Четверг, 13.12.2018, 13:53
| RSS
Поиск
Главная |
Защита, контроль, управление
Форма входа
Логин:
Пароль:

Меню

Авторские проекты

Статьи

Raspberry Pi

Схемы

Полезная информация

Обратная связь

Ссылки

Форум

Канал YouTube

Группа в Facebook


Календарь
«  Июнь 2018  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930

Наш опрос

Ссылки




Яндекс.Метрика





.
Статистика

Онлайн всего: 5
Гостей: 5
Пользователей: 0

Доработка радиодатчиков

Доработка радиодатчиков


В системе домашней автоматизации используются радиодатчики протечки воды и контроля положения окон и дверей, описание которых ранее приводилось на страницах нашего сайта. Несмотря на то, что эти датчики могут работать продолжительное время, в них отсутствует такая полезная функция, как контроль состояния батареи питания. Недостаток довольно существенный, т.к. датчики протечки срабатывают довольно редко и в случае аварийной ситуации (протечки воды), батарея может оказаться разряженной и сигнал об этом событии не будет передан на центральное  устройство (радиомодуль).

Поэтому целью доработки указанных датчиков, которая была реализована Александром Вайдуровым (AlexAW),  явилась необходимость уменьшить потребляемый устройством ток и обеспечить контроль элементов питания. Поскольку в микроконтроллерах PIC12F6xx нет полноценного источника эталонного напряжения, контроль питающего напряжения невозможен без введения внешнего «эталонного» источника. В качестве такого эталона предлагается применить величину падения напряжения на светодиоде в прямом включении. Для этого в схему радиодатчика контроля протечек добавлен диод VD1, а в схеме радиодатчика контроля положения окон и дверей применен светодиод в прямом включении (уже имеющийся в схеме). При этом он дополнительно отображает процесс передачи сигнала при обнаружении изменения состояния геркона.

Для реализации этой доработки пришлось  изменить схему, что бы освободить входы компаратора для подключения «эталонного диода». Доработанная схема радиодатчика протечки воды приведена на рис.1, радиодатчика контроля положения окон и дверей – на рис.2.

 

Radio Raspberry Pi

Рис. 1

 

Немного теории. Падение напряжения на дифференциальном сопротивлении диода имеет параболическую характеристику при  токах которые мы будем пропускать через зеленый светодиод, значение падения напряжения будет находиться где то в пределах 1.7-1.9 В, а для обычного кремниевого диода 0,55-0,65 В в зависимости от протекающего тока и типа диода.  Этим мы воспользуемся для тонкой подстройки порога срабатывания компаратора, подключив в схеме радиодатчика контроля положения окон и дверей делитель R2-R3 к отрицательному входу внутреннего компаратора микроконтроллера (МК).

 

Radio sensor

Рис. 2

 

С другого (положительного) входа компаратора микроконтроллера подключен управляемый внутренний источник опорного напряжения. по сути являющийся обычным управляемым делителем питающего напряжения. Остается установить подходящий коэффициент деления, что бы напряжение делителя было близко к напряжению падения внешнем делителе. Падение напряжения на диоде изменяется незначительно при изменении питания, соответственно и на делителе R2-R3 напряжение почти неизменно. А вот напряжение на внутреннем делителе линейно изменяется от изменения напряжения. Чем ниже питающее напряжение, тем ниже напряжение на положительном входе компаратора. и в определенный момент напряжение на положительном входе станет ниже напряжения падения на внешнем делителе, что приведет к переключению компаратора. и послужит нам сигналом для запуска процедуры передачи кода «авария питания». Сравнение деленного эталонного напряжения и напряжения внутреннего делителя производится в момент, когда на светодиод через резистор R1 подается питание.

Коэффициент деления внутреннего опорного источника вычисляется по формуле Uref=X/24*Uпит.

где Х - коэффициент деления  целое число от 1 до 16.

