Контроллер схема

Контроллер шагового двигателя схема

За какое-то время у меня скопилось много шаговых двигателей, но все не было времени ими заняться, а ведь шаговый двигатель вещь довольно интересная и полезная. Но у многих радиолюбителей возникают проблемы с запуском таких двигателей, вот я и решил собрать контроллер для проверки наиболее часто распространённых шаговых двигателей.

Блок управления шаговым двигателем

Шаговые двигатели достаточно распространены в устройствах, в которых необходимо добиться точного перемещения механизмов. Существует очень много типов шаговых двигателей, но самыми простыми в плане управления являются 2-х фазные униполярные двигатели. Этот тип двигателей имеет две независимые обмотки с выводами от середины (см. Рис.1). Их устанавливают в такие аппараты, как принтер, копир, дисковод и т.д.

Схема управления шаговым двигателем.

На рисунке 2 представлена схема управления шаговым двигателем.

Сперва хотел разработать схему на жесткой логике, но когда определился с функциями, которые она должна выполнять, пришло твердое решение использовать для этих целей микроконтроллер. И так, что можно определить с помощью данного блока управления.

1. Можно определить количество шагов.
2. Определить один из двух алгоритмов работы двигателя.
3. Опробовать работу двигателя в полушаговом режиме.
4. Можно опробовать работу в полношаговом режиме.
   Еще раз повторюсь, что разновидностей шаговых двигателей много и данный контроллер подойдет не для всех.

Программы управления шаговыми двигателями

Программа управления состоит из пяти подпрограмм, которые переключаются кнопкой BS3 – «Выбор программ». Номер выбранной подпрограммы отображается тремя светодиодами в двоичной системе счисления. При первом включении должен загореться светодиод HL1, индицирующий о том, что включена первая подпрограмма работы шагового двигателя в полушаговом режиме. Запуск двигателя осуществляется кнопками «Право» и «Лево». Право – двигатель должен крутиться по часовой стрелке, лево – против часовой, но направление вращения зависит еще и от того, как вы скоммутируете обмотки двигателя.

Возможно, придется экспериментировать. На скриншоте 1 (передняя панель виртуального осциллографа программы Proteus) можно наблюдать импульсную последовательность и коды полушагов работы двигателя. Некоторые из шаговиков по этому алгоритму у меня не работали.

Полношаговый алгоритм работы шагового двигателя

Подпрограмма №2 – светится второй светодиод. В этой подпрограмме двигатель будет работать по полно шаговому алгоритму, показанному на скрине 2.

Подпрограмма №3 – светятся первый и второй светодиоды. В этой подпрограмме двигатель будет работать по полношаговому алгоритму, показанному на скрине 3.

Количество шагов шагового двигателя

Подпрограмма №4 – светится третий светодиод. Данная подпрограмма обеспечивает один шаг двигателя при каждом нажатии на кнопку «Право». Кнопка «Лево» в данном случае не задействована. Короче говоря, нажимая каждый раз на кнопку, можно сосчитать количество шагов за один оборот проверяемого двигателя. Алгоритм работы двигателя в данной подпрограмме соответствует алгоритму на скрине 2.

Подпрограмма №5 – светятся первый и третий светодиоды. В этой подпрограмме творится тоже самое, только алгоритм работы двигателя в данной подпрограмме соответствует алгоритму на скрине 3.

Общий вид платы — на фото.

Файл прошивки, схему и рисунок печатной платы можно скачать по ссылке ниже.

Контроллер для ветрогенератора

Контроллер – это электронное устройство, отвечающее за преобразование переменного напряжения, вырабатываемого генератором в постоянное, и контроль заряда аккумуляторных батарей. Наличие контроллера в схеме работы ветровой установки позволяет осуществлять работу ветрового генератора в автоматическом режиме вне зависимости от внешних факторов (скорость ветра, погодные условия и т.д.).

