Julgransgirlandsomkopplare baserad på en mikrokontroller. DIY nyårs girlander diagram på en mikrokontroller

ATtiny2313 girlangen är mycket enkel att montera. I den här enkla artikeln kommer vi att göra en minigirlander med 4 lysdioder.

Är du, vår knapp, nedtryckt eller släppt?” – det är precis den frågan vi ställde i förra artikeln. Och beroende på knappens tillstånd gjorde vi en effekt av 4 lysdioder. I den här artikeln kommer vi att analysera en liknande situation. Låt oss gå!

Kommer du ihåg den kinesiska kransen för 100 rubel?

Vi trycker på knappen och den blinkande effekten blir en helt annan;-) Det är precis vad vi kommer att göra i den här artikeln;-)

Vi kommer inte att göra en kinesisk krans med N antal glödlampor, utan kommer att göra ett förenklat diagram av en sådan krans med hjälp av en AVR Tiny2313 MK och fyra lysdioder. Med knappen ändrar vi den blinkande effekten.

Så vår uppgift låter bokstavligen så här:

Skapa en krans på AVR Tiny2313 mikrokontroller från fyra lysdioder och en självåtergående knapp (en knapp som trycks ned och släpper av sig själv). Vi trycker på knappen en gång - den första blinkande effekten av knappen visas, tryck på knappen en andra gång - den andra blinkande effekten visas, och så vidare. Vi kommer att ha sju effekter totalt. Villkoret är att medan lysdioderna blinkar så svarar inte vår MK på knappen. Det vill säga, tills effekten har passerat, återspeglas inte ett tryck på knappen i effekten på något sätt. Effekten avbryts INTE. När effekten slutar, först då kommer MK bearbeta knapptryckningen.

Uppgiften verkar klar. Låt oss först skapa en enkel krets i Proteus. Diagrammet kommer att se ut ungefär så här (klicka för att förstora, öppnas i nytt fönster):

Allt? Nej, inte alla! Nu syr vi vår MK med en HEX-fil. Var kan jag få tag i det? Från Atmel Studio 6. Men för att skapa det måste vi först skriva ett program som vår MK kommer att använda. Hur man gör allt detta, titta i den här artikeln.

Nedan är texten med kommentarer:

Var också uppmärksam på kodraden:

(_delay_ms(50); // aktivera en fördröjning på 50 millisekunder för anti-studs

Proteus-programmet skulle fungera utan denna kodrad. Varför la vi in ​​det då? Poängen är att det verkliga läget är lite sämre. Syndabocken i det här fallet kommer att vara den mest ofarliga knappen, som vi kommer att sätta i kretsen för att byta girlander, montera den på en brödbräda.

Vad gör knappen i kretsen enligt MK-kretsdesignen? Den levererar en logisk nolla eller en till MK-stiftet. Så? Så. Men i en riktig krets stänger den inte omedelbart och öppnar kretsen. När man stänger eller öppnar knappen har vi ingen tydlig växling av signalnivåer från logisk etta till noll och vice versa. Att byta med en knapp ser ut ungefär så här:

Från logisk etta till noll ungefär så här:

Från noll till ett ungefär så här:

All denna skylt när du byter en knapp kallas kontaktstuds och stör logikenhetsutvecklare. Faktum är att MK kan räkna dessa kaotiska impulser som antingen en logisk etta eller en nolla. Detta missförstånd har nu lösts med en enkel kodrad.

Jag bifogar SIshnik, HEX och Proteus-filen till projektet.

Schematisk bild av en julgransgirland på mikrokretsar

Mikrokretsarna drivs från en parametrisk stabilisator på D814D . Masteroscillatorn är monterad på K176IE12 med en kvartsresonator med en period av 1 sekund. Signalen från den når dekodern K561IE8 . Positiva pulser matas genom dioder till styrtransistorn KT315 , vilket resulterar i att tyristorn öppnas.

Det finns tillräckligt med på rea, men för ett mjukare och festligare mysigt sken är det bättre att använda vanliga glödlampor. Girlangslamporna med båda grenarna är kopplade till en brolikriktare och brinner med full intensitet. I det ögonblick som tyristorn öppnas förbigås några av lamporna och resten börjar lysa med full intensitet - detta måste beaktas. Transformatorn tas från en lämplig hushållsapparat.

