Gerät zur intermittierenden Stromunterbrechung mit langer Verzögerung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Es wird ein einfaches Gerät beschrieben, mit dem Sie jedes Elektrogerät über einen Zeitraum von mehreren Stunden automatisch für kurze Zeit aus- und wieder einschalten können. Das Gerät basiert auf einem ATtiny13A-Mikrocontroller und enthält eine minimale Anzahl von Elementen.

Ein Beispiel für die Verwendung eines solchen Geräts könnte das periodische Herunterfahren eines Geräts sein, um sein Programm neu zu starten (dadurch wird die durch einen Fehler beeinträchtigte Funktionalität wiederhergestellt). Sie können beispielsweise ein elektronisches Thermometer oder einen anderen Sensor über einen Zeitraum von mehreren Stunden abfragen und seine Messwerte über einen Funkkanal übertragen.

In meinem Dorfhaus sammelt ein Aufzeichnungssystem in Abwesenheit der Eigentümer Messwerte verschiedener Sensoren und sendet sie über ein 3G-Modem an eine spezielle Website, auf der die Datenbank gespeichert ist. Es wurde ein unvorhersehbarer „Ausfall“ oder sogar ein völliger Stopp der Aktualisierung der Informationen in der Datenbank festgestellt. Als Ursache stellte sich ein Verbindungsverlust zwischen Modem und Mobilfunknetz heraus. Das Einzige, was geholfen hat, war ein regelmäßiger Neustart aller Systemgeräte (Modem, Router, Controller). Ich habe dafür den einfachsten Weg gewählt: alle vier bis fünf Stunden das Aufnahmesystem für ein paar Sekunden ausschalten.

Um diese Methode umzusetzen, benötigen Sie einen Impulsgenerator mit einer sehr langen Wiederholungsperiode. Die Lösung des Problems mit der herkömmlichen Methode führt zu einem recht komplexen Gerät mit hohen Anforderungen an die Langzeitstabilität der Elemente. Eine Alternative ist ein kostengünstiges Mikrocontroller-Gerät. Das Funktionsprinzip kann wie folgt sein: Ein „schlafender“ Mikrocontroller „wacht“ regelmäßig durch ein Signal eines Watchdog-Timers auf, prüft, wie viel Zeit seit dem letzten Neustart des Systems vergangen ist, und wenn der richtige Zeitpunkt gekommen ist, schaltet den Strom für eine Weile ab.

Das Gerätediagramm ist in Abb. dargestellt. 1. Die +5-V-Spannung wird von der Eingangsbuchse XS1 (USB-BF) über die normalerweise geschlossenen Kontakte K1.1 des Relais K1 an die Ausgangsbuchsen XS2 und XS3 (doppelter USBA-2J-Stecker) geliefert. An den PB4-Ausgang des DD1-Mikrocontrollers ist ein elektronischer Schalter am Transistor VT1 angeschlossen, in dessen Kollektorkreis eine Relaiswicklung K1 mit einem Widerstand von 75 Ohm (Wicklungsbetriebsspannung 5 V) enthalten ist.

Reis. 1. Diagramm des Geräts

Die HL1-LED dient als Anzeige des Gerätestatus. Sie leuchtet auf, wenn die Stromversorgung an den Buchsen XS2 und XS3 unterbrochen wird. Beim Einschalten konfiguriert der Mikrocontroller alle Leitungen seiner Ports als Eingänge, sodass der Transistor ausgeschaltet bleibt und die Relaisspule stromlos ist.

Das Mikrocontroller-Programm wurde in der Algorithm Builder for AVR-Umgebung entwickelt. Das Blockdiagramm seines Operationsalgorithmus ist in Abb. dargestellt. 2. Die Zustände der Konfigurationsbits des ATtiny13A-Mikrocontrollers, die für den Betrieb des Programms erforderlich sind, sind in Abb. dargestellt. 3.

Reis. 2. Blockdiagramm des Mikrocontroller-Programmbetriebsalgorithmus

Reis. 3. Der Status der Bitkonfigurationen des ATtiny13A-Mikrocontrollers, die für die Funktion des Programms erforderlich sind.

Der Betriebsmodus des Mikrocontroller-Watchdog-Timers sollte in der Entwicklungsumgebung eingestellt werden, wie in Abb. 4, was der längsten Belichtungszeit entspricht – 8,2 s. Das Programm ist so konzipiert, dass sich der Mikrocontroller die meiste Zeit im Schlafmodus befindet. Beim „Aufwachen“ beim Auslösen des Watchdog-Timers überprüft dieser laut Programm den Inhalt des R0-Registers und erhöht dessen Inhalt um eins.

