Univerzální stmívač - nejen pro akvaristy

Tento programovatelný stmívač je určen pro chovatele akvarijních ryb, kdy při náhlém rozsvícení v pěstírně dochází k plašení ryb a v neposlední řadě i k jejich úhynu. Jeho použití lze doporučit všude tam, kde je nutno pomalu rozsvítit nebo zhasnout osvětlení v předem určený čas např. v chovatelství ke změně denního režimu zvířat ap.

Po kliknutí na náhled se zobrazí zvětšený obrázek hodin při činnosti

Jedno z možných řešení - zaslal pan Roman Danielis

Popis zařízení: Jednoúčelový programovatelný stmívač umožňuje v předem nastavený čas pomalu rozsvítit osvětlení a naopak opět v předem nastavený čas toto osvětlení zhasnout. Je možno nastavit volitelně až čtyři časy rozsvicování a zhasínání. Dále je možno spustit ručně rozsvícení nebo zhasnutí. Tato funkce se používá při nutnosti rychlého rozsvícení (např. neplánovaný příchod a nutnost osvětlení) a od automatického stmívání se liší v tom, že čas rozsvicování resp. zhasínání je podstatně zkrácen.
Kvůli úspoře el. energie byla na žádost vyvinuta verze s přepínáním světel, t.zn. že v místnostech je instalováno kromě žárovek také zářivkové osvětlení. Po plném rozsvícení žárovek (při "rozednívání") se přes relé zapnou zářivky a po 15 sekundách (čas pro rozsvícení všech zářivek s dostatečnou rezervou) se žárovky zhasnou. Naopak při stmívání se nejprve rozsvítí při zapnutých zářivkách žárovky, po jejich rozsvícení se zhasnou zářivky a následuje stmívání žárovek.

Technické parametry: Maximální spínaný příkon jak pro žárovky tak pro zářivky je 1 kW v základní verzi. Je samozřejmě možné spínaný výkon zvýšit použitím výkonnějších součástek (triaku). Napájení přístroje je ze sítě 220 V.

Popis možných verzí software:

	základní verze-pracuje se žárovkami a po jejich plném rozsvícení přepne osvětlení na zářivky,rychlost rozsvěcování nebo zhasínání je nastavena pevně
	jako základní verze, ale pracuje pouze se žárovkami
	jako základní verze, navíc je možno editovat rychlost rozsvěcování nebo zhasínání (vývoj na požadavek)
	jako základní verze,ale je rozšířen počet zaznamenaných časů z osmi na dvanáct
	jako uvedené předchozí verze,ale činnost zařízení je zálohována vestavěnými akumulátory (po ztrátě napájení ze sítě zařízení sice nefunguje, ale hodiny běží dále a nastavená data se nesmažou-displej a indikace LED dále svítí)

Nastavování parametrů: Po zapnutí přístroje se vypíše logo autora a číslo verze programu.Pak již je na displeji zobrazován reálný čas (vteřiny jsou signalizovány blikající tečkou, svítí kontrolka REAL). Správný údaj nastavíme takto: Podržením tlačítka MODE přejdeme do editace (začnou blikat minuty). Tlačítky UP / DOWN nastavíme platné minuty a stiskem MODE přejdeme na editaci hodin a ty nastavíme obdobně jako minuty. Uložení a návrat z editace provedeme stiskem ENTER. Nastavení času zapnutí i vypnutí se provádí stejně. Po jednom stisknutí tlačítka MODE se zobrazí první čas (svítí STATUS zeleně tzn. že jde o zapínací čas). Po dalším krátkém stisku MODE se zobrazí další čas (STATUS svítí červeně tzn. že jde o vypínací čas). Po dalším krátkém stisku MODE následuje opět přesun na další čas (zapínací). Takto lze projít všechny čtyři zapínací a vypínací časy.
Po opuštění posledního času se zobrazí opět reálný čas a kontrolka STATUS zobrazuje aktuální stav přístroje. Po zapnutí přístroje jsou všechny časy zapnutí i vypnutí vynulovány, což je signalizováno na displeji jako čtyři pomlčky. POZOR: Nezaměňovat údaj vynulovaný čas a čas 00.00 . První pojem znamená, že čas není nastaven, u druhého pojmu jde o nastavení času na půlnoc!! Pro nastavení těchto časů se postupuje stejně jako pro nastavení času reálného s tou změnou, že u reálného času následuje po 59 minutě údaj 00, ale u času stmívače následují pomlčky a teprve po nich údaj 00. Totéž platí pro hodiny. Pokud je požadavek vynulovat některý čas, je nutno na pozici minut i hodin uložit pomlčky. Pokud jsou pomlčky jen u hodin nebo jen u minut, přístroj nereaguje na stisknutí tlačítka ENTER.
Nastavování parametrů podle tohoto návodu se může zdát složitější, ale po několika vyzkoušeních zjistíte, jak je to vlastně jednoduché.