Till skillnad från de flesta girlander från butiken är den här isolerad enligt nätspänningen, det vill säga om barn av misstag rör vid lampornas strömledningar kommer inget dåligt att hända, eftersom de har en säker spänning. vänliga hälsningar Nikolay.

Gör-det-själv-girland på en mikrokontroller

Gott nytt år, kära användare. Och för den kommande semestern bestämde jag mig för att glädja dig med ett schema -Nyårsgirlander på en mikrokontrollerbild.

Och jag ber dig att granska den här artikeln mer i detalj.

Enhetsdiagram:

Den innehåller fyra kanaler till vilka seriekopplade lysdioder är anslutna, som visas i figuren nedan.

Kärnan i schemat är mikrokontroller PIC16F628A. Mikrokontrollern fungerar enligt algoritmen som visas i figuren. Programkoden är skriven i assemblerspråk, se listning Garland\16F628ATEMP.ASM.

Hela cykeln av in-circuit programmering och felsökning av PIC16F628A mikrokontroller utfördes med MPLAB IDE v8.15 (integrerad utvecklingsmiljö), MPASM v5.22 kompilatorn (ingår i MPLAB IDE v8.15) och MPLAB ICD 2 (i -kretsfelsökare - "Debugger"). För de som inte har verktygen som listas ovan, men har ett eget program för att arbeta med HEX-filer och en annan programmerare, kan du hitta filen 16F628ATEMP.HEX i motsvarande projekt. Den tekniska specifikationen för mikrokontrollern finns på hemsidan och.

Mikrokontroller DD1 har funktionsutgångar RB4 – RB7, till vilka förstärkande MOSFET-fälteffekttransistorer VT1 – VT4 är anslutna. Tekniska specifikationer för transistorer finns på hemsidan. Transistorernas avlopp är anslutna till push-in plintarna X2 – X5. Lastmatningsspänningen ställs in av kretsens strömförsörjning, som är ansluten till kontakt X1. Den maximala switchade strömmen per kanal är 0,5 A. Mikrokontroller DD1 har ingen forcerad återställningsfunktion, återställningsstiftet är anslutet via motstånd R1 till den positiva matningspotentialen. För att generera klockfrekvensen använder mikrokontrollern en on-chip klockgenerator. Apparaten kan användas i temperaturområdet från – 40 °C till +85 °C.

Enheten är påslagen från en AC- eller DC-spänningskälla ansluten till kontakt X1. Nätaggregatets märkspänning är 12 V. Nätaggregatets märkström beror på belastningen och är 0,5 - 2 A. För att stabilisera strömförsörjningen används en konventionell krets: en diodbrygga VD1, en linjär stabilisator DA1 , filterkondensatorer C1 - C4.

Mikrokontrollern är programmerad med 3 ljuseffekter, baserade på "running lights"-effekten.
1) Girlanderna lyser växelvis och går ut åt ena hållet och upprepa på samma sätt åt andra hållet.
2) Girlanderna lyser en efter en och när alla fyra girlanger är tända börjar de slockna en efter en i samma riktning, och detsamma upprepas i omvänd ordning.
3) 1 och 2, 3 och 4 girlanger blinkar växelvis till varandra. Mikrokontrollern är programmerad att utföra ett förutbestämt antal repetitioner av ljuseffekten. Det är värt att notera att tidsintervallet mellan belysningen av girlanderna ändras (ökar, når en topp och faller sedan), det vill säga effekten av "tillfällig svängning" är synlig. För att bättre demonstrera ljuseffekterna bör girlangerna (som de är numrerade i diagrammet) placeras i ordning i samma plan. I det här fallet, dekorera granen från rötterna till toppen (vertikalt, dela granen i fyra sektorer för girlanger), från 1 till 4 girlanger, respektive.

Matgirlanger ansluten till strömkällan ansluten till kontakt X1, därför är det nödvändigt att beräkna de seriekopplade ljusemitterande elementen (LED, glödlampor). Den totala matningsspänningen hittas från summan av spänningarna för de ljusemitterande elementen kopplade i serie. Till exempel kommer det att finnas 6 seriekopplade ljusa lysdioder designade för en spänning på 2 - 2,5 V i en krans. Eftersom lysdioder förbrukar 20 mA är det möjligt att koppla seriekopplade lysdioder parallellt i rader.

