Temporizzatore Ciclico Programmabile

www.narcisivalter.it
Progetti Elettronici

 

Translate Page



 

 

 


TCP - TIMER CICLICO PROGRAMMABILE

(Programmable Cyclic Digital Timer with PIC16F628A Microcontroller)


Repeat Cycle Timer - Temporizzatore Ciclico Programmabile

CARATTERISTICHE    [ TORNA ALL'INDICE ]

Il TCP (Timer Ciclico Programmabile) 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 essere inattivo (Tempo di OFF).

In questa pagina descrivo questo Timer in grado di attivare un relè in modo ripetitivo dopo averne programmato i tempi di attivazione e riposo.

Elenco delle caratteristiche principali del TCP:

  • Tensione in ingresso: 100 ~ 240 Vca
  • Gestione a microcontrollore (PICmicro)
  • Precisione al quarzo
  • Facile da utilizzare
  • 3 pulsanti di comando:  START    STOP  e   PROG  
  • Ripetizione di una sequenza ON/OFF all'infinito
  • Programmazioni: Tempo di ON (relè attivato) e Tempo di OFF (relè disattivato)
  • Tempi massimi: da 0 a 100 minuti (versione MM:SS) oppure da 0 a 100 ore (versione HH:MM)
  • Memorizzazione e richiamo automatico all’accensione degli ultimi valori programmati
  • LED rosso: per visualizzazione attivazione relè (LOAD ON)
  • LED rosso on-board: per avviso presenza rete (POWER ON)
  • Carico attivabile: fino ad un massimo di 1500 Watt (250V/10A)
  • Visualizzazione: 4 Display a 7-segmenti (50 x 18 mm)
  • Fusibile di protezione sulla scheda

LO SCHEMA ELETTRICO    [ TORNA ALL'INDICE ]

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

Schematic diagram of Digital Timer

Il circuito è abbastanza semplice perché gran parte del lavoro è svolto da un microcontrollore della Microchip, il PIC16F628A.

L'intera PortB del microcontrollore gestisce i 7 segmenti dei display ed il multiplexer. Tra il PICmicro e i display è stato inserito un CD4543 (BCD-to-7 segment) che decodifica i segnali BCD ricevuti dal microcontrollore.

La percentuale di errore è molto bassa e dipende dalla tolleranza del quarzo e dalla sua qualità, nonchè dalla qualità e dalla tolleranza dei due condensatori ceramici C5 e C6. Un altro fattore importante che incide sulla precisione del quarzo (e quindi del Timer) è la temperatura di funzionamento.

Il relè utilizzato ha una bobina da 5V e può commutare carichi fino a 250V/10A: tuttavia consiglio di non collegare utilizzatori che richiedano per molte ore una potenza superiore a 1000-1200 Watt.

Come accennato, i segmenti dei Display sono gestiti da 4 pin del PortB e dal chip CD4543 il quale riceve dal PICmicro il valore in BCD e lo codifica in 7 segmenti per il pilotaggio dei display.  

I display sono della Siemens, modello HDN1131-O (Orange, Super-Red, 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 (circa 5 mA usando il CD4543 e 7 mA usando la versione 74HC4543)
Per evitare l'uso dei LED da 3 mm, ho sfruttato anche i puntini decimali dei display montando capovolti DS1 e DS2: per gestire i display rovesciati, ho costruito un nuovo footprint vituale "rinumerando" i pin dopo aver ruotato di 180° il display originale, come visibile nell'immagine qui a destra.

Display rovesciato

REALIZZAZIONE PRATICA    [ TORNA ALL'INDICE ]

Per questo progetto ho costruito un unico PCB ed il circuito è alimentato direttamente dalla tensione di rete (grazie al modulo Hi-Link HLK-PM01). Il fusibile da 400 / 500 mA protegge la scheda da eventuali cortocircuiti.

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

Copper Side   Components Side   Board Layout   Dimensions and Holes of board

Consiglio di utilizzare uno zoccolo DIP18 per il microcontrollore ed un DIP16 per il CD4543. La presenza del LED DL2 on board non è tassativa ma è molto importante perché, con la sua accensione, indica che la scheda è sotto tensione, quindi prestare particolare ATTENZIONE.

La precisione del Timer è garantita da un quarzo da 8.192 MHz ed è essenziale utilizzarne uno di buona qualità (la scheda è predisposta per accettare un quarzo di tipo cilindrico ma nel caso fosse difficile reperirlo, può essere utilizzato anche un quarzo in contenitore HC49s anche se rimane leggermente sollevato per via del passo più lungo). Anche i condensatori C5 e C6 (22 oppure 27 pF) è bene siano del tipo NPO/COG a disco.

