Temporizzatore Ciclico Programmabile

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TCP2 - TIMER CICLICO PROGRAMMABILE V2

(TCP2 Programmable Cyclic Timer based on PIC16F628A Microcontroller)


TCP2 Cycle Timer - Temporizzatore Ciclico Programmabile V2

CARATTERISTICHE    [ TORNA ALL'INDICE ]

Il TCP2 (Timer Ciclico Programmabile Versione 2) è un particolare temporizzatore in grado di attivare un carico in modo "ciclico" una volta programmato il tempo in cui deve essere attivo (Tempo di ON) e il tempo in cui deve rimanere inattivo (Tempo di OFF).

Il Timer TCP2 può funzionare anche in modalità normale (non ciclico): per ulteriori informazioni, vedere il paragrafo COMANDI E USO.

Elenco delle caratteristiche del TCP2:

  • Tensione in ingresso: 100 ~ 240 Vca.
  • Gestione a Microcontrollore (Microchip).
  • Precisione al quarzo.
  • Conteggio tipo 'Count-Down' (conto alla rovescia).
  • Facile da utilizzare.
  • 3 pulsanti di comando:  START    STOP  e   SET .
  • Tempo di ON e Tempo di OFF indipendenti e programmabili da 1s a 99m 59s.
  • Memorizzazione e richiamo automatico all’accensione dei valori programmati dall'utente.
  • Possibilità di utilizzo come normale Timer ON/OFF (non ciclico).
  • LED rosso: per visualizzazione stato relè (LOAD ON).
  • LED rosso on-board: per avviso presenza rete AC sulla scheda (MAIN).
  • Uscita relè: AC250V 16A su morsettiera a vite (NC-Com-NA).
  • Visualizzazione: 2 x Display Doppi a 7 segmenti 25x19 mm. (H. digit 0,56" - 14.2 mm.).
  • Fusibile di protezione sulla scheda.
  • Può essere utilizzato anche per bromografi, in camera oscura o come semplice Timer multiuso.
  • Dimensioni scheda (mm.): 100 x 93.

LO SCHEMA ELETTRICO    [ TORNA ALL'INDICE ]

Nella seguente figura è riportato lo schema elettrico del TIMER CICLICO PROGRAMMABILE V2 (cliccare sulla figura per ingrandirla).

Schematic diagram of Digital Cyclic Timer

Il circuito è abbastanza semplice ed è praticamente simile a quello della prima versione.

Anche in questo Timer è stato utilizzato il microcontrollore della Microchip siglato PIC16F628A.

Rispetto alla versione precedente, in questo nuovo Timer Ciclico è stato utilizzato un relè più potente (vedi RL1) ed è stato inserito un TRANSIL (vedi DT1) a protezione del Modulo HLK-PM01. Inoltre è stata inserita la rete di snubber sui contatti del relè (vedi C7-R20).

 

Il multiplexer è gestito dai primi 4 bit bassi del PORTB (da RB0 a RB3).

I segmenti dei Display sono gestiti dai rimanenti 4 pin alti del PORTB (da RB4 a RB7) e dal chip siglato M74HC4543 il quale riceve dal PICmicro il valore in BCD della cifra da visualizzare e lo codifica in 7 segmenti per il pilotaggio dei display ad ANODO COMUNE (per pilotare display A.C., il pin PH di U2 deve trovarsi a livello ALTO).  

I 2 display utilizzati sono della Wenrun, modello LDD056BUE-101, Common Anode, Super-Red a basso consumo e sono del tipo 2-DIGIT (doppio display).

Per evitare l'uso di due LED da 3 mm. come separatori, ho sfruttato i puntini decimali dei display montando capovolto DS1: per gestire il display capovolto durante lo sbroglio, ho progettato un nuovo footprint virtuale "rinumerando" i pin dopo aver ruotato di 180° il display originale, come visibile nell'immagine qui a destra.

Display LDD056BUE-101 capovolto

Le figure seguenti illustrano tecnicamente come sono gestiti i segmenti dei display ed il multiplexer.

Segments management   Multiplexer management

La percentuale di errore del Timer Ciclico TCP2 è molto bassa e dipende dalla tolleranza e dalla qualità del quarzo e dei due condensatori C5 e C6.

REALIZZAZIONE PRATICA    [ TORNA ALL'INDICE ]

Il Timer TCP2 va alimentata direttamente dalla tensione di rete. Il fusibile da 500 mA protegge la scheda (e il modulo HLK-PM01) da eventuali cortocircuiti.

La presenza del LED DL2 (MAIN / POWER ON) è molto importante perché, con la sua accensione, indica che la scheda è sotto tensione, quindi prestare particolare ATTENZIONE!. Per quanto appena detto, qualsiasi intervento sulla scheda DEVE essere fatto SOLO quando il LED DL2 (MAIN) è SPENTO.