Принцип действия

Для различных типов ветровых генераторов используют различные виды и конструкции контроллеров, но основные принципы работы подобных устройств, можно разделить на два типа, это:

1. Для ветровых установок относительно не большой мощности: при достижении напряжения на клеммах аккумуляторных батарей выше 15,0 В, контроллер перемыкает обмотки генератора, что приводит к остановке вращения лопастей ветровой установки. При снижении напряжения до 13,5 В, контроллер дает команду на разблокировку обмоток, и установка начинает работать в нормальном режиме.
2. Для мощных ветровых установок – в комплекте с электронным блоком контроллера монтируется балластный резистор с большим сопротивлением. При достижении напряжения на клеммах аккумуляторов в 14,0 – 15,0 В, контроллер не отключает ветровую установку, а «лишнюю» энергию сжигает на балластном сопротивлении. В качестве балласта могут быть использованы нагревательные элементы (ТЭНы), служащие для нагрева воды в системах горячего водоснабжения или отопления зданий и сооружений.

Основные характеристики

При выборе контроллера, используемого в схемах ветровых генераторов, необходимо изучить технические характеристики данного электронного устройства.

Основными характеристиками, которые указывает производитель, служащими критериями выбора подобных устройств, являются:

• Номинальное напряжение, измеряемое в Вольтах,
• Рабочая мощность, измеряемая в Ваттах,
• Максимальная мощность, измеряемая в Ваттах,
• Максимальный ток, измеряемый в Амперах,
• Сброс балластной энергии (что может быть использовано),
• Условия эксплуатации (рабочая температура, влажность, высота над уровнем моря),
• Способность к дистанционной передаче данных о работе ветровой установки,
• Габаритные размеры,
• Вес устройства.

В настоящее время отечественные и зарубежные компании, специализирующиеся на производстве альтернативных источников энергии, а также их комплектующих, выпускают несколько видов контроллеров, успешно работающих в ветровых установках, это:

• PWM (ШИМ) контроллеры – устройства с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). В аппаратах данного вида осуществляется процесс управления мощностью, путём изменения импульсов, при постоянной частоте.

Достоинствами данного вида являются:

• Относительно не большие габаритные размеры, в сравнении с аналогами,
• Способность к быстродействию в процессе работы,
• Надежность конструкции.
• МРРТ контроллеры – как правило используются в солнечных установках, но могут применяться и в комплекте с ветровыми генераторами. Основой работы устройств данного вида является способность определять точку максимальной мощности, которая характеризуется напряжением и силой тока в конкретный момент времени.

Достоинствами данного вида являются:

• Являются наиболее эффективными устройствами, в сравнении с аналогами.

Основной недостаток – более высокая стоимость.

Контроллер для ветрогенератора и солнечных панелей

Для работы с ветровым генератором можно использовать контроллер, изначально предназначенный для работы с солнечной электростанцией, главным условием для этого, является наличие возможности, у конкретной модели, выполнить настройку «выхода» (load).

Ветровой генератор подключается на вход используемого контроллера, единственное, что необходимо сделать, это установить диодный мост, для преобразования переменного напряжения, вырабатываемого генератором в постоянное, на котором осуществляется работа аккумуляторных батарей.

В контроллерах, используемых в солнечных электростанциях, отсутствует диодный мост на входной группе, т.к. солнечные батареи производят постоянный электрический ток.

Аккумуляторные батареи подключаются в соответствие со схемой используемого контроллера, а на «выход» подключается балластное сопротивление, в качестве которого может быть использована любая нагрузка, единственное условие при этом – мощность нагрузки должна соответствовать мощности генератора.

После того, как контроллер включен по выше обозначенной схеме, необходимо выполнить настройки режимов работы, задающие пороги отключения и включения балласта.

Контроллер своими руками (схема)

Зная основы электротехники и умея работать паяльников, можно изготовить контроллер ветровой установки самостоятельно.

В настоящее время есть возможность найти различные схемы подобных устройств различных видов, мощности и прочих технических характеристик, для этого достаточно зайти в сеть интернет и обраться к поиску по требуемому заданию или найти техническую литературу в специализированных магазинах и издательствах.

