Опубликовано Автор: Catcatcat

Сумеречное реле

sure_07

 

 Сумеречное реле.

Реле управления освещением, датчик день-ночь — одним словом фотореле для управления освещением или формирования сигнала для системы умный дом о понижении или повышении освещенности относительно заданного уровня. Реле выполнено по классической схеме, конденсаторный блок питания, от сети переменного тока 220 вольт. Реле на 24 вольта — чтобы уменьшить ток потребления устройством. Все новшество заключается в применении PIC-контроллера. Это дало минимальное количество внешних компонентов, что ускоряет и упрощает сборку, а также дополнительные функции в работе.

Классическое реле на операционных усилителях в основном обеспечивают одну функцию это гистерезис включения ( и то не всегда). Контролер позволяет добавить еще пару функций которые необходимы в работе сумеречного реле.

Функция задержки включения и выключения освещения. 

Если уровень освещенности понизился до уровня включения, в контроллере активируется таймер, например, на 2 минуты. После истечения времени если уровень освещенности соответствует уровню включения, то освещения включается, иначе ждем пока уровень освещенности не будет стабильно низким. Таймер позволяет например, избавиться от эффекта «автомобильных фар» — когда рекламщикам приходиться устанавливать датчик освещенности так,  чтобы свет от автомобильного транспорта не выключал рекламу.

Функция экономии электроэнергии.

 В наше время, это очень необходимый компонент. Пример на освещении рекламных щитов. Когда вечером включилась реклама, то реально она эффективна до полуночи. Потом резко эффективность падает — смотреть практически некому. Далее её необходимо включить под утро. Такое управление возможно более дорогими таймерами реального времени с датчиком освещенности. Но некоторую функцию мы можем и организовать и в нашем варианте. При включении освещения запускается таймер на 5 часов. По окончанию работы этого таймера освещение выключается. И запускается таймер ожидания на 5 часов. Естественно если это летний период, то реклама будет гореть только вечером, а зимой когда «утро еще темное» будет включаться еще и под утро. Эффективность такой работы приблизительно в 50% экономии потребляемой электроэнергии.

Ниже будут предоставлены прошивки программ для всех вариантов сумеречного реле, чтобы удовлетворить все вкусы.

Печатная плата.

 sure_01 приобрести в магазине Ворон.

Плата предназначена для монтажа в корпус  

Полная схема. (На практике используется только частично)

sure_03

 

Выход реле выполнено в виде «сухого» контакта, это сделано, что было можно применять данное устройство, для систем домашней автоматики («Умного дома»). 

Монтажная схема платы.

sure_05

Обратите внимание!! на самой печатной плате ошибка в маркировке резистора R2 и C1 они перепутаны местами (на картинке маркировка исправлена).

Схема используемая для сборки проекта.

sure_04

 

Схема элементарно проста, на один вход контроллера AN1 приходит напряжение с потенциометра, которым задается порог освещенности. На второй  AN0 напряжение с делителя выполненного их фоторезистора и резистора R9. Программа контроллера сравнивает значение на этих входах и в зависимости от заложенной в ней логике управляет реле.

Перечень элементов необходимых для монтажа сумеречного реле.

 
            Наименование             Типоразмер  Тип (замена)  Количество  Примечание 
Печатная плата   CH-SR_08  1  
Печатная плата с микроконтроллером     1 версия 2.0
 Фоторезистор hole 2.54mm  GL3516 (любой аналогичный) 1 FR1 
 PIC-контроллер SOT23-6  PIC10F222 1 PIC1 
 Потенциометр smd 3305SMD-20K  1  R5 
 Транзистор SOT23  BC847C (любой npn) 1  V1 
 Стабилитрон DO41 BZV85-C5V1 1 Z2 
 Стабилитрон DO41 BZV85-C24V 1 Z1 
 Варистор hole 5-7mm  FNR-05K391 (471) 1  RV2 
 Соединитель hole 7.62mm  WJ-25C-4P (любой с шагом 76,2) 1 CON1 
 Конденсатор hole 15mm  MKP X2 0.33uF 280V (0.47-0.22) 1 C3 
 Выпрямительный мост   HD10 (HD6-HD8) 1  BR1
 Электролитический конденсатор   100,0x35v (100-330) 2 C2,C6
 Конденсатор керамический 0805 0,1х50v (0,1-0,47) 3 C7,C8,C5
 Конденсатор керамический 0805 4.7x25v (1,0-10,0) 1 C4 
 Резистор 0805 1к (680-1,6л) 1   R2
 Резистор 0805 10к (7,5-16к) 2  R1,R6,R10 
 Резистор 0805 20к (18-24к)  1 R9 
 Резистор 1206 100 (75-120) 1 R3 
 Резистор 1206 2к (1,8-2,4к) 1 R11 
 Резистор 1206 510к (680-1М) 2  R7,R8 
 Резистор 0.5w 51 (47-68Ом) 1 R4 
 Реле   JQC-3F  1  P1 
 Выпрямительный диод  QuadroMELF LS4148  1  D1
 Джампер hole 2.54mm  JM-G  1 J1 

 

Программа.

