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LCD2021 - CRONOMETRO MILLESIMALE LCD
(LCD2021 - 1/1000 second Stopwatch based on PIC16F883 or PIC16F886)
Indice:
INTRODUZIONE e CARATTERISTICHE [ TORNA ALL'INDICE ]
In questa pagina descrivo il cronometro millesimale LCD2021 con modulo LCD e microcontrollore PIC16F883 (o PIC16F886) della Microchip. I cronometri millesimali (cioè quelli con risoluzione da 1/1000 di secondo) sono abbastanza difficili da realizzare, specialmente se si utilizza un Microcontrollore. Tuttavia, è sempre possibile costruirne uno molto affidabile e preciso tenendo sempre a mente che la precisione dipende in gran parte dalla bontà del quarzo utilizzato, dai due condensatori ad esso collegati e da vari altri fattori esterni, quali ad esempio, la temperatura o i tempi di risposta degli attuatori.
Il cronometro può essere utilizzato anche in auto o moto per rilevare tempi cronometrici durante le gare sportive: l'alimentazione può essere presa da qualsiasi punto dell'impianto elettrico dove siano presenti i 12V protetti da fusibile (nell'auto, ad esempio, può tornare utile la presa accendisigari). Se invece si preferisce collegare il cronometro direttamente alla batteria, è consigliabile usare un fusibile di sicurezza da 0,5A da inserire sulla linea positiva di alimentazione (12Vcc).
Questo cronometro millesimale è molto preciso anche sui tempi lunghi: durante i test su un paio di prototipi, sono stati rilevati errori di 2/3 decimi di secondo su tempi cronometrati di 10-12 ore!.
LE CARATTERISTICHE DEL CRONOMETRO MILLESIMALE LCD2021
- Alimentazione 9-12V (consumo massimo < 50mA).
- Risoluzione 0.001 s (1 ms).
- Gestione con Microcontrollore.
- Range di misura: fino a 99h 59min 59sec 999ms.
- Modulo LCD retroilluminato.
- Rilevamento dei tempi intermedi.
- 4 modalità di funzionamento programmabili.
- Clock con precisione al quarzo.
- Regolazione manuale (a mezzo trimmer) del contrasto LCD.
- 4 pulsanti per i comandi manuali: START INTERMEDIATE STOP e RESET .
- 3 Morsettiere per il collegamento di attuatori esterni per START INTERMEDIATE e STOP .
- Possibilità di utilizzare una batteria da 9 V (alcalina oppure ricaricabile).
- Protezione contro l'inversione di polarità dell'alimentazione.
INSTALLAZIONE SCHEDA SU PANNELLO [ TORNA ALL'INDICE ]
Per un'installazione della scheda a pannello, l'apertura minima da realizzare per il display LCD è di 64x14 mm. ma ovviamente è sempre meglio realizzarne una leggermente più grande. Di seguito il piano foratura utile per installare la scheda su un pannello.
COLLEGAMENTI [ TORNA ALL'INDICE ]
Una volta collegata l'alimentazione sul morsetto M4 e l'interruttore ON/OFF sul connettore SW1 (On/Off), il cronometro è pronto per poter funzionare con i comandi manuali sulla scheda (START, STOP, INTERMEDIATE e RESET).
E' possibile utilizzare il cronometro in modo totalmente autonomo, sfruttando i pulsanti e senza sonde o sensori esterni, collegandolo ad una pila da 9V (alcalina oppure ricaricabile al Ni-Cd o Ni-MH). L'autonomia dipende dal tipo di batteria utilizzata (le normali pile alcaline non ricaricabili offrono senz'altro una maggiore autonomia). La pila da 9V entra in funzione solo quando manca la corrente elettrica oppure quando non è collegata nessuna fonte di alimentazione sulla morsettiera M4. Personalmente consiglio di utilizzare solo le pile alcaline da 9V (quelle non ricaricabili) perché offrono una maggiore potenza e autonomia. In ogni caso, è NECESSARIO impostare sulla scheda il tipo di batteria utilizzata agendo sul jumper SW2 (sul quale può eventualmente essere collegato anche un piccolo interruttore esterno per avere la possibilità di scegliere, di volta in volta, quale batteria utilizzare). Con l'uso di una pila alcalina NON RICARICABILE, il jumper SW2 DEVE ESSERE LASCIATO APERTO (NON INSERITO) come indicato nello schema elettrico o nell'immagine sopra.
