Таймер на ATtiny2313 с отсчетом до 48 часов

Для изготовления печатных плат я, как и многие другие, использую метод фоторезистивной пленки. Этот метод требует относительно точного отсчета времени засветки. Если пленку светить слишком долго, то могут быть засвечены ненужные участки, что приведет к возникновению паразитных связей между проводниками после травления платы. Если не до светить пленку, то мы получим плату с тоненькими либо поврежденными дорожками. Оба варианта приведут в итоге к неправильной либо полной неработоспособности устройства.

Поэтому было принято решение “нарисовать” свой вариант (с блэк джеком и шлюхами) хронометра для засветки(и не только) пленки фоторезиста. Забегая вперед, скажу, данное устройство многофункционально, и может быть использовано не только для указанных целей. Оно будет многофункциональным, так как может коммутировать нагрузку с током до 2.5А.

 

Техническое задание на разработку таймера на ATtiny2313

Требуется реализовать систему временного управления нагрузкой, удовлетворяющая следующим требованиям:

  • Рабочее напряжение, В: 12
  • Ток потребления в рабочем состоянии, не более, мА: 50
  • Максимальный коммутируемый ток нагрузки, А: 3
  • Режим коммутации нагрузки: NO/NC
  • Возможность выдачи на внешнее устройство питания: 12В/400мА
  • Максимальное время отсчета, ч: 48(47:59:59)
  • Управление устройством: 1 инкрементальный энкодер с кнопкой
  • Отображение информации: Дисплей совместимый HD44780 2×8
  • Сохранение/загрузка значения отсчета в энергонезависимой памяти
  • Возможность приостановки отсчета(отключения нагрузки, пауза)
  • Визуальная и звуковая индикация окончания отсчета

 

Разработка таймера на ATtiny2313

Для выполнения поставленной задачи, было принято решение использовать микроконтроллера производства Atmel – ATtiny2313A. Он, на мой взгляд, наиболее подходит для реализации устройства, достаточен в части периферии и легок в написании кода прошивки.

Схема устройства получилась следующей:

Схема таймера на ATtiny2313A

Ключевым элементом устройства, его “мозгами”, является микроконтроллер DD1 – ATtiny2313A. Тактование его осуществляется от внешнего кварца на 8МГц. К контроллеру через порты ввода вывода подключена основная периферия:

  • Инкрементальный энкодер
  • Зуммер
  • Дисплей
  • Управление реле
  • Световая индикация

Питание логической части осуществляется через интегральный стабилизатор напряжения – LM78M05, с выходом на 5В/500мА. В устройстве предусмотрена защита “от дурака” в виде диода Шоттки VD1. Его назначение – предотвратить повреждение компонентов схемы при неправильном подключении источника питания.

Схема работает следующим образом. После подключения устройства к источнику питания, на выходе интегрального стабилизатора DA1 появляется напряжение 5В, которое запитывает сам микроконтроллер DD1 и дисплей. Для нормального функционирования экрана, ему требуется время на внутреннюю инициализацию – ~20мс. После чего он готов получать команды управления и выводить информацию. Контроллер занимается инициализацией своей периферии, после чего ожидает готовности дисплея и инициализирует его. По окончании инициализации, микроконтроллер запускает внутреннюю RTOS,  и ожидает команд пользователя.

Готовое к работе устройства выглядит так:

Начальный экран устройства

Длинным нажатием на кнопку энкодера, переходим в режим установки значений отсчета, характеризующийся мигающим курсором в позиции секунд:

Экран установки времени отсчета

Если в этом режиме нажать и удерживать кнопку энкодера(более 1.5 секунд), то будет произведено извлечение ранее сохраненного(если не сохранялось, то нули) в энергонезависимую память значения времени отсчета. Кратковренные же нажатия на кнопку, приводят к переходу между позициями установки времени в такой последовательности: Секунды -> Минуты -> Часы -> Экран отсчета.

Находясь в режиме установки времени в позиции часов, длительное(более 1.5 секунд) нажатие кнопки энкодера, приводит к сохранению выставленного значения времени отсчета в энергонезависимую память.

Далее, кратковременно нажав кнопку энкодера, мы переходим на экран отсчета.

Еще одно кратковременное нажатие кнопки запускает отсчет таймера, которое отображается на дисплее и дополнительно с помощью сдвоенного светодиода HL2. Зеленое его свечение показывает, что в данный момент включена нагрузка(произошла коммутация реле), а также каждую секунду происходит моргание красного диода – идет отсчет времени.

По окончании времени отсчета, устройство отключает нагрузку(размыкает реле) и издает 3 звуковых сигнала через зуммер. Далее можно повторить цикл ввода времени отсчета и начать новый отсчет. Также существует возможность приостановить отсчет кратковременно нажав на кнопку и также продолжить с места остановки.

 

Конструкция устройства

Конструктивно устройство представляет из себя пластиковый, напечатанный на 3D принтере бокс размерами 95x50x33(ШxВxГ).

Элементы управления находятся на левой, правой и фронтальных частях бокса:

Подключение нагрузки осуществляется к винтовым клеммным колодкам, расположенным с правой стороны(3 пиновая колодка), в соответствии с рисунком.

Питание на внешнее устройство 12В/400мА, может быть подано со второй винтовой клеммной колодки(2 пиновая).

В моем случае подключение выглядит вот так:

Модель сборки устройства:

 

Печатная плата

Печатная плата была реализована вместе с проектированием корпуса устройства. Опытный образец был произведен в домашних условиях(ревизия платы 2.0), но также финальная версия платы(ревизия 2.1) была подготовлена и изготовлена на производстве (PCBway.com). Конструктивно печатная плата имеет двухсторонний монтаж, не содержит перемычек(ревизия 2.1):

Полностью собранная плата выглядит вот так:

Сборка нижней стороны

Сборка верхней стороны

И целиком собранное устройство:

Готовое изделие

 

Эпилог

На выходе мы получили устройство, полностью соответствующее нашим техническим требованиям, с потреблением около 25мА без внешней нагрузки. Погрешность хода составляет примерно 1-2 секунды на 10 часов, все зависит от кварца.

 

Файлы проекта

Все необходимые файлы проекта, включая 3D модель корпуса можно найти в репозитории GitHub.

 

Некоторые комплектующие с али
One comment
  1. Приглашаем Ваше предприятие к взаимовыгодному сотрудничеству в направлении производства и поставки Полоса 44НХТЮ.
    – Поставка тугоплавких и жаропрочных сплавов на основе (молибдена, вольфрама, тантала, ниобия, титана, циркония, висмута, ванадия, никеля, кобальта);
    – Поставка концентратов, и оксидов
    – Поставка изделий производственно-технического назначения пруток, лист, проволока, сетка, тигли, квадрат, экран, нагреватель) штабик, фольга, контакты, втулка, опора, поддоны, затравкодержатели, формообразователи, диски, провод, обруч, электрод, детали,пластина, полоса, рифлёная пластина, лодочка, блины, бруски, чаши, диски, труба.
    – Любые типоразмеры, изготовление по чертежам и спецификациям заказчика.
    – Поставка изделий из сплавов:

    Проволока молибденовая МЧ-Т
    Лента 97НЛ – ГОСТ 10994-74
    Проволока 2.4500
    Проволока 2.0750
    Труба 2.4555
    31cddaa

Add Comment

Required fields are marked *. Your email address will not be published.