Один из вариантов схемы контроллера и включение его в схему работы ветрогенератора, приведен ниже:

Данная схема отличается простотой, но способна обеспечить работу ветровой установки в автоматическом режиме.

Средние цены

Как правило контроллер для ветровой установки изготавливается компанией, производящей ветровые генераторы и поставляется комплектно с прочим оборудование. Однако, по ряду причин, иногда появляется потребность приобрести данный прибор отдельно от основного комплекта. В этом случае необходимо выбрать устройство в соответствии с техническими характеристиками системы и бренда производителя, который является предпочтительнее для каждого индивидуального пользователя.

На рынке данного оборудования представлены следующие, наиболее популярные модели:

Технические характеристики:

• Мощность — 0.2 кВт,
• Максимальная входная мощность – 0,3 кВт,
• Напряжение постоянного тока – 12,0 В,
• Технология – PWM,
• Назначение – универсальное (ветрогенератор/солнечная батарея).

Стоимость устройства – от 9000,00 рублей.

• Мощность — 0.4 кВт,
• Максимальная входная мощность – 0,6 кВт,
• Напряжение постоянного тока – 12,0 В,
• Технология – PWM,
• Назначение – универсальное (ветрогенератор/солнечная батарея).

Стоимость устройства – от 12000,00 рублей.

• Мощность — 1.0 кВт,
• Максимальная входная мощность – 2,0 кВт,
• Напряжение постоянного тока – 24,0 В,
• Технология – PWM,
• Назначение – универсальное (ветрогенератор/солнечная батарея).

Стоимость устройства – от 22000,00 рублей.

• «Exmork ZKJ-B 1.5 KW-48 Vdc», производство Россия.

• Мощность — 1.5 кВт,
• Максимальная входная мощность – 2,0 кВт,
• Напряжение постоянного тока – 48,0 В,
• Технология – PWM,
• Внешний блок – ТЭНы,
• Температура эксплуатации — -30,0 — +65,0 ℃,
• Габаритные размеры – 430х340х220 мм,
• Габаритные размеры внешнего блока ТЭНов – 360х330х200 мм,
• Вес контроллера – 9,0 кг,
• Вес блока внешних ТЭНов – 5,0 кг.

Стоимость устройства – от 27000,00 рублей.

• «Exmork ZKJ-B 2KW-24 Vdc», производство Россия.

• Мощность — 2.0 кВт,
• Максимальная входная мощность – 2,5 кВт,
• Напряжение постоянного тока – 24,0 В,
• Технология – PWM,
• Внешний блок – ТЭНы,
• Температура эксплуатации — -30,0 — +40,0 ℃,
• Габаритные размеры – 590х490х315 мм,
• Габаритные размеры внешнего блока ТЭНов – 490х460х310 мм,
• Вес контроллера – 23,0 кг,
• Вес блока внешних ТЭНов – 15,5 кг.

Стоимость устройства – от 46000,00 рублей.

• «Exmork ZKJ-B 5KW-48Vdc», производство Россия.

• Мощность — 5.0 кВт,
• Максимальная входная мощность – 5,5 кВт,
• Напряжение постоянного тока – 48,0 В,
• Технология – PWM,
• Внешний блок – ТЭНы,
• Температура эксплуатации — -30,0 — +40,0 ℃,
• Габаритные размеры – 590х490х315 мм,
• Габаритные размеры внешнего блока ТЭНов – 490х460х310 мм,
• Вес контроллера – 43,0 кг,
• Вес блока внешних ТЭНов – 17,0 кг.

Стоимость устройства – от 89000,00 рублей.

Где купить

При необходимости приобрести контроллер для находящейся в эксплуатации ветровой установки, лучше всего обратиться к предприятию ее изготовившую или дилерам этой организации. Это поможет избежать ошибок при подключение приобретаемого устройства и позволит избежать лишних финансовых затрат, т.к. компании стараются поддерживать своих клиентов, создавая себе положительный имидж и нарабатывая клиентскую базу.

При желании купить более дешевый аппарат, можно обратиться к сети интернет, где представлено достаточное количество подобных изделий китайского производства. Кроме этого, в сети можно ознакомиться с характеристиками предлагаемых к реализации контроллеров различных брендов и компаний производителей из различных стран.

