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Progetti Elettronici

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STC2 - SUPER TIMER per BROMOGRAFO e Multiuso
con Microchip PIC16F886 SO-28 (rev. 2)

(STC2 Programmable Super Timer, based on PIC16F886 SO-28 Microcontroller)

CARATTERISTICHE    [ TORNA ALL'INDICE ]

Questo Super Timer Programmabile gestisce tempi da 1 secondo a 100 minuti (visualizzazione nel formato MM:SS) e i valori da programmare sono a passi di 1 secondo.
Una volta accesso, il Timer visualizza l’ultimo valore programmato dall’utente: premendo il pulsante START, il relè si attiva e inizia il conteggio alla rovescia (countdown). A fine conteggio, sul display appare il valore "00:00", il relè si disattiva e il buzzer emette 5 segnali acustici.
Se c'è un black out, il Timer si spegne completamente e il relè si disattiva: al ripristino della corrente elettrica, il Timer visualizza l’ultimo valore programmato dall’utente pronto per essere nuovamente avviato.

Elenco delle caratteristiche del Super Timer Programmabile:

• Tensione di alimentazione: 12Vcc. (±10%)
• Gestione a Microcontrollore (PIC16F886 SMD).
• Precisione al Quarzo (8,192 MHz).
• Conteggio tipo 'Count-Down' (conto alla rovescia).
• Facile da utilizzare.
• 3 pulsanti di comando:  START    STOP  e  SET  
• Tempo Programmabile da 1sec. a 99min. 59sec.
• Memorizzazione e richiamo automatico all’accensione dell'ultimo valore programmato dall'utente.
• Buzzer on-board per segnalazione acustica di fine conteggio e scansione audio dei secondi.
• LED rosso - Visualizza lo stato del RELE' (LOAD ON).
• LED verde - Visualizza lo stato di PRONTO (READY).
• Uscita relè: 250V / 16A.
• Morsettiera on-board da 3 vie a vite: NC, Com, NO.
• Visualizzazione su 4 x Display a 7-segmenti (0,59" - 13 mm.).
• PCB professionale serigrafato (doppia faccia).
• Può essere usato come normale Timer multiuso, per bromografi, ecc.
• Dimensioni scheda: 100 x 76 mm.

LO SCHEMA ELETTRICO    [ TORNA ALL'INDICE ]

Nella seguente figura è riportato lo schema elettrico del SUPER TIMER STC rev.2 (cliccare sulla figura per ingrandirla).

Il circuito è abbastanza semplice perché tutto il lavoro è svolto da un microcontrollore della Microchip, il PIC16F886 in versione SMD (SO-28).

La precisione del Timer è garantita da un quarzo da 8.192 MHz in contenitore HC49s: come già accennato, anche i condensatori C5 e C6 (27 pF) è bene siano del tipo NPO/COG a disco.

Sul morsetto M3 (MW) vanno collegati i contatti di un microswitch (o altro attuatore): questo morsetto è utile, ad esempio, per rilevare l'apertura dello sportello di un bromografo. Infatti, quando i contatti sul morsetto M3 sono aperti, il Timer si ferma e il relè si disattiva. Nel caso in cui non si voglia gestire l'apertura dello sportello, è necessario cortocircuitare i morsetti M3 con un ponticello a filo.

Al connettore J1 può essere collegato l'interruttore di accensione altrimenti esso deve essere cortocircuitato con un jumper.

I componenti R3-C7 formano la rete di snubber, necessaria soprattutto per l'attivazione di carichi induttivi.

L'elenco completo dei componenti utilizzati lo trovate cliccando QUI.

I segmenti dei Display sono gestiti dall'intera PORTC del PICmicro mentre per il multiplexer si usano i primi 4 bit del PORTA. 

I display sono della Vishay, modello TDSL-5150 (Red, Anodo Comune, del tipo a basso consumo necessari per non sovraccaricare eccessivamente le uscite del microcontrollore). In ogni segmento, quando acceso, scorre una corrente di pochi milliamperes. I display possono essere sostituiti con il modello Siemens HDN1131-O.

Per evitare l'uso di due LED da 3 mm. come separatori di cifre, ho sfruttato i puntini decimali dei display montando capovolti DS1 e DS2: per gestire i display rovesciati, ovviamente, è necessario collegarli in modo appropriato (il circuito stampato tiene conto di questo "rovesciamento").