Nell'immagine seguente è riportato lo schema di collegamento del TCP.

Wiring diagram of Digital Timer

ATTENZIONE ELETTRICITA

ATTENZIONE - Quando si realizzano dispositivi collegati alla tensione di rete a 220Vac 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. Non intervenite sulla scheda se il LED DL2 rosso è ACCESO !


La scheda va alimentata con la tensione di rete. L'assorbimento medio del circuito si aggira sui 30 mA ma con il relè attivato si arriva fino a 100 mA di assorbimento massimo.

Per il cavo di rete è necessario utilizzarne uno da 250V/10A altrimenti, con l'attivazione di carichi superiori a 1000 Watt, i conduttori potrebbero scaldare.

COMANDI E USO    [ TORNA ALL'INDICE ]

Le versioni del Timer Ciclico Programmabile sono 2 e fanno capo a due firmware differenti.
La prima versione gestisce tempi da 1 SECONDO a 100 MINUTI (visualizzazione in MM:SS) mentre la seconda versione gestisce temporizzazioni da 1 MINUTO a 100 ORE (visualizzazione in HH:MM). Nella seconda versione non è presente la scansione dei secondi perché il display visualizza solo ORE e MINUTI. Inoltre, nella versione HH:MM, i valori da programmare sono a passi di 1 MINUTO.

La descrizione seguente fa riferimento alla versione MM:SS ma il principio di funzionamento è lo stesso in entrambe le versioni.

I valori di Default alla prima accensione:

All'accensione, il display visualizza sempre gli ultimi valori programmati prima dello spegnimento: se non è stato mai utilizzato, dopo l'accensione il Timer sarà impostato sui valori di default:
 01:00  per il Tempo di ON e  30:00  per il Tempo di OFF (1 minuto ON e 30 minuti OFF).

Nella versione HH:MM i valori di default sono:
 00:01  per il Tempo di ON e  03:00  per il Tempo di OFF (1 minuto ON e 3 ore OFF).


I pulsanti di comando del Timer sono 3:

  •  START (RESTART)  
  • Pulsante per l’avvio del Timer. Alla pressione del pulsante START, il relè si attiva e rimane attivato per tutto il Tempo di ON trascorso il quale il relè si disattiva e rimane disattivato per tutto il Tempo di OFF. Il ciclo si ripete all’infinito oppure fino a quando non si preme il pulsante STOP. Il pulsante START è utile anche per riattivare il timer dopo lo STOP.

  •  STOP (RESET)  
  • Questo pulsante ferma momentaneamente il Timer e disattiva il relè (se attivato). Per far ripartire il conteggio (ed eventualmente, riattivare il relè se era attivo al momento dello STOP), premere il pulsante START altrimenti una seconda pressione del pulsante STOP ferma definitivamente il conteggio e predispone il Timer per un nuovo ciclo.

  •  PROG  
  • 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 PROG, si esce dalla fase di PROGRAMMAZIONE.

    N.B. - 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, controllare che non sia in pausa ed eventualmente, premere il pulsante STOP per disattivarlo completamente.
    Durante una PAUSA di conteggio, i puntini sul Display sono entrambi spenti.
    Durante la programmazione del Tempo di ON, sul display è acceso solo il puntino alto mentre durante la programmazione del Tempo di OFF è acceso solo il puntino basso.


  •  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 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 (l’inserimento dei valori è sempre in avanti).

LED sulla scheda sono due e la loro accensione indica:

  •  DL1 (LOAD ON)  
  • Il relè (e quindi il carico) è attivato.

  •  DL2 (POWER ON)  
  • Nel circuito è presente la rete elettrica. Questo LED è posizionato volutamente vicino al connettore di alimentazione: durante qualsiasi intervento sulla scheda, la spina di alimentazione deve essere staccata e questo LED DEVE ESSERE SPENTO.

L’accensione (o l'assenza) dei PUNTINI sul display indica cinque diverse situazioni:

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

     

  •   PUNTINI LAMPEGGIANTI
  • Il Timer è in funzione e il lampeggio dei puntini scandisce i secondi. 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 ASSENTI
  • Il Timer è in pausa: premere il pulsante START per riavviarlo oppure premere il pulsante STOP per arrestarlo definitivamente.
    Programming Time

     

  •   PUNTINO ALTO ACCESO
  • Il Timer è in fase di programmazione del Tempo di ON. Premere il pulsante (START) per cambiare la posizione oppure il pulsante (STOP) per inserire il valore.
    Programming Time

     

  •   PUNTINO BASSO ACCESO
  • Il Timer è in fase di programmazione del Tempo di OFF. Premere il pulsante (START) per cambiare la posizione oppure il pulsante (STOP) per inserire il valore.
    Programming Time

LE FOTO DEL PROTOTIPO    [ TORNA ALL'INDICE ]

Di seguito, alcune foto del prototipo finale costruito dall'autore.