Nelle immagini successive sono visibili il Board Layout (Disposizione dei componenti sul PCB), il Master Principale (a doppia faccia, con Bottom e Top layer) e le dimensioni della scheda.

Master - Top Layer   Master - Bottom Layer   Disposizione componenti   Disposizione componenti   Dimensioni scheda

Consiglio di utilizzare uno zoccolo DIP18 per il microcontrollore ed un DIP16 per il 4543. Inoltre, per il montaggio dei due display, potrebbe essere utile utilizzare le strip-line femmine del tipo a "tulipano" (passo 2.54 mm.): questo consente di non rovinare i display durante la saldatura e di facilitarne un'eventuale sostituzione.

Come accennato, la precisione del Timer è garantita da un quarzo da 8.192 MHz ed è essenziale utilizzarne uno di buona qualità in contenitore HC49s. Anche per i condensatori C5 e C6 è raccomandata una buona qualità evitando di usare componenti di recupero

La scheda del Timer può essere installata in un contenitore plastico con dimensioni 150x110x70 mm. e coperchio trasparente: in questo caso sul pannello è necessario inserire 3 pulsanti N.A. saldati alla scheda con spezzopni di filo conduttore. Sul prototipo è stato aggiunto anche l'interruttore per l'accensione per il Timer.

Timer Ciclico Programmabile in contenitore plastico con pannello trasparente Temporizzatore Ciclico Programmabile Temporizzatore Ciclico Programmabile Temporizzatore Ciclico Programmabile Temporizzatore Ciclico Programmabile

La scheda del Timer può essere anche installata a muro oppure direttamente sul pannello di un contenitore plastico (come visibile nelle successive foto):

Timer Ciclico Programmabile in contenitore plastico con pannello trasparente Temporizzatore Ciclico Programmabile Temporizzatore Ciclico Programmabile Temporizzatore Ciclico Programmabile Temporizzatore Ciclico Programmabile

In questo caso è necessario saldare i seguenti componenti sul lato opposto della scheda (lato saldature):

  • Relè RL1
  • Fusibile F1
  • Morsettiera M1
  • Morsettiera M2
  • Led DL2
Components to the copper side

Nella seguente tabella sono elencati tutti i componenti utilizzati per realizzare il Timer Ciclico TCP2.

Components list

Il connettore MX (ICSP) è utile solo per la programmazione del PICmicro: dopo aver programmato il PIC consiglio di rimuovere questo connettore per evitare che accidentali cortocircuiti sui suoi piedini possano mettere fuori uso il microcontrollore.

COLLEGAMENTI    [ TORNA ALL'INDICE ]

ATTENZIONE ELETTRICITA

ATTENZIONE - Quando si realizzano dispositivi collegati alla tensione di rete (110 o 220 Vac) fare molta attenzione, onde evitare"pericolosissime esperienze": si consiglia pertanto di aprire o maneggiare i circuiti SOLO DOPO AVER STACCATO LA SPINA DALLA RETE ELETTRICA, osservando sempre le Norme di Sicurezza Elettrica e usando tassativamente contenitori di plastica o legno. NESSUN INTERVENTO deve essere fatto sulla scheda quando il LED Rosso DL2 (MAIN) è ACCESO !. Qualsiasi intervento sulla scheda DEVE essere eseguito SOLO da personale specializzato.


Nelle immagini seguenti è illustrato il tipico collegamento del Timer Ciclico diversificato in base al montaggio della scheda a muro o sul fondo di un contenitore oppure a pannello:

Wiring diagram of TCP2 Cyclic Timer     Wiring diagram of TCP2 Cyclic Timer

La scheda va alimentata direttamente con la tensione di rete. L'assorbimento medio del circuito (in continua) si aggira sui 30-35 mA ma con il relè attivato si arriva fino a 130-150 mA di assorbimento massimo.

Se si desidera installare un interruttore di accensione, questo va collegato sulla linea che alimenta la scheda (vedi morsettiera M1) e NON sull'ingresso della tensione di rete.

Per il cavo di rete e le spine è necessario utilizzare quelle da almeno 250V/16A altrimenti, con carichi superiori ai 1000 Watt attivati per molto tempo, i conduttori potrebbero scaldare.

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.

Per la precisione, i miei test sono stati effettuati su una stufetta da 2000 W senza problemi ma, come già detto, è preferibile non applicare 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.

COMANDI E USO    [ TORNA ALL'INDICE ]

Il Timer Ciclico TCP2 gestisce tempi da 1 secondo a 100 minuti (visualizzazione in MM:SS) e i valori da programmare sono a passi di 1 secondo.