Installation av delar är ensidig. Hålstorlekar sträcker sig från 0,7 mm till 3 mm. Filer för att göra ett kretskort finns i foldern.

Följande delar kan bytas ut i denna enhet. Mikrokontroller DD1 från PIC16F628A-I/P-xxx-serien med en driftklockfrekvens på 20 MHz i ett DIP18-paket. Spänningsstabilisator DA1 inhemsk KR142EN5A (5 V, 1,5 A). MOSFET-fälteffekttransistorer och VT1 - VT4 (N-kanal) i ett I-Pak (TO-251AA)-paket, analoger till de klassificeringar som anges i diagrammet är lämpliga. Diodbrygga VD1 för en driftspänning på minst 25 V och en ström på minst 2 A. Strömkontakt X1 liknar den som anges i diagrammet med en central kontakt d = 2,1 mm. Icke-polära kondensatorer C1 och C2 med ett nominellt värde på 0,01 – 0,47 µF x 50 V. Elektrolytiska kondensatorer C3 och C4 har samma kapacitiva klassificering och spänningen är inte lägre än vad som anges i diagrammet. Flerfärgade lysdioder VD1 – VD6 för spänning 2 - 2,5 V.

Det nya året kommer snart! Julgransdekorationer dyker upp på butikshyllorna bredvid mandariner, godis och champagne: flerfärgade bollar, glitter, alla typer av flaggor, pärlor och, naturligtvis, elektriska girlanger.

Du kommer förmodligen inte att kunna köpa en vanlig krans av flerfärgade glödlampor. Men det finns helt enkelt otaliga olika blinkande lampor, mestadels tillverkade i Kina. Mikroskopiska lökar kan placeras på en bit kartong eller vävas in i en matta av trådar som kan användas för att dekorera ett helt fönster på en gång.

Julgransgirlanger kännetecknas också av stor variation, särskilt i utseende och design. Kostnaden för sådana girlanger är låg, liksom glödlampornas kraft.

De flesta girlanger har en liten plastlåda med en knapp, en sladd med nätkontakt och sladdar som går till en krans av flerfärgade glödlampor. Utformningen av kransen kan vara mycket varierande.

Det enklaste och billigaste alternativet består av insatta mikroskopiska glödlampor. På baksidan av förpackningen finns instruktioner för byte av glödlampor och säkerhetsåtgärder, även om inga extra glödlampor medföljer. Det här är girlangerna som säljs i butikskedjan "Allt för 38", även om de nyligen har sålt för fyrtio rubel.

Figur 1. Krans för fyrtio rubel

Girlander av en annan stil har små plastnyanser på glödlamporna, till exempel i form av genomskinliga blommor med kronblad. Men lådan med knappen förblir densamma, även om priset på kransen når upp till tvåhundra rubel. Låt oss försöka öppna lådan och se vad som finns inuti.

Figur 2. Utseende på en kransstyrenhet med tre tyristorer

Längst ner i figuren visas två ledningar, så här ansluts enheten till nätverket. Här finns även en knapp som växlar driftläge. I den övre delen kan du se tre tyristorer och vajrar som går till girlanderna.

I mitten av kortet finns en svart droppe monterad på ett litet kretskort. Kortet har kontaktdynor med vilka styrenheten löds in i huvudkortet.

Hur många tyristorer finns på brädet

Styrelektroderna på tyristorer, som slår på strängar av glödlampor, är anslutna till utgångarna på mikrokontrollern. Mikrokontrollern har fyra utgångar, men ofta, istället för fyra tyristorer, är bara tre installerade på kortet, och i vissa fall bara två.

Den nödvändiga visuella effekten uppnås genom att ansluta girlander och placera glödlampor: glödlampor i två eller till och med tre färger förseglas i en krans. Just en sådan bräda visas i figur 2.

Om man tittar på detta kort från kretskortet kan man se att tre tyristorer är lödda, och under den fjärde finns det hål med förtenna kontaktdynor, som visas i figur 3. I vissa fall är hålen inte ens borrade, säger man, den som vill borra själv .

Figur 3. Garland styrkort. Fritt utrymme för tyristor

Här är det värt att notera denna funktion: om styrenhetens utgång inte är ansluten någonstans betyder det inte att den inte fungerar. Programmet i alla regulatorer är tydligen detsamma, alla regulatorutgångar används.