Плюсы и минусы

Наличие дополнительных устройств, в схеме работы ветровых установок, позволяет улучшить параметры получаемой электрической энергии.

Контроллеру, как элементу подобной схемы, присущи следующие достоинства:

• Позволяет осуществлять работу ветровой установки в автоматическом режиме.
• Использование контроллера, продлевает сроки эксплуатации аккумуляторных батарей, обеспечивая, для них, безопасные режимы работы.
• Способность наиболее полного использования вырабатываемой ветровым генератором энергии – нагрев ТЭНов, или иной нагрузки, в моменты, когда аккумуляторы полностью заряжены.
• Улучшаются условия эксплуатации ветровой установки (легкий запуск при слабом ветре и т.д.).

К недостаткам контроллера, установленного в схему работы ветрового генератора, можно отнести увеличение стоимости комплекта оборудования, а также вероятность поломки ветровой установки, работающей в автоматическом режиме, в случае выхода их строя данного элемента схемы управления.

Новая версия контроллера (балластного регулятора напряжения) для ветрогенератора

В оригинальной схеме балласт подключается с помощью транзистора. Реле-регулятор подключается к АКБ и пока напряжение ниже 14.2 вольта, то РР подаёт минусовое напряжение не затвор транзистора и он закрыт. А как только напряжение на АКБ достигнет 14.2 вольта, то РР отключает минус и транзистор открывается, и через него идет ток на балласт. При этом РР работает очень быстро и держит напряжение 14.2 вольта, оно несколько раз в секунду открывает и закрывает транзистор обеспечивая плавный отбор лишней мощности. И собственно по этому нельзя в этой схеме использовать обычное контактное реле, оно просто не выдержит частоту включения-выключения 10. 100Гц, будет сильно дребезжать контактами пока они не отгорят.

Сама схема выглядит вот так (ниже рисунок) дополнительное описание – Балластный регулятор для ветрогенератора схема и описание

Если у вас нет реле-регулятора с управлением по минусу то можно сделать балластный контроллер на основе реле генератора ВАЗ, и других автомобилей где реле отключает плюсовую щётку генератора и об этом далее.

Контроллер на реле ВАЗ, с управлением по плюсу

Ниже рисунок со схемой балластного контроллера с реле генератора ВАЗ. Так как выход реле на щётку плюсовой, то есть она отключает плюс, а не минус как реле ГАЗ, то нужно ставить два транзистора.

Когда напряжение ниже 14.2В то плюсовое напряжение подаётся на контакт “Ш”, оно подаётся на затвор первого транзистора и он открывается (резистор затвора на минус подключается). Далее этот транзистор подаёт через себя минус (исток-сток) на затвор второго транзистора, и тот минусом закрывается, и через себя не пропускает минус на балласт.

А когда напряжение поднимается выше 14.2В то плюс пропадает с выхода реле регулятора. Первый транзистор закрывается разряжая затвор через резистор на минус. И на затвор второго транзистора перестаёт поступать минус, и он открывается заряжается затвор через резистор от плюса. И он на балласт подаёт минус, балласт включается. Ниже рисунок схемы на двух транзисторах и реле ВАЗ.

Из минусов такой схемы это некоторая сложность с подключением транзистора, хотя куда ещё проще, но всё-таки многие не могут и у них не получается. А так-же бывает что транзисторы сгорают, не понятно из-за чего, но такое случалось не только у меня. Вдаваться в описание возможных причин не будем, в общем я нашёл другой выход, и об этом далее.

Твёрдотельное реле вместо транзистора

Транзистор в схеме, которая выше я заменил на твёрдотельное реле и всё стало гораздо проще и надёжнее. Теперь для сборки самого контроллера надо приобрести всего две детали, ну ещё маленькую светодиодную лампочку и балласт. Принципиально схема выглядит вот так (ниже рисунок).