REALIZZAZIONE PRATICA    [ TORNA ALL'INDICE ]

Per questo progetto è stata progettata un'unica scheda che ospita tutti i componenti necessari per far funzionare il Super Timer (Da notare che alcuni componenti sono in tecnologia SMD). La scheda va alimentata a 12Vcc (±10%).

La scheda misura 100x76 mm. (il passo dei fori di fissaggio è di 92 x 68 mm.).

Nelle figure successive sono riportati i disegni dei Master (Top e Bottom) e dei Layouts (per scaricare le immagini, cliccare su quella desiderata e, una volta ingrandita, con il tasto destro del mouse scegliere 'Salva immagine con nome...').

Come già accennato, oltre al PICmicro, ci sono altri componenti di tipo SMD: una resistenza, due condensatori e un diodo.

E' consigliabile montare i 4 display su uno zoccolo DIP-40 oppure su strip-line femmine a tulipano (a passo 2.54).

I display DS1 e DS1 devono essere montati capovolti.

Il connettore MX (ICSP) è utile solo per la programmazione on-board del PICmicro: una volta programmato il microcontrollore, consiglio di rimuovere questo connettore per evitare che accidentali cortocircuiti sui suoi pin possano mettere fuori uso il chip.

INSTALLAZIONE e COLLEGAMENTI    [ TORNA ALL'INDICE ]

Nell'immagine seguente è riportato un tipico schema di collegamento del Super Timer.

Da notare che per l'installazione della scheda a muro oppure sul fondo di un eventuale contenitore con un pannellino trasparente, tutti i componenti devono essere montati sullo stesso lato (Components side).

Al contrario, se si preferisce installare la scheda direttamente su un pannello, è necessario saldare il relè RL1, le morsettiere M1-M2-M3 e i connettori J1 e J2 sul lato opposto della scheda (Bottom side): usando un condensatore elettrolitico grande, è necessario saldare anche quest'ultimo sul lato piste (come visibile nella foto).

Il Timer va alimentato a 12Vcc prelevabili da un piccolo alimentatore da almeno 0,5A oppure da una batteria. L'assorbimento medio del circuito si aggira sui 40-60 mA ma con il relè attivato si arriva fino a 160 mA di assorbimento totale.

Il pulsante di RESET (Normalmente Aperto) che appare nel disegno sopra, non è indispensabile giacché è sufficiente mettere in corto per un attimo i pin del connettore J2 (RESET) per inviare un eventuale reset al microcontrollore.

I contatti del microswitch (EXTERNAL STOP) devono risultare chiusi quando la levetta è abbassata: se non si applica il microswitch, è necessario cortocircuitare il morsetto M3 con un ponticello a filo.

Per quanto riguarda la potenza, consiglio di NON APPLICARE MAI un carico maggiore di 1500 Watt per non sovraccaricare troppo i contatti del relè (specie se si usano carichi di tipo induttivo). I contatti del relè, infatti, possono attivare tranquillamente carichi con potenze fino a 1200-1500 Watt ma per carichi superiori consiglio di sfruttare il relè sulla scheda per pilotarne un altro esterno di maggiore potenza: in questo caso è preferibile utilizzare un relè esterno con bobina a 12V così da poterlo alimentare direttamente con la stessa tensione di alimentazione della scheda, come visibile nell'immagine seguente.

Per la precisione, i miei test sono stati effettuati su una stufetta elettrica da 2800 W senza problemi ma, come già detto, è preferibile non applicare mai carichi con potenza superiore ai 1500-1600 Watt per evitare che il relè funzioni borderline !

Per concludere, consiglio di stagnare le tre piste che collegano i contatti del relè alla morsettiera M2 così da aumentarne il loro spessore e renderle più performanti. In questo caso potrebbe essere necessario montare la resistenza R23 leggermente distaccata dalle piste sottostanti.

COMANDI E USO    [ TORNA ALL'INDICE ]

Come già accennato, questo Timer gestisce tempi da 1 secondo a 100 minuti (visualizzazione in formato mm:ss) e i valori da programmare sono a passi di 1 SECONDO.