Понятно, что шаг приращения напряжения великоват, потому более тонкую настройку можно сделать подбором резистора R2 (подбирается в диапазоне 3-5 кОм) внешнего делителя в схеме радиодатчика положения окон и дверей и резистора R1 в схеме радиодатчика протечки воды.

Для удобства в таблице (см. архив к этой статье) проведен расчет выходных напряжений в зависимости от питающего напряжения для всех возможных коэффициентов. По этой таблице выбирается подходящий коэффициент дающий напряжение опорного источника близкое к падению напряжения на внешнем делителе R2-R3 при требуемом пороге напряжении питания.

Например для используемого зеленого светодиода  падение напряжения составило 1.85 В с резистором R2 в 4.7 кОм. а R3 в 2 кОм. Напряжение на внешнем делителе Ur3=Ud*R3/(R2+R3) - это около 0.55 В По табличке для того что бы компаратор сработал при Uпит. = 2В нужно выбрать коэффициент 6. В результате реально сработка происходила примерно при 2.1-2.2 В.  Что и требовалось получить. Для упрощения настройки делитель R2-R3 можно заменить на переменный резистор 6-10 кОм.

Реальные испытания на макете показали что МК и передатчик сохраняют работоспособность при питании 1.4 В, поэтому об аварии питания успеет оказаться замеченным.

С целью снижения тока потребления, прежде чем отправлять микроконтроллер в сон, алгоритм выключает все лишние потребители. Источник опорного напряжения и компаратор.  А когда МК разбудит прерывание от смены состояния входа геркона, снова включит эти устройства и передает код состояния геркона и потом проводит требуемые процедуры измерения. Если напряжение окажется ниже нормы спустя паузу в 1 сек.  передает код «аварии питания».

Дополнительно  для снижения потребления исключено использование внутренних подтягивающих резисторов, и для анализа состояния геркона задействован порт GP3 с внешним подтягивающим резистором, его сопротивление выбрано большим, так же с целью снижения тока потребления в режиме сна.

Проверка показала что в режиме ожидания МК потребляет около 3 мкА при питании от 3 В. Соответственно при замкнутом герконе потребляется дополнительный ток 15 мкА.

Коды радиокоманд, формируемые радиодатчиками, распределены в памяти EEPROM следующим образом:

Радиодатчик протечки воды:

0х00-0х02 –  код протечки,

0х03-0х05 –  код аварии питания, в ячейку с адресом

0х06 –  коэффициент деления внутреннего делителя.

Радиодатчик контроля положения окон и дверей:

0х00-0х02 –  код открытого состояния,

0х03-0х05 –  код закрытого состояния,

0х06-0х08 –  код аварии питания,

0х09 –  коэффициент деления внутреннего делителя.

 

Архив материалов к статье

Радиодатчик протечки воды

Радиодатчик контроля положения окон и дверей

Обсуждение радиодатчиков на форуме

 

 




Категория: | Просмотров: 649 | Добавил: Admin | Теги: | Рейтинг: 5.0/3 |
Всего комментариев: 5


3 serega061  
Добрый день! Извиняюсь за глупый вопрос, а как скачать "Архив материалов к статье"? Ссылки нет.

0
4 Admin  
Ссылка есть. Все очень просто - http://electromost.com/forum/6-128-1

5 AlexAW  
В конце статьи есть перечень ссылок. В том числе и ссылка на архив с материалами http://electromost.com/load/0-0-0-598-20

1 AlexAW  
Согласно даташиту, для снижения токов потребления микроконтроллера в слип режиме, свободные входы МК следует притянуть либо к земле, либо к питанию. Поэтому в первой схеме выводы 2 и 4 МК стоит присоединить к линии питания, а вот во второй схеме для удобства разводки печатной платы вывод 7 лучше притянуть к земле.

0
2 Admin  
Спасибо Александр, схемы подкорректировал





T2M © 2018
Сайт управляется системой uCoz