Для изготовления понадобятся:
1. Реле-регулятор любой с управлением по плюсу, это регуляторы ВАЗ например
2. Твёрдотельное реле на постоянный ток
3. Резистор или светодиодную лампочку маломощную
4. Балласт, в качестве которого лампочки или большой резистор

Ветрогенератор подключается напрямую на аккумулятор и с балластным контроллером никак не связан. А сам контроллер подключается тоже к аккумулятору, но с ветряком никак не связан, он просто отслеживает напряжение аккумулятора и при превышении 14.2 вольта включает балласт чтобы остановить рост напряжения и сжечь лишнюю энергию. Поэтому не важно что заряжает аккумулятор, это может быть ветрогенератор, солнечные батареи, или зарядное устройство, контроллер всё равно будет включать балласт при превышении 14.2 вольта. Таким образом можно излишки энергии использовать даже с солнечных батарей, и эти излишки можно пустить на подогрев воды заменив лампочки на водонагревательный ТЭН.

И если говорить о работе самого контроллера, то балласт он включает не резко, а мягко, импульсами, отбирая только лишнюю энергию. Ветрогенератор при этом не получает удары мощной нагрузкой, как это бывает с другими контроллерами. Контроллеры с мощными балластами обычно полностью подключают нагрузку и происходит резкий удар по ветряку, и он начинает замедляться и пока напряжение АКБ не просядет до заданного гистерезиса ветряк будет нагружен мощной нагрузкой и останавливается. И когда акб заряжены то ветряк может получать несколько таких ударов балласта, от этого нагрузки большие на лопасти и подшипники, обмотку генератора. Так-же есть контроллеры, которые просто тормозят генератор при превышении напряжения, и они тоже резко включают торможение практически замыкая генератор, что тоже очень плохо. А этот балластный регулятор работает как ШИМ(PWM) контроллер мягко скидывая только излишки на балласт, только здесь импульсный принцип работы.

Кстати потребление контроллера совсем небольшое, порядка 20мА, и реле твёрдотельное включается только во время скидывания лишней энергии и в отличие от контактных реле потребляет всего 15мА.

На этом всё, всем удачи в повторении подобной конструкции балластного регулятора для ветряка. Ниже несколько фото этого контроллера.

Дополнительная информация по схеме и описания работы в других статьях:

Схема и сборка контроллера для ЧПУ станка

У умельцев, которые пытаются сами собрать программируемый станок, часто возникает проблема: как выбрать для него контроллер управления шаговыми двигателями. Понятно, что их интересует схема этого устройства.

Среди большого разнообразия контроллеров, пользователи ищут для самостоятельной сборки те схемы, которые будут приемлемы и наиболее эффективны. Применяются и одноканальные устройства и многоканальные: 3-х и 4-х осевой контроллеры.

Варианты устройств

Многоканальные контроллеры ШД (шаговых двигателей) при типоразмерах 42 или 57 мм используется в случае небольшого рабочего поля станка – до 1 м. Когда собирают станок большего рабочего поля – свыше 1м, нужен типоразмер 86 мм. Управлять ним можно, пользуясь одноканальным драйвером (ток управления, превышающий 4,2 А).

Управлять станком с числовым программным управлением, в частности, фрезерным настольным можно контроллером, созданным на базе специализированных микросхем –драйверов, предназначенных к применению для ШД до 3А. Контроллер ЧПУ станка управляется спецпрограммой. Ее устанавливают на ПК, имеющий частоту процессора свыше 1GHz, а объем памяти 1 Гб). При меньшем объеме, систему оптимизируют.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Если сравнивать с ноутбуком, то в случае подключения стационарного компьютера – лучшие результаты, да и обходится он дешевле.

Подключая контроллер к компьютеру, используют USB или разъем параллельного порта LPT. Если этих портов нет, то пользуются платами-расширителями или контроллерами-преобразователями.

