождался разрушительными внезапными паводками. При этом точная причина ...>>

Случайная новость из Архива Прогулки на природе полезны для мозга 01.10.2022 Города представляют радикально новый вид окружающей среды, которая, несмотря на многочисленные преимущества, часто усугубляет психическое здоровье человека. Исследования связывают городскую среду с повышенным риском тревоги, депрессии и других проблем психического здоровья, включая шизофрению. Давно известно решение этой проблемы: посещение дикой природы. Даже непродолжительные прогулки по дикой природе, связанные с рядом преимуществ для психического и физического здоровья, включая снижение кровяного давления, снижение тревоги и депрессии, улучшение настроения, лучшую концентрацию, лучший сон, лучшую память и быстрее восстановление после травм. Многочисленные научные исследования указывают на эту корреляцию, но ученые до сих пор точно не могут объяснить, какие процессы в организме влияют на то, что на природе люди чувствуют себя лучше. Хорошим местом для поиска подсказок является миндалевидное тело - небольшая структура в центре мозга, которая участвует в обработке стресса, эмоциональном обучении и реакции "дерись или беги". Исследования показывают, что миндалевидное тело меньше активируется при стрессе у сельских жителей, чем у городских, но это не обязательно означает, что сельская жизнь вызывает этот эффект. Возможно, люди, обладающие этой чертой от природы, лучше выберут жизнь за городом. Для ответа на этот вопрос исследователи из Института развития человека Макса Планка провели новое исследование. Взрослые добровольцы были поделены на две группы. Одна в течение часа ходила по торговому району Берлина, а другая проводила этот час в природной среде. Сканирование МРТ показало снижение активности миндалины после прогулки в лесу, что подтверждает идею о том, что природа может повлиять на участки мозга, связанные со стрессом. И, очевидно, это может произойти всего через 60 минут. Участники, гулявшие по лесу, также сообщили о большем возобновлении внимания и большем удовольствии от самой прогулки, чем гулявшие по городу. Это согласуется со сканированием МРТ и предварительными исследованиями. Исследователи также узнали что-то интересное об испытуемых, гулявших по городу. Хотя активность их миндалин не уменьшилась, как у гуляющих по природе, она также не увеличилась, несмотря на то, что они провели час в живой городской среде. Поэтому возможно от прогулки по городу уровень стресса не будет расти, но от пребывания на природе он точно уменьшится.

Другие интересные новости:

▪ Говядина на рисовых зернах

▪ Творческие люди получают удовольствие от траты времени впустую

▪ Пристегните ремни, пассажиры на задних сиденьях

▪ Смартфон Honor Play4 Pro с функцией термометра

▪ Монитор Philips BDM3270QP

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Акустические системы. Подборка статей

▪ статья Нанесение объекта на карту. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Как императорский пингвин-самец помогает самке в выведении птенцов? Подробный ответ

▪ статья Старший мастер производственного участка. Должностная инструкция

▪ статья Как сделать простой программатор для PIC-ов и AVR-ов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Безопасное зарядное устройство. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026