LAMPEGGIATORE 220V – 8 CANALI A MICROCONTROLLORE
Valter Narcisi – San Benedetto del Tronto (AP) ‐ http://www.narcisivalter.it/progetti/lampeggiatore‐con‐PIC‐micro.html
LAMPEGGIATORE 220V – 8 Canali
con MICROCONTROLLORE PIC16F887
Lampeggiatore 220 Volt a 8 canali a microcontrollore con 8 diversi tipi di effetti.
MANUALE TECNICO E ISTRUZIONI
LAMPEGGIATORE 220V – 8 CANALI A MICROCONTROLLORE
Valter Narcisi – San Benedetto del Tronto (AP) ‐ http://www.narcisivalter.it/progetti/lampeggiatore‐con‐PIC‐micro.html
INTRODUZIONE
Se avessi dovuto costruire un lampeggiatore così senza fare uso di un microcontrollore, avrei dovuto senz'altro utilizzare svariati circuiti integrati (TTL, CMOS, ecc.) e le dimensioni della scheda sarebbero state almeno il doppio. Invece, usando il microcontrollore PIC16F887 della Microchip, ho potuto progettare un circuito con pochi integrati (oltre al PIC, ho utilizzato solo un CD4028) e con dimensioni contenute. La Main Board misura 160x100 mm. mentre la Triacs Board ha le dimensioni di 100x65 mm. Ho volutamente separato i due circuiti per aumentare la sicurezza: quando si ha a che fare con la tensione di rete, meglio prendere tutte le precauzioni. Il circuito genera 8 tipi differenti di lampeggio, dai più classici (Sequenziale, Supercar, ecc.) ai più sofisticati (come il tipo FANTASY, una specie di riassunto degli altri 7 tipi di lampeggio gestiti dal circuito). Per la selezione del tipo di lampeggio è sufficiente agire su uno degli 8 pulsanti dedicati (con relativo LED la cui accensione ne indica la selezione). Per la regolazione, ho previsto due pulsanti per impostare la velocità su 10 livelli differenti (utili per "aggiustare" alcuni tipi di lampeggio che altrimenti risulterebbero troppo lenti o troppo veloci): ognuno dei 10 livelli di velocità è visualizzato dall'accensione di un LED della Barretta luminosa. Un pulsante di PAUSA ci consente di inibire momentaneamente il lampeggio e un ulteriore pulsante di RESET (da posizionarsi dietro il contenitore o comunque in posizione poco accessibile) azzera e ripristina il circuito ai dati di default o comunque gli ultimi memorizzati.
LAMPEGGIATORE 220V – 8 CANALI A MICROCONTROLLORE
Valter Narcisi – San Benedetto del Tronto (AP) ‐ http://www.narcisivalter.it/progetti/lampeggiatore‐con‐PIC‐micro.html
LAMPEGGIATORE 220V – 8 CANALI A MICROCONTROLLORE
Valter Narcisi – San Benedetto del Tronto (AP) ‐ http://www.narcisivalter.it/progetti/lampeggiatore‐con‐PIC‐micro.html
LO SCHEMA ELETTRICO COMPLETO
Nella pagina successiva è riportato lo schema elettrico completo del Lampeggiatore a 8 canali. Per facilitarne la realizzazione e, soprattutto, per questioni di sicurezza, l'intero circuito è stato diviso in due parti ben distinte ognuna delle quali con un suo master dedicato. Nel circuito dei Triacs è presente la tensione di rete a 220V, quindi posizionate la scheda stessa in modo tale che non possa essere facilmente accessibile. Sulla Main Board, invece, scorre solo bassa tensione (grazie all'uso degli Optoisolatori o Optodiac della Fairchild siglati MOC3020 presenti sulla Triacs Board).