Indikační prvky:
Zařízení obsahuje čtyřmístný LED displej pro zobrazování časových údajů a tři LED diody indikující momentální stav zařízení: POWER - zelená - svit indikuje přítomnost napájecího napětí.
REAL - žlutá - svit indikuje zobrazování hodin reálného času na displeji přístroje (tento režim indikuje také blikající tečka mezi hodinami a minutami) a také, že LED status indikuje aktuální stav zařízení. Pokud kontrolka REAL nesvítí, displej zobrazuje uložené časy rozsvicování nebo zhasínání (rozlišení dle LED status).
STATUS - dvoubarevná LED - tato kontrolka má několik funkcí:

Pokud svítí kontrolka REAL a kontrolka STATUS svítí trvale červenou barvou, je signalizován stav zhasnuto.

Pokud svítí kontrolka REAL a kontrolka STATUS bliká červenou barvou, je signalizován stav stmívání.

Pokud svítí kontrolka REAL a kontrolka STATUS svítí trvale zelenou barvou, je signalizován stav rozsvíceno.

Pokud svítí kontrolka REAL a kontrolka STATUS bliká zelenou barvou, je signalizován stav rozsvicování.

Pokud kontrolka REAL nesvítí, kontrolka STATUS indikuje typ času zobrazeného na displeji (zelená-rozsvicovací/červená-zhasínací).

Více na diagramu ovládání

Ovládací prvky:

POWER - hlavní vypínač celého zařízení (umístěn na boku).

Tlačítko MODE - po krátkém stisku je zobrazován další časový údaj (typ času-rozsvicování, zhasínání nebo reál viz kontrolky).
Pokud tlačítko držíme stisknuté,následuje po asi 3 sekundách vstup do editace (změn) právě zobrazovaného údaje, který je indikován blikáním čísla. Nejprve se editují minuty. Pro přechod na editaci hodin se stlačí tlačítko MODE. Po dalším stisknutí MODE se přepneme zpět do nastavování minut.

Tlačítko UP - v režimu reálného času (tj. není spuštěna editace) slouží ke spuštění zrychleného rozsvicování. Nezáleží na tom,jaký údaj displej momentálně zobrazuje. (reálný nebo nastavený čas). V režimu editace slouží ke zvyšování údaje na displeji. Při každém stisknutí je připočtena jednička. Pokud tla čítko podržíme stisknuté déle než cca 3 sekundy, zvyšování je zrychleno.

Tlačítko DOWN - v režimu reálného času (tj. není spuštěna editace) slouží ke spuštění zrychleného zhasínání. Nezáleží na tom,jaký údaj displej momentálně zobrazuje. (reálný nebo nastavený čas). V režimu editace slouží ke snižování údaje na displeji. Při každém stisknutí je odečtena jednička. Pokud tlačítko podržíme stisknuté déle než cca 3 sekundy, snižování je zrychleno.

Tlačítko ENTER - po stisknutí tlačítka je ukončena editace a údaj nastavený na displeji je uložen do paměti. V případě nastavování hodin reálného času jsou vynulovány vteřiny (nezobrazeny).