Экскурс в историю

Вехи техпрогресса схематически можно обозначить так:

• У первого контроллера на микросхеме был условно назван «синей платой». У этого варианта есть недостатки и схема требовала доработки. Главное достоинство – есть разъем, к нему и подключали пульт управления.
• Вслед за синим, появился контроллер, называемый «красной платой». В нём уже использовались быстрые (высокочастотные) оптроны, реле шпинделя на 10А, развязка по питанию (гальваническая) и разъем, куда бы подключались драйверы четвертой оси.
• Применялось также еще одно подобное устройство с красной маркировкой, но более упрощенное. При его помощи можно было управлять небольшим станком настольного типа – из числа 3-осевых.

• Следующим в линейке техпрогресса стал контроллер с гальванической развязкой по питанию, быстрыми оптронами и особыми конденсаторами, имеющий алюминиевый корпус, который обеспечивал защиту от пыли. Вместо реле управления, которое включало бы шпиндель, в конструкции было два выхода и возможность, чтобы подключить реле или ШИМ (широтно-импульсная модуляция) управление скоростью вращения.
• Сейчас же для изготовления самодельного фрезерно-гравировального станка, имеющего ШД, есть варианты – 4-х осевой контроллер, драйвер ШД от Allegro, одноканальный драйвер для станка, имеющего большое рабочее поле.

ВАЖНО! Не стоит перегружать ШД, применяя крупную фрезу агрегата и большую скорость.

Контроллер из подручных материалов

Большинство умельцев предпочитают управление через LPT порт для большинства программ управления любительского уровня. Вместо применения комплекта спецмикросхем для этой цели, кое-кто строит контроллер из подручных материалов – полевых транзисторов из сгоревших материнских плат (при напряжении свыше 30 вольт и током больше 2 ампер).

А поскольку создавался станок для нарезания пенопласта, в качестве ограничителя тока изобретатель использовал автомобильные лампы накаливания, а ШД снимали со старых принтеров или сканеров. Такой контроллер устанавливали без изменений в схеме.

Чтобы сделать простейший станок ЧПУ своими руками, разбирая сканер, помимо ШД, извлекается и микросхема ULN2003, и два стальные прутки, они пойдут на тестовый портал. К тому же понадобятся:

• Коробка из картона (из нее смонтируют корпус устройства). Возможен вариант с текстолитом или фанерным листом, но картон резать легче, куски древесины,
• инструменты – в виде кусачек, ножниц, отверток, клеевой пистолет и паяльные принадлежности,
• вариант платы, которая подходит на самодельный ЧПУ станок,
• разъем для LPT порта,
• гнездо в форме цилиндра для обустройства блока питания,
• элементы соединения – стержни с резьбой, гайки, шайбы и шурупы,
• программа для TurboCNC.

Сборка самодельного устройства

Приступив к работе над самодельным контроллером для чпу, первый шаг – аккуратно припаять микросхему на макетную плату с двумя шинами электропитания. Дальше последует соединение вывода ULN2003 и коннектора LPT. Далее оставшиеся выводы подключаем по схеме. Нулевой вывод (25-ый параллельного порта) соединяется с отрицательным на шине питания платы.

Затем ШД соединяют с устройством управления, а гнездо для электропитания – с соответствующей шиной. Для надёжности соединений проводов выполняют их фиксацию термоклеем.

Не составит труда подключение Turbo CNC. Программа эффективна с MS-DOS, совместима и с Windows, но в этом случае возможны некоторые ошибки и сбои.

Настроив программу на работу с контроллером, можно изготовить тестовую ось. Последовательность действий по подключению станков такова:

• В отверстия, просверленные на одном уровне в трех деревянных брусках, вставляют прутки из стали и закрепляют шурупами небольшого размера.
• ШД соединяют со вторым бруском, надевая его на свободные концы прутов и прикручивают, применяя шурупы.
• Через третье отверстие продевается ходовой винт и ставится гайка. Винт, вставленный в отверстие второго бруска, завинчивают до упора, чтобы он, пройдя через эти отверстия, вышел на вал двигателя.
• Далее предстоит соединение стержня с валом двигателя отрезком шланга из резины и проволочным зажимом.
• Для крепления ходовой гайки нужны дополнительные винты.
• Сделанная подставка также крепится к второму бруску при помощи шурупов. Горизонтальный уровень регулируется дополнительными винтами и гайками.
• Обычно вместе с контроллерами подключаются и двигатели и тестируются на предмет правильного соединения. Далее следует проверка масштабирования ЧПУ, прогонка тестовой программы.
• Остается сделать корпус устройства и это будет завершающим этапом работы тех, кто созидает самодельные станки.