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Random
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4+4
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Supercar
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- OC8
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G A1
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12
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12
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330 A2
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M12
Ch1 out
12
M4
220v in
TRIACs Board
Author:
Project:
Size: DWG no. Rev.: Scale: Sheet:
Year:
Note:
Valter Narcisi - San Benedetto del Tronto (AP)
Lampeggiatore 8 ch con 16F887 - Full schematic 2013
— 1 1 1:1 1 of 1
www.narcisivalter.it - [email protected]
123456
M2
ICSP
C10.1
12
3
M2b
MCLR
GNDVDD
PGDPGC NORMAL Mode - 1 and 2 closed
PROG. Mode - 2 and 3 closed
~
~
+- B1W005
+C12220u
+C13100u
VCC12
M3
6 - 10 Vca COM
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U3
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400V
400V
400V
400V
400V
400V
400V
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VCC
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8 Vss
Vdd
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408 o9
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U2CD4028
R21
330
LAMPEGGIATORE 220V – 8 CANALI A MICROCONTROLLORE
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IL CIRCUITO DI CONTROLLO (Main Board)
Nel circuito di controllo (o Main Board), visibile nella pagina successiva, c'è il cuore di tutto il progetto, il microcontrollore PIC16F887 della Microchip e una manciata di altri componenti. L'integrato U2 (CD4028) gestisce la conversione da BCD a decimale e contemporaneamente pilota la Barra-Luminosa (siglata BAR1) contenente i 10 LED rossi. L'intera Porta C del microcontrollore gestisce gli LED che indicano il tipo di lampeggio selezionato mentre l'intera Porta D pilota il circuito dei TRIAC. I LED presenti sui collettori dei transistor Q1-Q8 (MPSA42) sono utili come "monitor" e, soprattuto, sono serviti al sottoscritto per realizzare il software senza dover necessariamente collegare le 8 lampade sui Triac, consentendo un notevole risparmio di energia elettrica! Il connettore M2 è necessario per la programmazione On-Board del microcontrollore (ICSP), quindi se non avete questa esigenza, potete evitarne il montaggio. La stessa cosa vale anche per il connettore M2b: togliendo quest'ultimo, però, ricordate di ponticellare i pin 1 e 2 (altrimenti il micro non viene alimentato). Chiaramente, se lasciate il connettore M2b montato, il ponticello tra i pin 1 e 2 deve comunque essere fatto per assicurare il corretto funzionamento del microcontrollore. Il connettore M1 serve per collegare il circuito di Controllo con quello dei Triac: inoltre, tale connettore, segna una sorta di "confine" tra la bassa tensione e l'alta tensione presente sulla TRIACs Board. Il pulsante S12 (RESET) va messo in posizione "nascosta" perchè esso è utile solo in presenza di qualche eventuale malfunzionamento. I comandi e il significato delle spie sono descritti più avanti (paragrafo COMANDI e USO) Il tipo di lampeggio e la relativa velocità sono memorizzati nella EEPROM Flash del micro: in questo modo, alla successiva accensione del dispositivo, le nostre preferenze sono di nuovo disponibili senza necessità di riprogrammarle.
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Author:
Project:
Size: DWG no. Rev.: Scale: Sheet:
Year:
Note:
Valter Narcisi - San Benedetto del Tronto (AP)
Lampeggiatore 8 ch con 16F887 - Main Board 2013
— 1 1 1:1 1 of 2
www.narcisivalter.it - [email protected]
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RB538
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Reset
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R310K
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C160.01
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LAMPEGGIATORE 220V – 8 CANALI A MICROCONTROLLORE
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IL CIRCUITO DEI TRIAC (Triacs Board)
Come già accennato, per facilitare la realizzazione del lampeggiatore e per aumentarne la sicurezza, il circuito dei Triac (TRIACs Board) è stato realizzato a parte, sfruttando degli Optoisolatori (nel nostro caso, degli OptoDiac). Questa scheda (il cui schema elettrico è riportato nella successiva pagina), va posizionata in una parte del contenitore (PLASTICO!) poco accessibile. Ad essa si accede soltanto per il collegamento delle lampade a proposito delle quali, consiglio di utilizarne del tipo con potenza massima di 60-100 Watt: utilizzando lampade più potenti, i TRIAC dovrebbero essere smontati dalla scheda e "alettati" su una barra metallica, meglio se in alluminio (ma ricordate di ISOLARE i Triac se state pensando a questa soluzione!). Gli Optoisolatori (o Optodiac) MOC3020 assicurano un isolamento di almeno 1500 V, quindi più che sufficiente per stare sicuri !
