Дідук В.А., Маштапа О.І.

Черкаський національний університет ім. Б. Хмельницького

МІКРОПРОЦЕСОРНИЙ ПРОГРАМОВАНИЙ КАЛЕНДАРНИЙ БАГАТОКАНАЛЬНИЙ ТАЙМЕР

В наш час стрімко йде модернізація всіх сфер життя, а саме переведення на мікропроцесорне керування пристроями, машинами та іншим устаткуванням в різних галузях промисловості, науки, техніки та побуті.

Таймери та реле часу є найпоширенішими елементами автоматики, які широко використаються у всіх галузях промисловості при автоматизації технологічних процесів виробництва.

Проведені обширні дослідження в галузі побудови програмованих таймерів [2 – 3]. Приведені приклади, хоч і в меншій мірі, проте як і переважна частина існуючих нині електронних таймерів володіє рядом недоліків: низька точність відліку часу, відсутність можливості візуального контролю за роботою пристрою, низька навантажувальна здатність виходів пристрою, обмеженість рамок завдання часових параметрів роботи пристрою, неможливість зміни параметрів роботи пристрою в процесі експлуатації, відсутність прив’язки роботи пристрою до календарного часу.

Метою роботи є покращення функціональних можливостей електронних таймерів та розширення області їх застосувань шляхом підвищення точності вимірювання часу, підвищення зносостійкості пристрою за рахунок заміни механічних складових у вихідному блоці на твердотільні, збільшення кількості виходів пристрою та динамічно змінюваної кількості програм його роботи.

Розроблений пристрій містить фільтр живлення, модуль живлення, процесор, дисплей, клавіатуру, модуль силової комутації, модуль резервного живлення, та мікроконтролер з внутрішньою пам’яттю, який має два режими роботи: режим програмування параметрів сигналу та робочий режим.

Технічним результатом заявленого пристрою є підвищення точності контролю за календарно-часовими параметрами роботи пристрою, підвищення зносостійкості пристрою, можливість програмно змінювати кількість програм роботи таймера, збільшення кількості виходів таймера.

Рис.1. Блок-схема мікропроцесорного програмованого багатоканального таймера

Система містить фільтр живлення 1, модуль живлення 2, модуль реального часу 3, до якого приєднано кварцовий резонатор годинникової частоти 4, модуль резервного живлення 5, мікроконтролер 6, що має у своєму складі порти введення-виведення 7, постійний запам’ятовуючий пристрій 8, охоронний таймер 9, процесор 10, пам'ять даних 11, програмований таймер-лічильник 12, генератор 13. До мікроконтролера приєднані: модуль реального часу 3, кварцовий резонатор 14, дисплей 15, клавіатура 16, модуль підсилювача управління 17, що містить в собі N ліній управління блоками силової комутації. До модуля підсилювача управління підключено модуль силової комутації 18.

Система працює наступним чином.

Живлення напругою 220В подають через фільтр живлення 1 на модуль живлення 2, який перетворює напругу 220В до необхідного рівня живлення всіх компонентів пристрою. Після подачі напруги і стабілізації роботи внутрішнього генератора 13, частота роботи якого визначається кварцовим резонатором 14, починається робота процесора 10 мікроконтролера 6 відповідно до записаної в постійному запам’ятовуючому пристрої 8 програми. Для відліку часу в системі передбачений цифровий модуль реального часу 3, точність якого визначається спеціалізованим кварцовим резонатором годинникової частоти 4. В разі падіння напруги мережі нижче допустимого порогу, для забезпечення безперервного і точного відліку часу передбачено модуль резервного живлення 5. Процесор 10 для точного контролю за виконанням програми здійснює постійний обмін даними з модулем реального часу 3 через порти введення-виведення 7. Виконання запрограмованого алгоритму дій та контроль часу здійснюється за допомогою вмонтованого таймера-лічильника 12. При настанні події, процесор 10 через порти введення-виведення 7 посилає сигнали управління на одну з N ліній модуля підсилювача управління 17, які керують ввімкненням-вимкненням одного з N вихідних вузлів модуля силової комутації 18. Модуль силової комутації забезпечує подачу мережевої напруги 220В на один з виходів для живлення виконавчих пристроїв. Пристрій забезпечує два режими роботи: режим програмування та робочий режим. В режимі програмування за допомогою клавіатури 16 через порти введення виведення 7 задають параметри роботи пристрою щодо дати, дня тижня, години, хвилини спрацьовування таймера та типу режиму роботи кожного з його виходів. Введені параметри заносяться до пам’яті даних 11. Всі параметри, що вводяться та стан роботи таймера постійно відображається на дисплеї 15. В робочому режимі на дисплеї відображається поточний час, дата та стани кожного з виходів пристрою. Надійність роботи пристрою забезпечено використанням охоронного таймера 9 та використанням відповідних алгоритмів роботи, записаних до постійного запам’ятовуючого пристрою.

Заявлений пристрій дозволяє підвищити точність дотримання часових інтервалів за рахунок включення в схему модуля реального часу. Можливість програмно змінювати кількість програм роботи таймера та збільшення кількості виходів таймера дозволило оптимізувати процедуру автоматизації мало-масштабних та середньо-масштабних виконавчих комплексів шляхом зменшення кількості застосованого управляючого обладнання.

Література:

1. Патент України 39381 A, МПК H03K 5/13, H03K 5/01. Багатоканальний таймер / Г. А. Пико – по заявці №2000063703 від 26.06.2000, опубл. 15.06.2001, бюл. № 5

2. Патент України 40140 A, МПК H03K 5/13. Програмований багатоканальний таймер / Г. А. Пико – по заявці № 2000063836 від 29.06.2000, опубл. 16.07.2001, бюл. № 6

3. Патент України 50460, МПК G04C 21/00, H01H 43/00. Календарний таймер сигналів / Ю. Т. Василина – по заявці №u200912960 від 14.12.2009, опубл. 10.06.2010, бюл. № 11