Detta kan enkelt verifieras med hjälp av en pekare. Om du mäter den konstanta spänningen på det fria benet, kommer nålen att hoppa, rycka och avvika samtidigt som andra girlander blinkar. Det räcker att helt enkelt löda in den saknade tyristorn i brädet, och snälla, vi får en fullfjädrad fyrkanalig krans.

Tyristorn kan tas från ett gammalt defekt kort (det händer att styrenheten blir oanvändbar) eller så kan du köpa en extra krans för fyrtio rubel och ta bort tyristorn därifrån. För en god sak är kostnaderna extremt små!

Schematiskt diagram av kransen

Det är inte svårt att rita ett kretsschema med hjälp av ett kretskort. Det finns två typer av system, något olika varandra. Det första, mest avancerade alternativet visas i figur 4.

Figur 4. Kinesisk kranskontroll. Alternativ 1

Hela kretsen drivs via VD1…VD4. Girlanderna drivs av pulserande spänning och slås på av styrenheten via tyristor VS1...VS4. Motstånd R1 och mikrokontroller DD1 bildar en spänningsdelare, vars utgång är en spänning på 12V.

Kondensator C1 jämnar ut krusningarna i den likriktade spänningen. Genom motståndet R7 tillförs nätspänningen till ingången på styrenhet 1 för att synkronisera kretsen med 220V nätfrekvensen, vilket möjliggör fasstyrning av tyristorerna. Denna synkronisering möjliggör smidig tändning och släckning av girlanderna. Dessa är de typer av brädor som kan hittas i dyra girlanger.

Kortet som visas i figur 3 är sammansatt enligt en något förenklad krets, som visas i figur 5.

Figur 5. Kinesisk kranskontroll. Alternativ 2

Det fångar omedelbart ditt öga att det bara finns tre tyristorer, och bara en diod återstår från likriktarbryggan. Motstånd försvann också från styrelektroderna på tyristorerna. Men i allmänhet förblev konsumentegenskaperna desamma som i den tidigare kretsen, trots att glödlamporna endast tänds när det finns en positiv halvcykel av nätspänningen på kretsens övre ledning. Utan likriktarbrygga erhålls halvvågslikriktning.

Denna version av kretsdesignen är inneboende i de girlanger som är "alla fyrtio". Det är faktiskt allt som kan sägas om kretsdesignen av kinesiska julgransgirlanger.

Hur man ansluter kraftfulla lampor

Kraften hos girlangerna är låg, lökarna är helt enkelt mikroskopiska och det är osannolikt att de passar någon annanstans än en julgran i hemmet. Men ibland är det nödvändigt att ansluta en krans med kraftfulla glödlampor, till exempel för dekorativ belysning av byggnadsfasader. Denna ändring har redan givits i artikeln. Diagrammet över den modifierade kransen visas i figur 8 i den nämnda artikeln.

Om du inte vill göra om tavlan

Det är mycket lättare att göra utan att omarbeta styrkortet. Allt du behöver göra är att göra fyra kraftfulla utgångsomkopplare med optokopplarisolering och ansluta dem istället för lågeffektgirlander. Strömbrytarkretsen visas i figur 6.

Figur 6. Kraftfull strömbrytare med optokopplarisolering

Egentligen är schemat typiskt, det fungerar felfritt och innehåller inga fallgropar. Så snart lysdioden på MOC3021 optokopplaren tänds, öppnas lågeffektoptokopplartyristorn och styrelektroden och anoden på BTA16-600 triac är anslutna via stift 4, 6 och motstånd R1. Triacen öppnar sig och vänder på lasten, i det här fallet en krans.

En optokopplare bör användas utan en inbyggd CrossZero-krets (nätspänningsnollgenomgångsdetektor), till exempel MOC3020, MOC3021, MOC3022, MOC3023. Om optokopplaren har en CrossZero-nod, så FUNGERAR INTE kretsen! Detta bör inte glömmas.

BTA16-600 triac har följande parametrar: framström 16A, backspänning 600V. Vid en ström på 5A och en spänning på 220V är lasteffekten redan en hel kilowatt. Det är sant att du måste installera en triac på kylaren.