Una volta accesso, il Timer visualizza l'ultimo valore programmato dall'utente ed è pronto per essere avviato premendo il pulsante  START . In alternativa, premendo il pulsante  SET  si entra nella fase di PROGRAMMAZIONE.

Se c'è un black out, il Timer si spegne completamente (e il relè si disattiva): al ripristino della corrente elettrica, il Timer si riposiziona nuovamente sull'ultimo valore programmato dall'utente, pronto per essere avviato.

  Il valore di Default alla prima accensione

All'accensione, il display visualizza sempre l'ultimo valore programmato dall'utente: se non è mai stato utilizzato, dopo l'accensione, il Timer imposta automaticamente il valore 02:00 (2 minuti di attivazione relè).

  I pulsanti di comando

•  START / RESTART  
Pulsante per l'avvio del Timer. Il Timer può essere avviato solo se il LED verde è acceso (Ready). Alla pressione del pulsante START, il Timer attiva il relè e avvia il conto alla rovescia partendo da quello programmato dall'utente. Durante il conto alla rovescia, il LED rosso è acceso ad indicare che il relè è attivato.


•  STOP / RESET  
Questo pulsante, premuto una volta, ferma momentaneamente il Timer e disattiva il relè. Per far ripartire il Timer (e riattivare il relè), premere il pulsante START altrimenti, una seconda pressione del pulsante STOP resetta definitivamente il Timer portandolo in posizione di standby e pronto per essere nuovamente avviato (LED verde acceso).


•  SET  
Premere questo pulsante per entrare nella fase di PROGRAMMAZIONE del Timer. Alla seconda pressione del pulsante SET, si esce dalla fase di PROGRAMMAZIONE.

N.B. - L'entrata in PROGRAMMAZIONE è possibile SOLO quando il Timer è pronto (LED VERDE acceso). Se il Timer non dovesse entrare in PROGRAMMAZIONE, controllare che non sia in pausa oppure verificare che il LED VERDE sia acceso: eventualmente, premere il pulsante STOP per resettare il Timer (in questo caso, il LED VERDE si accende).

Durante una PAUSA (ovvero dopo aver premuto una volta il pulsante STOP), sul display è acceso il PUNTINO ROSSO BASSO.

Durante la programmazione del Tempo, il display segnala la posizione delle 4 cifre con l'accensione del segmento basso, ognuno in corrispondenza di una cifra del display.


•  Selezione del DISPLAY e dei VALORI da PROGRAMMARE (solo in PROGRAMMAZIONE)  

I pulsanti START e STOP hanno una doppia funzione: quando si entra nella fase di PROGRAMMAZIONE, questi pulsanti consentono di scegliere il singolo display e i valori da programmare secondo quanto descritto di seguito:

• Pulsante ▶ (START): ad ogni pressione, si accende un display per volta, da sinistra verso destra. Il display acceso è quello in cui si inserirà la cifra da programmare. Dopo il quarto display, un'ulteriore pressione del pulsante fa ripartire la sequenza dal primo display e così via.
• Pulsante ▲ (STOP): ad ogni pressione, si inserisce sul display acceso un valore da 0 a 9: premendo ulteriormente il pulsante, si riparte dalla cifra 0 e così via.

  I Puntini luminosi sul Display

Durante il funzionamento del Timer, sul display possono accendersi uno o entrambi i PUNTINI ROSSI: inoltre, l’accensione dei LED verde e rosso indicano diverse situazioni. Nell’elenco seguente è riportata una breve descrizione di tutte le situazioni possibili.

•   PUNTINI ACCESI FISSI (Timer Ready)
Indicano che il Timer è pronto per essere avviato con la pressione del pulsante START oppure per essere programmato premendo il pulsante SET.
Il LED VERDE acceso indica che il Timer è pronto per entrambe le operazioni (Ready)


 

•   PUNTINI ACCESI LAMPEGGIANTI (Countdown in progress)
Indicano che il Timer è in funzione e il lampeggio dei puntini scandisce i secondi. Durante il conto alla rovescia è possibile mettere in PAUSA il Timer (e quindi disattivare il relè) premendo il pulsante STOP.