Programmable Cyclic Timer Programmable Cyclic Timer Programmable Cyclic Timer Programmable Cyclic Timer Programmable Cyclic Timer

DOWNLOAD    [ TORNA ALL'INDICE ]

Cliccando sul link seguente, potete scaricare le istruzioni del Timer Ciclico Programmabile.
Per tutte le altre richieste (firmware HEX, domande, suggerimenti, ecc.) utilizzate la sezione COMMENTI.

Download

Scarica il manuale d'uso del Timer Ciclico Programmabile (450 KB)

COMMENTI    [ TORNA ALL'INDICE ]

[ Torna all'inizio della pagina ]

DISCLAIMER - Tutti i progetti elettronici presentati e descritti nel sito internet https://www.narcisivalter.it possono essere utilizzati solo ed esclusivamente ad uso privato e senza scopo di lucro, pertanto non commercializzati. Le documentazioni dei progetti (schemi elettrici, disegni, foto, video, firmware, ecc.) non sono di dominio pubblico per cui i diritti d'autore rimangono dell'ideatore. Per utilizzare a fini commerciali i progetti (o parte di essi) presenti in questo sito web, si dovrà contattare l'Autore per concordare un'eventuale autorizzazione scritta.
- All the projects in this webpage is provided with no explicit or implicit warranties of operation. I do not assume any responsibility for any problems or damage to persons. The project is released "as is" and no support of any kind is provided. If you build the project, you implicitly accept my terms of not taking responsibility. If you do not agree, please, do not build this project and do not download any informations from this website!
- Tutti i progetti elettronici presenti nel sito internet www.narcisivalter.it sono stati realizzati e sperimentati personalmente dall'Autore, tuttavia l'Autore stesso non garantisce, a chi li realizzerà, un sicuro e perfetto funzionamento. Tutti i progetti elettronici presentati sul sito www.narcisivalter.it sono pensati e realizzati per un'utenza addetta ai lavori, specializzata nel settore elettrico ed elettronico e quindi in grado di valutare la correttezza e la funzionalità dei progetti stessi. Pertanto l'utente accetta espressamente di utilizzare i contenuti del sito sotto la propria responsabilità. I PROGETTI ELETTRONICI PRESENTATI SU QUESTO SITO SONO STATI RILASCIATI A PURO TITOLO HOBBISTICO E/O DI STUDIO E L'AUTORE NON GARANTISCE LA MATEMATICA CERTEZZA CIRCA IL LORO FUNZIONAMENTO E NON SI ASSUME ALTRESI' NESSUNA RESPONSABILITÀ, ESPLICITA O IMPLICITA, RIGUARDANTE INCIDENTI O CONSEGUENTI POSSIBILI DANNI A PERSONE E/O COSE DERIVANTI DALL'USO DEI PROGETTI STESSI. CHI REALIZZA E UTILIZZA I PROGETTI ELETTRONICI DESCRITTI IN QUESTE PAGINE, LO FA COME SUA LIBERA SCELTA ASSUMENDOSI TUTTE LE RESPONSABILITÀ CHE, EVENTUALMENTE, NE POTREBBERO DERIVARE.
AVVERTENZE IMPORTANTI - Molti circuiti descritti nelle pagine di questo sito sono sottoposti a tensione di rete 220-240 Vac e pertanto potenzialmente pericolosi; si può rimanere folgorati se non realizzati ed utilizzati secondo le norme di sicurezza vigenti. Pertanto l'utente e' tenuto a verificare se quanto realizza e' conforme alla normativa ed alla legislazione vigente. Per i non "addetti ai lavori" (improvvisati auto-costruttori) va ricordato che in particolari situazioni (diminuzione resistenza del corpo) già una tensione di 25V alternata potrebbe essere pericolosa. L'elettronica e l'elettricita' in genere affascina molte persone ma va ricordato che non basta uno schema scaricato da Internet per poter arrivare a un prodotto funzionante e sicuro: infatti ci vogliono un minimo di conoscienze delle fondamentali leggi della fisica, dell'elettricita' e dell'elettronica oltre all'esperienza pratica nell'uso di attrezzi e strumenti indispensabili, come saldatore, tester, oscilloscopio, ecc...

Privacy Policy - Cookie Policy - Condizioni d'Uso