  • Se il Timer è impostato in modo CICLICO, una volta accesso, il count-down si avvia automaticamente con il TEMPO DI OFF (Relè disattivato): trascorso il TEMPO DI OFF, il relè si attiva e rimane attivato per tutto il TEMPO DI ON. Il ciclo si ripete all'infinito oppure fino a quando non si preme il pulsante STOP.
  • Se il Timer è impostato in modo NORMALE (non ciclico), esso può essere avviato solo manualmente premendo il pulsante START. Una volta terminato il conteggio, il Timer torna nello stato di pronto (Ready).

NOTA - In presenza di un black out, il Timer si spegne completamente e il relè si disattiva. Se il Timer era stato impostato in modo CICLICO, al ripristino della corrente elettrica, il conteggio riparte automaticamente con il TEMPO DI OFF.

  I valori di Default alla prima accensione

All'accensione, il display visualizza sempre gli ultimi valori programmati dall'utente prima dello spegnimento.
Se non è mai stato utilizzato, dopo l'accensione il Timer è impostato sui seguenti valori di default:

  •  01:00   per il Tempo di ON (1 minuto di attivazione del relè)
  •  30:00   per il Tempo di OFF (30 minuti di relè non attivato)
  •  0   per la Modalità di funzionamento (CICLICO)

NOTA - Come già accennato, il Timer si avvia automaticamente all’accensione o al ripristino da un black out SOLO se era stato impostato in modo CICLICO. Per ulteriori informazioni consultare il paragrafo SCELTA DELLA MODALITA' DI FUNZIONAMENTO.

  I pulsanti di comando

  •  START (RESTART)  
  • Pulsante per avviare manualmente il Timer.

    • In modo CICLICO, alla pressione del pulsante START, il Timer si avvia con il TEMPO di OFF (il relè è disattivato) trascorso il quale il relè si attiva e rimane attivato per tutto il TEMPO di ON. Il ciclo si ripete all'infinito oppure fino a quando non si preme il pulsante STOP.
    • In modo NORMALE (non ciclico), alla pressione del pulsante START, il Timer si avvia con il TEMPO di ON (il relè si attiva) trascorso il quale il relè si disattiva e il Timer torna nella condizione di pronto (Ready).

    Quando si preme il pulsante STOP durante un count-down, il Timer va in pausa e il relè si disattiva: in questa situazione, per riavviare il conteggio dal punto in cui era stato interrotto, premere il pulsante START.


  •  STOP (RESET)  
  • Questo pulsante, premuto durante il count-down, mette momentaneamente il Timer in pausa e disattiva il relè. Per far ripartire il conteggio (ed, eventualmente, anche per riattivare il relè se era attivo al momento dello STOP), premere il pulsante START altrimenti una seconda pressione del pulsante STOP disattiva definitivamente il Timer e lo predispone pronto per essere avviato dall'inizio (Ready).

    NOTA - Durante una PAUSA (ovvero dopo aver premuto una volta il pulsante STOP), sul display i due puntini separatori rimangono spenti.

  •  SET  
  • Premere questo pulsante per entrare nella fase di PROGRAMMAZIONE del TEMPO di ON. Premendolo una seconda volta, si passa alla PROGRAMMAZIONE del TEMPO di OFF. Premendo per la terza volta il pulsante SET, si esce dalla fase di PROGRAMMAZIONE.

    NOTA - L'entrata in PROGRAMMAZIONE è possibile solo quando il Timer è pronto per un nuovo ciclo e NON è in pausa: quindi se il Timer non dovesse entrare in PROGRAMMAZIONE, premere il pulsante STOP per disattivare completamente il Timer e riportarlo nella condizione di pronto (Ready).
    Durante la programmazione del TEMPO DI ON, il puntino separatore alto è accesso mentre durante la programmazione del TEMPO DI OFF è acceso solo il puntino basso.
    Il TEMPO di OFF è disponibile solo se il Timer è settato in Modo CICLICO (vedi il paragrafo SCELTA DELLA MODALITA' DI FUNZIONAMENTO).

  •  Selezione del DISPLAY e 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:

    • 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: terminata la sequenza, si riparte da 0 e così via.