Reis. 4. Betriebsart des Watchdog-Timers des Mikrocontrollers

Der im R0-Register gespeicherte Wert ändert sich im Ruhemodus nicht, sodass das Register als Zähler für die Anzahl der „Wake-Ups“ des Mikrocontrollers verwendet werden kann. Etwa alle 35 Minuten (8,2 Sek. x 256) kommt es zu einem Registerüberlauf. Ist sein Inhalt ungleich Null, ist der Zähler noch nicht übergelaufen und der Mikrocontroller „schläft“ wieder ein (geht in den Power-Down-Modus).

Das Programm berechnet Register-R0-Überläufe im Register R1. In meinem Fall reichten acht Überläufe (8,2 s x 256 x 8 = 4,7 h), sodass der Anfangswert im R1-Register 7 ist und jeder Überlauf des R0-Registers ihn um eins reduziert. Nach Ablauf des angegebenen Zeitintervalls konfiguriert das Programm Pin PB4 als Ausgang und setzt seinen Logikpegel auf High. Dadurch wird der Transistor VT1 geöffnet und das Relais K1 ausgelöst, das den Stromversorgungskreis für Geräte unterbricht, die an die Anschlüsse XS2 und XS3 angeschlossen sind. Nach 8,2 s wird der Watchdog-Timer erneut ausgelöst und das Programm kehrt Pin PB4 in den Eingabemodus zurück, wodurch das Relais K1 ausgeschaltet wird. Die Stromversorgung externer Geräte ist wiederhergestellt.

Dadurch schaltet das Gerät etwa alle viereinhalb Stunden das über es mit einer Spannung von 5 V versorgte Gerät acht Sekunden lang ab.

Der Leistungsschalter wird auf einem 20 x 50 mm großen Steckbrettfragment montiert. Im Panel ist der Mikrocontroller DD1 verbaut. Relais K1 - SRS-05VDC-SL. Das Testen des hergestellten Leistungsschalters sollte ohne Mikrocontroller beginnen. Die der Buchse XS5 zugeführte 1-V-Spannung muss an der Buchse 8 des Mikrocontroller-Panels und dem linken (gemäß Diagramm) Anschluss der Relaisspule K1 anliegen. Diese Spannung wird relativ zur Buchse 4 des Mikrocontroller-Panels gemessen. Sie können die Funktion des Transistors VT1 und des Relais K1 überprüfen, indem Sie die Buchsen 8 und 3 des Mikrocontroller-Panels kurzschließen – das Relais sollte funktionieren und die LED sollte für die Dauer des Stromkreises leuchten. Nach der Installation des Mikrocontrollers im Panel besteht die Überprüfung der Funktion des Geräts darin, lange zu warten, bis die LED aufleuchtet und das Relais funktioniert.

Auf die getestete Platine wird ein Schrumpfschlauch mit Teilen aufgesetzt, durch den das Leuchten der HL1-LED deutlich sichtbar ist. Der fertige Leistungsschalter ist in Abb. dargestellt. 5.

Reis. 5. Aussehen des Unterbrechers

Es ist interessant, den „Nebeneffekt“ zu bemerken. Um bei der Überprüfung nicht zu lange auf den Betrieb des Relais zu warten, wurde ein etwas vereinfachtes Programm (ohne Analyse des Zustands des R1-Registers) in den Mikrocontroller des Empfangsteils des in meinem Artikel „Funkgesteuertes Netzwerk“ beschriebenen Geräts geladen Extender“ („Radio“, 2014, Nr. 7, S. 31-33). Im laufenden Betrieb wurden die Verlängerungskabelsteckdosen alle 35 Minuten für 8 Sekunden eingeschaltet. Am Silvesterabend wurden an dieses Verlängerungskabel Weihnachtsbaumbeleuchtungen angeschlossen. Der Effekt war unerwartet: Zum ungünstigsten Zeitpunkt ging plötzlich die Beleuchtung an. Der fröhlich blinkende Baum hob die Stimmung der Menschen um uns herum für ein paar Sekunden.

Das Leben hat gezeigt, dass sich ein Gerät, das auf den ersten Blick völlig nutzlos war, nach mehr als einem Jahr Arbeit in einem Dorfhaus als ... nützlich herausstellte. Bei der Analyse der auf der Website registrierten Informationen wurde deutlich, wie ein Neustart des Systems das Problem des Einfrierens des Mobilfunkkommunikationskanals löst. Gleichzeitig war es zur Behebung des Fehlers nicht erforderlich, zum Standort zu fahren, um das System neu zu starten. Das Gerät erwies sich als kompakt und praktisch. Es ist auch zu beachten, dass der Stromverbrauch im Standby-Modus gering ist, was den Einsatz einer ähnlichen Lösung in autarken Systemen ermöglicht.

Die im betrachteten Algorithmus eingebetteten Prinzipien können für andere Zwecke genutzt werden, beispielsweise um die Anwesenheit im Haus zu simulieren.

Das Mikrocontroller-Programm kann heruntergeladen werden von ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/08/pr.zip.

Autor: A. Pachomov

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