Программируя работу 3-осевого станка, в настройках по первым двум осям – без перемен. А вот при программировании первых 4-х фаз третьей – вводятся изменения.

Внимание! Используя упрощенную схему контроллера ATMega32 (Приложение 1), в отдельных случаях можно столкнуться с некорректной обработкой оси Z – режим полушага. А вот в полной версии его платы (Приложение 2), токи осей регулируются внешним аппаратным ШИМом.

Заключение

В контроллерах, собранных ЧПУ станков – широкий спектр использования: в плоттерах, небольших фрезерах, работающих с древесиной и пластиковыми деталями, граверах по стали, миниатюрных сверлильных станках.

Устройства с осевым функционалом используют также в графопостроителях, на них можно рисовать и изготовлять печатные платы. Так что усилия, затраченные на сборку мастерами-умельцами, в будущем контроллере обязательно окупятся.

Контроллер доступа “Tiny KTM” – проще схемы не бывает!

Контроллер предназначен для ограничения и контроля доступа в помещения, такие как жилая комната, рабочий кабинет и т.д. В устройстве применяется контактный способ считывания. Считывание кода ключа (DS1990A фирмы Dallas) и формирование управляющего сигнала на исполнительное устройство (например, замок) происходит при кратковременном контакте ключа и контактора. Контактор может устанавливаться внутри или снаружи помещений, нечувствителен к перепадам температуры и влажности.

В режиме ожидания, не более

В режиме коммутации, не более

Количество пользовательских ключей

Максимальное время опознавания ключа

Длина шлейфа считывания (сечение провода 0,75 мм2), не более

Коммутируемое напряжение, не более

Время срабатывания реле (регулируется)

от 0,5сек. до 127,5 сек

Принципиальная схема контроллера приведена на рисунке 1.

Основой устройства является микроконтроллер U1 (AT90S2343 фирмы Atmel). Питание микроконтроллера +5 вольт берётся от стабилизатора напряжения, собранного на микросхеме U2 (LM78l05). На плате контроллера имеются три микро-кнопки (RESET, But1, But2), предназначенные для его программирования. Транзистор Q1 управляет работой реле K1, а реле соответственно исполнительным устройством. Светодиод VD1 служит для индикации режимов программирования. Клемная колодка, впаиваемая на плату, служит для подключения всех внешних элементов системы, таких как считыватель ключей I-Button со светодиодом, источника питания +12 вольт и исполнительного устройства.

Назначение контактов колодки:

1. +12 Вольт.
2. Земля (общий провод для источника питания, светодиода на считывателе, самого считывателя и кнопки “Выход”).
3. Сигнальный провод от считывателя.
4. Кнопка “Выход”.
5. Светодиод на считывателе.
6. Нормально замкнутый контакт реле.
7. Общий контакт реле.
8. Нормально разомкнутый контакт реле.

Рекомендации по сборке устройства:

Устройство собрано на односторонней печатной плате, рисунок 2.

А вот так выглядит собранное устройство, рисунок 3 и рисунок 4.

Как видно из рисунков, практически все детали расположены с одной стороны, за исключением конденсаторов C2 и C3, которые взяты SMD и самого микроконтроллера, который взят в SOIC корпусе и расположены со стороны пайки деталей. Реле взято импортное, на напряжение срабатывания 12 вольт, точная маркировка которого не известна, но такие реле часто применимы, есть в продаже, имеются аналоги других производителей, так что найти такое можно. Микро-кнопки тоже импортные, конструкция которых видна из рисунка. Колодка под провода сборная из четырёх колодок, которые в магазине маркировались как PB-2. Транзистор КТ660б, который можно заменить любым аналогичным. Стабилитрон, на 4,7 вольта, взят импортный, хотя подойдёт любой на такое же напряжение. Вместо стабилизатора напряжения LM78l05 подойдёт LM7805, КРЕН5А и т.д. Сам микроконтроллер теоретически можно заменить на AT90S2313 с кварцем на 1 мГц, соответственно подключив порты ввода-вывода, но я не проверял это, так что если будет в этом проблема, пишите, помогу. По поводу того, как запрограммировать микроконтроллер я рассказывать ничего не буду, так как подобной информации в сети Internet предостаточно. Замечу только то, что контроллеры данного семейства одни из самых легко-программируемых контроллеров на сегодняшний день.