Metallsubstratet är isolerat från kristallen, vilket indikeras av bokstaven A i triac-markeringen. Detta gör det möjligt att installera triacs på en radiator utan glimmerdistanser och isolatorer för skruven. Förresten är det dessa triacs som används i hushållsdammsugarnas effektregulatorer, medan kylaren blåses av luftflödet vid dammsugarens utlopp.

Om belastningseffekten inte är mer än 400W, kan du klara dig utan en radiator. Triacens pinout visas i figur 7.

Figur 7. Pinout av triac BTA16-600

Denna ritning kommer att vara praktisk när du monterar en strömbrytarkrets. Det är bäst att montera alla fyra strömbrytarna på ett gemensamt kretskort. Det är bättre att montera motstånd R från två 2W motstånd, vilket kommer att undvika överdriven uppvärmning. Den maximala strömmen för optokopplarens ingångs-LED är 50mA, så en ström på 20...30mA säkerställer en långvarig problemfri drift.

Figur 8. Ansluta strömbrytare till styrkortet

I allmänhet är allt tydligt och enkelt. Girlanderna är olödda från styrenheten, och ingångskretsarna till strömbrytarna är lödda på deras plats. I det här fallet krävs inget ingrepp i styrenhetens tryckta kretsledningar. Det enda undantaget är lödningen av en extra tyristor, förutsatt att den kan hittas. Du måste också göra nätsladden och kontakten något tjockare, eftersom originalet har ett mycket litet tvärsnitt.

Om den är korrekt installerad och delarna är i gott skick behöver kretsen inte konfigureras. Utformningen av enheten är godtycklig, helst i ett metallhölje med lämpliga dimensioner, som kommer att fungera som en radiator för triacs.

För att säkerställa elektrisk säkerhet bör enheten slås på via en strömbrytare, eller åtminstone en säkring.

Bland de många belysningsanordningarna som används för att dekorera nyårsträd upptar den kinesiska kransdesignen en speciell plats. Den, som alla liknande kinesiska produkter, är enkel och billig. Det finns en hel del kontroverser om tillförlitligheten hos sådana girlanger, men de flesta konsumenter använder dem.

Diagram av en klassisk kinesisk krans

Denna design är utrustad med mjuk ljusstyrkakontroll. För detta används fasstyrning för att reglera tyristorernas öppningsvinkel. Automation använder så många som åtta program som tillhandahåller en mängd olika kontrollalgoritmer. På grund av dess kvaliteter är enheten mycket billig, varför den säljs i miljontals exemplar.

Regulatorn är baserad på ett litet kort med utrymme. Här finns också en mikrokontroller med fyra utgångar. Det är en liten bit av genitax, där ett mikrochip fästs med hjälp av epoxiharts. Genom utgångarna från mikrokontrollern, med hjälp av strömbegränsande motstånd, styrs fyra tyristorer. Denna enhet är designad för anodspänning upp till 600 volt och en ström i intervallet 0,6-0,8 ampere. I vissa konstruktioner av billiga girlander, istället för ingångsdiodbryggan, återstår en diod. Samtidigt kopplas elektroderna som styr tyristorerna direkt till mikrokontrollerns utgångar, utan att begränsa strömmen.

Som regel är mikrokontrollerns kraft mycket liten, därför kan den inte kontrollera driften av kraftfulla triacs. För att lösa detta problem är det nödvändigt att använda en separat lågeffektsströmkälla som är galvaniskt isolerad från det allmänna nätverket. För dessa ändamål kan du använda en lågströmsadapter, till exempel en som driver en TV-antennförstärkare som innehåller en stabilisator i sin krets.

Andra sätt att lösa problem

För att kombinera en lågeffektsmikrokontroller med kraftfulla triacs, övas man på att använda transistoromkopplare, där transistorer med hög strömförstärkning används. Den kinesiska kranskretsen överbelastas alltså inte mikrokontrollerns utgångar. För att säkerställa galvanisk isolering används speciella mikrokretsar, vars ingång innehåller en lysdiod och utgången har en triac med låg effekt.

För att den kinesiska girlangen ska fungera normalt måste den synkroniseras med nätverket med hjälp av en signal. För detta ändamål tillförs en fas med ett nominellt värde på 220 volt till mikrokontrollerns ingång genom ett installerat motstånd. Nätverkets neutrala ledning är ansluten till den gemensamma ledningen för hela enheten.

Byte av den kinesiska kransstyrenheten