Per le pile Ni-Cd o Ni-MH, la corrente di ricarica è molto bassa (per non danneggiare le pile stesse) per cui una batteria totalmente scarica potrebbe impiegare anche molte ore prima di ricaricarsi completamente: per questo motivo, anche a cronometro spento, è necessario lasciare collegata l'alimentazione da 12V sulla morsettiera M4 in modo tale che la pila riceva sempre una piccola corrente di ricarica anche quando il cronometro è spento.
Sempre per quanto riguarda le batterie ricaricabili (che notoriamente sono da 8.4V e non da 9V), va detto che queste necessitano di una corrente di carica ben precisa per evitare di danneggiarle per cui se proprio si vuole usare questo tipo di batteria, consiglio di inserirla nel circuito solo dopo averla ricaricata con il suo apposito caricatore e la piccola corrente che scorre attraverso la resistenza R4 sarà in grado di mantenerne la carica per cui la batteria sarà sempre pronta per entrare in azione in mancanza di altre fonti di alimentazione.
NOTA - Anche se questo cronometro funziona con alimentazioni comprese tra 9 e 12V, utilizzandolo con una batteria ricaricabile da 9V, è necessario alimentarlo tassativamente a 12V altrimenti la batteria stessa non verrà mai ricaricata.
Oltre che funzionare manualmente con i pulsanti on-board, al cronometro possono essere collegati degli attuatori esterni per il funzionamento da remoto: i contatti N.A./N.O. (Normalmente Aperti / Normally Open) degli attuatori, come, ad esempio, quelli delle fotocellule, vanno collegati alle morsettiere M1 (START), M2 (INTER.) e M3 (STOP).
Il consumo del circuito è inferiore ai 40 mA quindi anche con la batteria da 9V è assicurata una buona autonomia (specialmente quando si usa il cronometro saltuariamente e su tempi corti).
SCELTA DELLE MODALITA' DI FUNZIONAMENTO [ TORNA ALL'INDICE ]
Il cronometro può funzionare in 4 MODALITA' differenti, due per il CONTEGGIO e due per i COMANDI. Per impostare la modalità desiderata, quando il cronometro è fermo ("Ready to START"), seguire le procedure descritte di seguito.
NOTA - Le modalità selezionate dall'utente sono memorizzate automaticamente nella memoria del microcontrollore: così facendo, ad ogni accensione, il cronometro funzionerà con le ultime impostazioni programmate.
SCELTA DELLA MODALITA' DI CONTEGGIO (premere INTERMEDIATE+RESET)
Premere e mantenere premuto il pulsante INTERMEDIATE e, contemporaneamente, premere e mantenere premuto anche il pulsante RESET . Rilasciare i pulsanti quando sul display appare l'opzione desiderata.
- RESET to 0 after each INTRM
Il cronometro si attiva con la pressione del pulsante START (oppure, da remoto, con un sensore da applicare alla morsettiera M1 - START). Il tempo istantaneo (Tmr) sulla prima riga del Display è ri-azzerato automaticamente dopo ogni INTERMEDIO.
- CONTINUOUS count after each INTRM
Il cronometro si attiva con la pressione del pulsante START (oppure, da remoto, con un sensore da applicare alla morsettiera M1 - START). Dopo ogni INTERMEDIO, il tempo istantaneo (Tmr) sulla prima riga del display continua senza mai azzerarsi.
