Таймер затримки включення на AVR

В схемах промышленной автоматики часто встречается необходимость включения устройства с некоторой задержкой. Хорошим примером может служить схема плавного запуска мощных насосов. Известна, например,  схема плавного пуска насоса с трехфазным асинхронным двигателем с переключением обмоток из звезды в треугольник. Такая схема плавного пуска предполагает, кроме основного пускателя,  – дополнительный, для коммутации обмоток в течение времени собственно пуска. На первоначальном этапе пуска включается этот доп. пускатель, который,  на некоторое время замыкает концы фазных обмоток электродвигателя и, по истечении задержки длительностью в несколько секунд, - отключается и, своими нормально закрытыми контактами, производит коммутацию обмоток трехфазного двигателя по схеме треугольника. В результате такого пуска снижается ряд негативных факторов, приводящих к преждевременному износу силового электрооборудования и связанных с ним напорных систем.

Как реализуется задержка переключения в этом и других подобных случаях?

Известны реле времени на зарядно-разрядных конденсаторах. http://sesaga.ru/prostoe-rele-vremeni-s-zaderzhkoj-vklyucheniya.html. К сожалению, свойство электролитических конденсаторов,( на которых преимущественно строятся такие таймеры): накапливать точный заряд может деградировать со временем, имеет место так называемое «усыхание» электролитов.

В промышленных кругах широко известны реле времени типа этого РСА-512.

Со временем появлением появились и «продвинутые» таймеры с кнопочным вводом уставок. Например, такие:

С целью функциональной замены подобных, достаточно дорогих, приборов предлагается следующий таймер (рис 1).

Рис 1

С помощью потенциометра R2  осуществляется настройка времени задержки в диапазоне от 0 до 6 секунд. Отсчет времени таймера начинается с момента подачи питания на микроконтроллер. Принцип действия ввода уставки времени очевиден. Перед стартом отсчета времени микроконтроллер производит считывание значения напряжения на движке переменного сопротивления и, запоминая его, использует это значение для формирования времени задержки.

Использование встроенного АЦП микроконтроллера для формирования уставок, в том числе временных не нова, но в разработках встречается достаточно редко. На наш взгляд, этот способ ввода более удобен, чем использование кнопок, так как далеко не каждому представителю обслуживающего персонала хочется «давить клопов», иногда в полной мере  не понимая возможных негативных последствий этих своих действий. Гораздо важнее было бы, с помощью хорошо обозреваемого лимба изобразить соответствующую временную шкалу. Но это, в то же самое время, налагает и повышенные требования к исполнению потенциометра, шкала которого должна обладать высокой линейностью, хотя в некоторых случаях может оказаться удобной и, например, логарифмическая шкала зависимости сопротивления потенциометра от положения ручки настройки.

Конечно, предлагаемое устройство не в состоянии полностью заменить реле времени типа PCA-512  в полном его функциональном смысле. Но ведь и задача в таком виде может не стоять.  Путем несложных доработок предлагаемый таймер можно усовершенствовать с целью расширения применяемого временного диапазона формирования задержек. Например, возможно задействовать неиспользованный вход АЦП микроконтроллера для формирования временных интервалов более длительных диапазонов времени.

Рабочий прототип устройства показан на рис 1. Фото рабочего макета устройства

Читателя не должно смущать несколько избыточный размер данного устройства. Понятно, что оно изготавливалось с учетом заказанных установочных размеров предполагаемого корпуса, куда оно должно было быть встроено. С учетом же существующих SMD вариантов исполнения микроконтроллера attiny13 устройство может не превысить и размеров наперстка.

Прошивка микроконтроллера приведена во вложении. FUSE биты оставлены заводские.

Список радиоэлементов