Tlačítko RESET - nachází se pod otvorem za pojistkovým pouzdrem na horní straně přístroje. Jeho stlačení se provede tenkým předmětem (tužkou). Pokud dojde k nějakému nedefinovatelnému stavu stmívače (nejdou hodiny, poblikávají žárovky apod. což může být způsobeno např. poklesem napětí v síti) provede se tímto tlačítkem restart stmívače.Tímto restartem se smažou veškeré nastavené hodnoty. Chceme-li časy zhasínání a rozsvicování uchránit od smazání je nutno před stisknutím tlačítka reset stisknout a držet stisknuté tlačítko ENTER. Tlačítko uvolníme po zobrazení loga na displeji.
Restartu je možné též docílit vypnutím a opětovným zapnutím zařízení (prodleva cca 5 vteřin), ale pokud není osazena verze se záložním zdrojem, dojde ke smazání všech dat.

Jištění zařízení:
Stmívač je jištěn jedinou tavnou pojistkou umístěnou na horní stěně v pojistkovém držáku.
Popis konstrukce:
Jádrem stmívače je mikroprocesor firmy ATMEL AT89C51. K jeho portu P2 jsou přes oddělovač typu 573 připojeny segmisegmentové zobrazovací jednotky se společnou anodou HDSP 5521. Platná data jsou do oddělovače zapisována impulsem z portu P3.7. Displej je řízen multiplexně, spínání jednotlivých anod číslicovek zajišťují tranzistory T3, T4, T5 a T8. Tlačítka jsou připojena k portu P1, na bity 0 až 3. Zapojení krystalu a signálu RESET je obvyklé. Na zbývající bity portu P1 jsou připojeny signalizační LED diody. Protože dvoubarevná LED má spojené vývody katod, musí být připojena k portu přes tranzistory T1 a T2, které zajišťují spínání jednotlivých diod. Zdroj je zapojen v klasickém zapojení s transformátorem, diodovým můstkem typu B250C1500 a vyhlazovacími kondenzátory. Snímač průchodu sítě nulou je realizován stejným typem diodového můstku, který je připojen přímo na 220V. Po usměrnění napětí se Zenerovou diodou D2 snižuje velikost na velikost vhodnou pro optron. Dioda optronu tedy spíná tranzistor optronu v rytmu 50 Hz s tím, že v průběhu napětí "nulou" je tranzistor optronu uzavřen a tím je uzavřen i tranzistor T7 rezistorem R28 (2k7) připojeným na +5V. Při uzavření tranzistoru se na jeho kolektoru sníží napětí na nulu a tím se vygeneruje přerušení pro procesor.
Rozsvěcení žárovek je provedeno přes optotriak MOC3020, který je posílen triakem TIC226. Tento optotriak je ovládán přes port P3.3. Ve verzi se zářivkami je navíc přidáno relé, které po rozsvídení žárovek sepne zářivky. Toto relé je ovládáno přes spínací tranzistor T6 z portu P3.4.

Schéma zapojení:

Procesorová část	Zobrazovací část

Plošné spoje

Procesorová část	Zobrazovací část

Popis programu:     Délka programu je 1094 byte. V hlavní smyčce programu je multiplexní obsluha displeje. Hodiny běží v přerušení, kdy přerušení je generováno od časovače 1 po 50 msec. Po vstupu do přerušení se počítá počet vstupů do tohoto přerušení. Po dosažení 1 sekundy je inkrementován čítač sekund, po jejich přetečení jsou zvýšeny minuty atd. s hodinami. Toto přerušení mimo jiné zabezpečuje blikání desetinnou tečkou při každé sekundě, a blikání displejem při pohybu v editaci.
Další část, kterou toto přerušení obsluhuje je inkrementace nebo dekrementace časovače stmívání. To znamená, že se podle parametrů nastavuje doba, jak dlouho trvá rozsvícení nebo zhasnutí. Při normálním stmívání je doba 30 minut, při ručním (požadavek rychlejšího rozsvícení nebo zhasnutí) je doba asi 6 minut.
      Funkce stmívání (resp. rozsvěcení) funguje následovně: přijde impuls na vstup INT0 (průchod sítě nulou). Je vyvoláno ext. přerušení INT0. Do předvolby časovače T0 je načtena hodnota z časovače stmívání. Tato předvolba se po 50 msec. zvyšuje/snižuje dle režimu. Časovač s touto předvolbou je spuštěn, a zároveň je zhasnuta žárovka (vypne výkonový triak při průchodu sítě "nulou"). Po uplynutí doby a vstupu do přerušení vyvolaného časovačem T0 je žárovka rozsvícena a časovač zastaven. To znamená, že žárovka je připojena na napětí po dobu danou od přetečení časovače T0, do dosažení průchodu sítě nulou, tedy dobou, zadanou předvolbou. Tato doba se jak již bylo uvedeno výše snižuje nebo zvyšuje a díky tomu se jas zvyšuje nebo snižuje. Protože je připojení žárovky synchronizováno průchodem sítě nulou, dosáhneme sepnutí triaku v přesně definovaný časový okamžik. Proto jsme schopni přesně řídit napětí na zátěži. (viz obrázek).
     V hlavní smyčce se dále testuje stav tlačítek, u tlačítek ENTER,UP a DOWN se navíc také testuje při stisknutí doba stisknutí na rozlišení dlouhého a krátkého stisku. Podle stavu tlačítek se provede odpovídající rutina.
Po dosažení minuty se vždy projde tabulka nastavených časů rozsvicování a stmívání a časy se porovnají s aktuálním. Pokud je zjištěna shoda, je spuštěna odpovídající akce. Ještě před spuštěním akce je otestován stav stmívače (jestli již stmívá nebo rozsvicuje), aby neběžela např. akce rozsvěcení, když je již rozsvíceno atd. Více najdete ve zdojovém souboru, který je ke stažení v archivu na konci stránky.