SCELTA DELLA MODALITA' DI COMANDO (premere STOP+RESET)
Premere e mantenere premuto il pulsante STOP e, contemporaneamente, premere e mantenere premuto anche il pulsante RESET . Rilasciare i pulsanti quando sul display appare l'opzione desiderata.
- DOUBLE COMMAND (Start & Interm)
Il cronometro si avvia con il pulsante START (oppure, da remoto, con un sensore da applicare alla morsettiera M1 - START). Per rilevare i tempi INTERMEDI premere il pulsante INTERMEDIATE (oppure, da remoto, con un sensore da applicare alla morsettiera M2 - INTER).
NOTA - Nella modalità "DOUBLE COMMAND", tra un intermedio e l'altro, deve trascorrere almeno 1 secondo.
- SINGLE COMMAND (Start for all)
Il cronometro funziona SOLO con il pulsante START (oppure, da remoto, con un sensore da applicare alla morsettiera M1 - START). Al primo START si avvia il cronometro mentre con le successive pressioni del pulsante si hanno i tempi intermedi.
NOTA - Nella modalità "SINGLE COMMAND", tra un intermedio e l'altro, deve trascorrere almeno 1 secondo.
NOTA - Quando si usa il cronometro nelle modalità "SINGLE COMMAND", il morsetto INTER. e il pulsante INTERMEDIATE non sono attivi.
Nelle figure seguenti sono riportati alcuni tipici schemi di collegamento in base alla modalità di comando.
COMANDI E USO DEL CRONOMETRO [ TORNA ALL'INDICE ]
NOTA - Prima di utilizzare il cronometro, è consigliabile tenerlo acceso almeno 5-10 minuti per fare in modo che il circuito possa stabilizzarsi alla perfezione.
NOTA - E' possibile utilizzare il cronometro in modo "portatile" (ovvero utilizzando solo i pulsanti della scheda) semplicemente collegandolo ad una batteria alcalina da 9V.
- All'accensione, dopo la schermata del firmware e quelle delle modalità di funzionamento impostate dall'utente, il display LCD visualizza la scritta "Ready to START".
- Premendo il pulsante START , il cronometro avvia il conteggio visualizzandolo sulla prima riga del Display LCD in tempo reale (Tmr).
- Premendo il pulsante INTERMEDIATE , il tempo intermedio e il suo numero progressivo sono visualizzati sulla seconda riga del Display mentre sulla prima il conteggio riparte da 0 oppure continua in base alla modalità di funzionamento scelta.
- Ad ogni pressione del pulsante INTERMEDIATE , sulla seconda riga del display appare sempre il valore del nuovo tempo intermedio e il relativo numero progressivo.
- Per fermare il cronometro premere il pulsante STOP : in questo caso il conteggio è momentaneamente messo in pausa (Stp).
- Per riavviare il cronometro, premere il pulsante START oppure premere il pulsante RESET per annullare e resettare il conteggio: in quest'ultimo caso sul Display LCD appare la schermata iniziale "Ready to START".
NOTA - Per evitare accidentali azzeramenti durante il conteggio, il pulsante RESET funziona SOLO quando il cronometro è in pausa (Stp).
GALLERIA FOTO [ TORNA ALL'INDICE ]
Nelle foto successive è riportato il prototipo scheda costruito dall'autore.
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Di seguito, alcune foto del prototipo finale racchiuso in eleganti contenitori plastici della TEKO mod. Pult 362 (dimensioni 161 x 97 x 60 mm.) e mod. Pult 363 (dimensioni 217 x 130 x 76 mm.).
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Cliccare sui seguenti link per scaricare i manuali d'uso (in italiano o inglese). Per domande o suggerimenti utilizzare SEMPRE la sezione COMMENTI.
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Scarica il Manuale d'Uso (v. 2.0a) del Cronometro LCD2021 (Italiano - 2 MB) Download the Owner's Manual (v. 2.0a) of LCD2021 Stopwatch (English - 2 MB) |