Рассмотрим составление программы для пик контроллера для самого простого типа сумеречного реле, только функция гистерезиса. Что такое гистерезис?  Эта функция которая которая позволяет устранить хаотичное переключение исполнительного устройства в момент когда уровень измеряемого параметра близок или равен уровню задания. Поэтому к уровню задания вводиться дополнительный параметр который позволяет уровень включения и уровень выключения раздвинуть по шкале параметра. При этом включение освещения будет происходить при более низкой освещенности, а выключение при более высокой.

Построение программы на языке Си для компилятора Microchip MPLAB XC8 C Compiler V1.12.

Первое это укажем заголовок по которому компилятор поймет какой контролер мы используем в проекте.

#include   <htc.h> // для настройки под выбранный контроллер

Второе — настроим регистры конфигурации для нашего проекта.

//---------------------------------------------------------------------------
// конфигурирование контроллера
__CONFIG(
 IOSCFS_8MHZ & // Тактовый генератор на 8 MHz
 MCPU_OFF & // Pull-up резистор отключен
 WDTE_ON & // Сторожевой таймер включен
 CP_ON & // Защита кода включена
 MCLRE_ON); // Вывод GP3/MCLR настроен на функцию MCLR
//---------------------------------------------------------------------------

Далее опишем переменные которые будем использовать в проекте.

// Описание переменных
char ustavka,uroven; // таймер формирующий длительность светового индикатора
int timerBeep; // переменная формирующая период мигания светового индикатора

// определения

#define RELE GP2 // выход управления реле
#define GISTER 20 //5 20
#define _XTAL_FREQ 8000000 // для __delay

Далее сам программа, на первом этапе конфигурируем порты ввода вывода

// сама программа
void main(void)
{
// Настройка контроллера
 CLRWDT(); //сброс сторожевого таймера +++++++++++++++++++++- 
// загрузку калибровочной константы си берет на себя
// обнуление порта (правда Си тоже это делает)
 GPIO=0;
// настройка регистра OPTION
 OPTION=0b11001111;
//        |||||+++--- PS: настройка предделителя
//        ||||+------ PSA: пределитель подключен к сторожевому таймеру
//        |||+------- T0SE: счет по фронту импульса на входе T0CKI
//        ||+-------- T0CS: вход таймера подключен к внутренему генератору
//        |+--------- GPPU: подтягивающие резисторы на GP0, GP1, GP3 отключены
//        +---------- GPWU: побуждение по входам GP0, GP1, GP3 отключено
// настройка портов ввода вывода
 TRISGPIO=0b11111011;
//          |||||||+--- GP0: вход
//          ||||||+---- GP1: вход
//          |||||+----- GP2: выход
//          ||||+------ GP3: вход
//          ++++------- не используются
// настройка АЦП
 ADCON0=0b11000001;
//        |||||||+--- ADON: АЦП включен
//        ||||||+---- GO/DONE: статус и запуск конвертирования
//        ||||++----- CHS: АЦП подключен к входу GP0/AN0
//        ||++------- не используются
//        |+--------- ANS0: вывод GP0/AN0 настроен как аналоговый
//        +---------- ANS1: вывод GP1/AN1 настроен как аналоговый
CLRWDT(); //сброс сторожевого таймера +++++++++++++++++++++- 
//---------------------------------------------------------------------------
//---------------------------------------------------------------------------
// задежка необходимая для заряда входной емкости фильтра
// после подачи питания
 timerBeep++; // 
 while(timerBeep) //
 {
    GO=1; // включить конвертирование
    while(GO); // ожидание окончания конвертирования
    timerBeep++; // 
 }
//---------------------------------------------------------------------------

И главный цикл, в котором крутится сама программа.

//---------------------------------------------------------------------------
// главный цикл работы
 while(1)
 {
     CLRWDT(); //сброс сторожевого таймера +++++++++++++++++++++- 
     //--------------------------------------------------------------------
     // измерение 
     ADCON0=0b11000111;   // выбрать вход 1 и включить конвертирование АЦП 
     while(GO);           // ожидание окончания конвертирования 
     ustavka=ADRES;       // задатчик уровня освещенности
     ADCON0=0b11000011;   // выбрать вход 0 и включить конвертирование АЦП 
     while(GO);           // ожидание окончания конвертирования 
     uroven=ADRES;        // текущий уровень освещенности 

//--------------------------------------------------------------------
// сравнение и управление реле 
     if (uroven<ustavka-GISTER) // сравниваем полученное значение из АЦП
     {
        if (RELE==1) // 
        {
           RELE=0;   // наступил день
        }
      }
      else if (uroven>ustavka+GISTER) // сравниваем полученное значение из АЦП
      { 
         if (RELE==0) // 
         {
             RELE=1;  // наступила ночь
         } 
      }
   }
//--------------------------------------------------------------------------- 
}

Фотографии проекта.

[slideshow id=10]

Файлы для загрузки

Версия 1.0 только функция гистерезиса, монтировать джампер переключения режима работы не надо. 

[wpdm_file id=86]

Версия 2.0 добавлена функция таймера, задержка на включение и выключение 3,5 минуты. Джампер используется для выбора режима работы, если установлен — режим работы с таймером, если снят без таймера аналогичен версии 1.0. При снятом джампере использовать для настройки порога освещенности (если есть необходимость).

[wpdm_file id=87] 

Версия 3.0 — функция экономии электроэнергии — подготавливается…

  

Добавить комментарий