Princip regulace napětí:

Rozpiska součástek:

C1, C2    kondenzátor keramický 18pF
C3    kondenzátor tantalový 2u2/6,3V
C4    kondenzátor elektrolyt 470u/35V
C5    kondenzátor elektrolyt 100u/35V
C6, C7    kondenzátor keramický 100n
CON1-CON3    svorkovnice ARK210/2
D1    dioda 1N4007
D2    Zenerova dioda BZX85V005.1
F1    poj. pouzdro do plošného spoje SHH2
IC1    procesor ATMEL AT89C51 naprogramovaný
IC2    latch registr 74573
IC3    stabilizátor 7805
K1    relé Takamisawa JS-5-K (GM electronic)
R1-R4    rezistor miniaturní 5k6
R5    rezistor miniaturní 180R
R7, R8, R26, R31, R32    rezistor miniaturní 1k

R27    rezistor miniaturní 10k
R9-R12, R14-R17    rezistor miniaturní 5k6
R18-R25, R30    rezistor miniaturní 330R
R28    rezistor miniaturní 15k
R29    rezistor miniaturní 3k3
R33    rezistor miniaturní 160K
SV1    kon. PSH02-10W + PFH02-10 protikus + 10 pinu PFF02-01
SV2    kon. PSH02-15W + PFH02-15 protikus + 15 pinu PFF02-01
T3-T8    tranzistor univerzální BC327-40
U1, U8    usm. mustek B250C1500
U5    optočlen CNY-17/I
U6    optotriak MOC3020
U7    triak TIC226M
X-TAL1    krystal miniaturní 12MHz
TR1    Síťový transformátor EI42/14,8 9V 5VA (GM electronic)
Patice precizní 40 pinů

Deska displeje

D1  LED dioda 5mm žlutá
D3  LED dioda 5mm zelená
D4  LED doioda dvoubarevná (red/green) 5mm společná katoda
IO1, IO2  dvojitá sedmisegmentovka HDSP5521

R5  rezistor miniaturní 220R
R6, R13, R34  rezistor miniaturní 330R
S1-S4  tlačítko DTE6 (GM electronic)
S5  tlačítko P-B1720 (GM electronic)
T1, T2  tranzistor PNP BC557C

Naprogramovaný procesor i plošné spoje pro tuto konstrukci si můžete objednat na mojí e-mailové adrese.

Schémata a plošné spoje ve formátu EAGLE 4.01 a ve formátu *.bmp (rozlišení 300 dpi)

Na závěr bych rád poděkoval panu Romanu Danielisovi za vytvoření plošných spojů k této konstrukci a za poskytnutí podkladů k uveřejnění.

© DH servis 2002 -

		Schémata a plošné spoje ve formátu EAGLE 4.01 a ve formátu *.bmp (rozlišení 300 dpi)