 

•  PUNTINO BASSO ACCESO (Pause Timer)
Il puntino basso si accende quando si preme il pulsante STOP per mettere in pausa il Timer. In questa situazione, premendo il pulsante START il Timer si riavvia dal punto in cui era stato interrotto mentre premendo una seconda volta il pulsante STOP il conteggio si resetta, il relè si disattiva e il LED VERDE si accende ad indicare che il Timer è pronto per essere nuovamente avviato.


 

•   PUNTINO ALTO ACCESO (Open Panel)
Il puntino alto si accende quando si apre lo sportello del bromografo. Per gestire l’apertura è necessario collegare un microswitch sulla morsettiera M3 (MW): il microswitch deve avere i contatti Normalmente Chiusi (Normally Closed) quando è premuto ovvero quando lo sportello del bromografo è correttamente chiuso. In altre parole, i contatti sulla morsettiera M3 devono essere chiusi affinché il Timer possa funzionare. Tutte le volte che lo sportello del bromografo viene aperto, il relè si disattiva ed il LED VERDE si spegne ad indicare che il Timer non è pronto. Se non si desidera gestire l’apertura dello sportello, è necessario mettere in corto i pin della morsettiera M3 con un ponticello a filo.


 

•   SEGMENTI BASSI ACCESI (Programming)
Con la pressione del pulsante SET, si entra nella fase di PROGRAMMAZIONE e il display appare come visibile nella figura a destra.
Premere il pulsante ▶ (START) per cambiare la posizione oppure premere il pulsante ▲ (STOP) per inserire una cifra da 0 a 9 sul display selezionato.
Premendo di nuovo il pulsante SET, si esce dalla fase di PROGRAMMAZIONE e si torna nello stato di Timer pronto (Ready).
NOTA - Non è possibile entrare in programmazione se i contatti della morsettiera M3 sono aperti.

  I LED DEL TIMER

Sul Timer ci sono DUE spie LED:

•  LED VERDE (DL1 - READY)  - La spia VERDE accesa indica che il Timer è pronto per essere avviato oppure per entrare nella fase di PROGRAMMAZIONE.
•  LED ROSSO (DL2 - LOAD ON) - La spia ROSSA si accende SOLO quando il relè è attivato.

  Attivazione della Scansione Audio dei Secondi

Quando si attiva la scansione audio dei secondi, il buzzer emette un breve segnale acustico (il classico “toc”) ad ogni secondo.

Per attivare la scansione audio, tenere premuto il pulsante STOP e premere contemporaneamente anche il pulsante SET, quindi rilasciare entrambi. Ogni volta che si esegue questa procedura, sul primo display a destra appare per qualche istante la cifra "0" oppure "1" in base alla modalità scelta come illustrato nelle successive figure (per default, la scansione audio dei secondi è impostata su "0").

•   SCANSIONE AUDIO DEI SECONDI ATTIVA
Quando al rilascio dei pulsanti il display segnala  1 , la scansione audio è ATTIVA


 

•   SCANSIONE AUDIO DEI SECONDI NON ATTIVA
Quando al rilascio dei pulsanti il display segnala  0 , la scansione audio NON E' ATTIVA

GALLERIA IMMAGINI    [ TORNA ALL'INDICE ]

Le foto seguenti mostrano il prototipo costruito dall'autore nella versione con i componenti montati tutti sullo stesso lato per l'installazione della scheda a muro oppure sul fondo di un eventuale contenitore (meglio se con il coperchio trasparente).

Le seguenti foto, invece, mostrano il prototipo realizzato per l'installazione della scheda su un pannello frontale (da notare i componenti montati sul lato rame). Usando gli strip tulipano come zoccoli per i display ed un pezzo di plexiglass da 3 mm. per i display, l'altezza dei distanziatori da applicare alle viti di fissaggio dovrebbe essere di circa 15 mm.

DOWNLOAD    [ TORNA ALL'INDICE ]

Cliccando sui seguenti link, potete scaricare le istruzioni del Super Timer (in italiano o inglese), il Manuale Tecnico di Servizio e il datasheet del PICmicro 16F886. Per domande o suggerimenti utilizzare la sezione COMMENTI.

Scarica il Manuale d'Uso in ITALIANO (5 MB) Download the Owner's Manual in ENGLISH (5 MB) Scarica il Datasheet del Microcontrollore PIC16F886

COMMENTI    [ TORNA ALL'INDICE ]

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