  I Puntini luminosi sul Display

  •   PUNTINI ACCESI FISSI (Ready)
  • Il Timer è pronto (Ready): per avviarlo premere il pulsante START oppure premere il pulsante SET per entrare in PROGRAMMAZIONE.
    Programming Time

     

  •   PUNTINI LAMPEGGIANTI (Countdown in progress)
  • Il Timer è in funzione e il lampeggio dei puntini scandisce i secondi (il LED LOAD ON e il RELE' sono attivati durante il conteggio del TEMPO di ON).
    Premere il pulsante STOP per fermare momentaneamente il Timer.
    Dopo la pausa è possibile disattivare definitivamente il Timer premendo ancora una volta il pulsante STOP oppure, in alternativa, premere il pulsante START per far farlo ripartire dal punto in cui era stato interrotto.
    Programming Time

     

  •   PUNTINI SPENTI (Pause)
  • Se durante il conteggio si preme il pulsante STOP, il Timer va in pausa e i puntini separatori rimangono spenti: premere il pulsante START per riavviare il Timer oppure premere ancora il pulsante STOP per arrestarlo definitivamente e tornare nella condizione di Timer pronto (Ready).
    Programming Time

     

  •   PUNTINO ALTO ACCESO (Programming ON TIME)
  • Quando il Timer è pronto e NON E’ IN PAUSA, si può entrare nella fase di programmazione premendo il pulsante SET: il display appare come visibile nella figura ed il puntino alto acceso indica che si sta programmando il TEMPO DI ON (Tempo di attivazione del relè).
    Premere il pulsante (START) per cambiare la posizione oppure il pulsante (STOP) per inserire il valore.
    Programming Time

     

  •   PUNTINO BASSO ACCESO (Programming OFF TIME)
  • In Modo CICLICO, premendo una seconda volta il pulsante SET si passa alla programmazione del TEMPO DI OFF, indicato con l’accensione del puntino basso (vedi figura).
    Premere il pulsante (START) per cambiare la posizione oppure il pulsante (STOP) per inserire il valore.
    Premendo ancora il pulsante SET, si esce dalla fase di programmazione e si torna nello stato di Timer pronto (Ready).

    Programming Time

  Scelta della Modalità di Funzionamento

Questo Timer può funzionare in modalità CICLICA (ripetitivo) oppure NORMALE (non ripetitivo).
Per cambiare la modalità di funzionamento, il Timer deve essere nello stato di pronto (Ready) e NON in pausa: quindi, tenendo premuto il pulsante STOP, premere contemporaneamente il pulsante SET e rilasciare entrambi. Ogni volta che si esegue questa procedura, sul display appare per un istante la cifra "1" oppure "0", ad indicare la modalità di funzionamento scelta, come descritto di seguito (per dafault, il Timer è impostato su CICLICO).

  •   Modo CICLICO (Ripetitivo)
  • Se il display segnala  0 , il Timer funziona in modalità CICLICA.
    NOTA - Con questa modalità, il Timer, oltre che con il pulsante START, si avvia automaticamente all'accensione o al ripristino dopo un eventuale black out di rete.
    Programming Time

     

  •   Modo NORMALE (Non ripetitivo)
  • Se il display segnala  1 , il Timer funziona in modalità NORMALE (non ciclico).
    NOTA - Con questa modalità, il Timer e il relè NON si attivano automaticamente all'accensione e nemmeno al ripristino dopo un eventuale black out di rete.
    Programming Time

  I LED del TIMER

  •  DL1 (LOAD ON)  
  • La spia ROSSA (accanto al display) si accende SOLO quando si attiva il relè (cioè durante il TEMPO DI ON).

  •  DL2 (MAIN)  
  • La spia ROSSA sulla scheda (on-board) indica che il Timer è alimentato dalla tensione di rete quindi prestare particolare attenzione! Durante qualsiasi intervento sulla scheda, questa spia DEVE ESSERE SPENTA.

GALLERIA IMMAGINI    [ TORNA ALL'INDICE ]

Di seguito, alcune foto dei prototipi costruiti dall'autore.

MM:SS Programmable Cyclic Timer MM:SS Programmable Cyclic Timer MM:SS Programmable Cyclic Timer MM:SS Programmable Cyclic Timer MM:SS Programmable Cyclic Timer

MM:SS Programmable Cyclic Timer MM:SS Programmable Cyclic Timer MM:SS Programmable Cyclic Timer MM:SS Programmable Cyclic Timer MM:SS Programmable Cyclic Timer

DOWNLOAD    [ TORNA ALL'INDICE ]

Cliccando sui seguenti link è possibile scaricare il manuale d'uso ed il manuale di servizio del Timer Ciclico Programmabile TCP2 ed il datasheet del microcontrollore PIC16F628A.
Per tutte le altre richieste (firmware HEX, domande, suggerimenti, ecc.) utilizzare la sezione COMMENTI.

Download

Scarica il Manuale d'Uso del Timer Ciclico Programmabile V2 (2,9 MB)

Scarica il Manuale di Servizio del Timer Ciclico Programmabile V2 (4,7 MB)

Scarica il Datasheet del Microcontrollore PIC16F628A (3 MB)

COMMENTI    [ TORNA ALL'INDICE ]

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