Контроллер может работать в двух режимах:

В режим “работа” контроллер входит сразу же после включения питания. В этом режиме, при поднесении ключа, контроллер переключает реле и включает светодиод, на время заданное при программировании, если ключ имеется в его памяти. Такое же действие контроллер произведёт и при нажатии кнопки “Выход”, установленной внутри помещения. Либо три раза моргнёт светодиодом, если поднесённого ключа нет в его памяти.

Вход в режим “программирование” осуществляется следующим образом:

1. Нажмите кнопку But1 и удерживайте её.
2. Удерживая But1, кратковременно нажмите и отпустите кнопку RESET.
3. Отпустите кнопку But1.

Светодиод начнет вспыхивать, что свидетельствует о входе в первый режим программирования: “Ввод в память нового ключа”. В этом режиме, при поднесении ключа к считывателю, ключ заноситься в память. Поднесите ключ к считывателю, светодиод на несколько секунд перестанет вспыхивать, а потом моргнёт три раза, что свидетельствует о успешном занесении ключа в память контроллера. При необходимости, поднесите второй, третий и т.д. ключ для занесения их в память. Если ключ уже имеется в памяти, то контроллер никак на него не отреагирует. Для перехода в следующий режим программирования нажмите и удерживайте кнопку But1, пока светодиод не перестанет моргать. Отпустите кнопку. Светодиод начнёт вспыхивать два раза, после чего делать небольшую паузу. Это говорит о переходе во второй режим программирования: “Стирание ключа”. В этом режиме, при поднесении ключа к считывателю, записанного ранее в память, ключ стирается из памяти. В остальном всё аналогично первому режиму.

Для перехода в третий режимпрограммирования, так же, нажмите и удерживайте кнопку But1, пока светодиод не перестанет моргать. Отпустите кнопку. Светодиод начнёт вспыхивать три раза, после чего делать небольшую паузу. Это говорит о переходе в третий режим, который называется “Стирание всех ключей из памяти”. В этом режиме, для стирания всех ключей из памяти, нажмите и удерживайте кнопку But2, пока светодиод не перестанет моргать. Отпустите кнопку. Светодиод моргнёт три раза, что свидетельствует о успешном стирании всех ключей из памяти. Для перехода в четвертый режим программирования, так же, нажмите и удерживайте кнопку But1, пока светодиод не перестанет моргать. Отпустите кнопку. Светодиод начнёт моргать с периодичностью: 0,5 секунды горит, потом 3 секунды погашен. Это означает переход в четвёртый режим программирования, который называется “Установка времени срабатывания реле”. В этом режиме, при нажатии и удержании кнопки But2, время горения светодиода постепенно увеличивается с шагом 0,5 секунды. При этом время горения светодиода визуально показывает время последующего срабатывания реле в режиме “Работа”. Вы можете вновь нажать кнопку But2, если посчитаете, что время срабатывания реле мало и есть необходимость увеличить его. Для сохранения этого параметра в памяти контроллера и перехода в первый режим программирования нажмите и удерживайте кнопку But1, пока светодиод не перестанет моргать. Для сохранения прежнего значения времени срабатывания реле и выхода из режима программирования нажмите кнопку RESET.

Вы можете в любой момент выйти из любого режима программирования, нажав кнопку RESET.

PCB.lay – файл печатной платы для программы Sprint-Layout 3.0

TinyKTM V1.0.hex – файл прошивки микроконтроллера