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Author:
Project:
Size: DWG no. Rev.: Scale: Sheet:
Year:
Note:
Valter Narcisi - San Benedetto del Tronto (AP)
Lampeggiatore 8 ch con 16F887 - Triacs Board 2013
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LAMPEGGIATORE 220V – 8 CANALI A MICROCONTROLLORE
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ALIMENTAZIONE e COLLEGAMENTI
Per alimentare il circuito sono necessari almeno 6-7 Volt in alternata, prelevabili da un piccolo trasformatore AC (il consumo dell'intero circuito è al di sotto dei 100mA e nessun componente si scalda anche dopo alcune ore di funzionamento). La tensione di uscita del trasformatore va collegata al morsetto M3. Per questo collegamento non ci sono particolari precauzioni e ovviamente, se possedete un piccolo alimentatore in continua da 9V potete benissimo utilizzarlo senza dovervi peraltro preoccupare della polarità! La tensione di rete a 220V va collegata sia sul primario del trasformatore, sia sul morsetto M4 presente sulla TRIACs Board. Sempre sulla scheda dei Triac, ci sono le 8 morsettiere siglate da M5 a M12.
LAMPEGGIATORE 220V – 8 CANALI A MICROCONTROLLORE
Valter Narcisi – San Benedetto del Tronto (AP) ‐ http://www.narcisivalter.it/progetti/lampeggiatore‐con‐PIC‐micro.html
I CIRCUITI STAMPATI
Nelle pagine successive sono riportati i disegni dei master e dei Layout delle schede.
LAMPEGGIATORE 220V – 8 CANALI A MICROCONTROLLORE
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ELENCO DEI COMPONENTI
Component Value C1 100nF C2 27p C3 27p C4 10nF - 400V C5 10nF - 400V C6 10nF - 400V C7 10nF - 400V C8 10nF - 400V C9 10nF - 400V C10 10nF - 400V C11 10nF - 400V C12 220u - 16V C13 100u - 16V C14 10nF C15 10nF C16 10nF C17 10nF R1 10K R2 10K R3 10K R4 10K R5 4K7 R6 220 ohm R7 4K7 R8 220 ohm R9 4K7 R10 220 ohm R11 4K7 R12 220 ohm R13 4K7 R14 220 ohm R15 4K7 R16 220 ohm R17 4K7 R18 220 ohm R19 4K7 R20 220 ohm R21 330 ohm R22 390 ohm R23 330 ohm R24 330 ohm R25 330 ohm R26 330 ohm R27 330 ohm R28 330 ohm R29 330 ohm R30 330 ohm R31 47 ohm R32 47 ohm R33 47 ohm R34 47 ohm
LAMPEGGIATORE 220V – 8 CANALI A MICROCONTROLLORE
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Component Value R35 47 ohm R36 47 ohm R37 47 ohm R38 47 ohm U1 PIC16F887 U2 CD4028 U3 78M05 OC1 - OC8 MOC3020 Q1 - Q8 MPSA42 TH1 - TH8 TIC253N DL1 - DL16 Diodo Led rosso 5 mm B1 ponte W005 BAR1 Red Bar-Graph 10 LEDs XTAL1 Quarzo 4MHz S1 - S12 Pulsante N.A. M1a - M1B Connettore 9 vie M2 Connettore 6 vie M3 Connettore 2 vie M4 - M12 Morsettiera 2 vie
LAMPEGGIATORE 220V – 8 CANALI A MICROCONTROLLORE
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LA SERIGRAFIA
Nelle pagine successive è visibile la serigrafia del prototipo e il piano di foratura per il pannello frontale.
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LAMPEGGIATORE 220V – 8 CANALI A MICROCONTROLLORE
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COMANDI e USO
I comandi del Lampeggiatore sono 12 e fanno capo ad altrettanti pulsanti. Di seguito un riassunto di essi.
• RESET (S12) - Questo pulsante, come più volte accennato, dovrebbe essere messo in una posizione tale da renderne difficile l'azionamento. Durante il test del dispositivo non ho avuto mai modo di azionarlo, ma in presenza di disturbi o altro, il lampeggiatore potrebbe bloccarsi, quindi è sempre meglio prevederne la presenza.
• SPEED + (S11) - Questo pulsante aumenta la velocità del lampeggio: raggiunto il
decimo livello (max. velocità), ulteriori pressioni del pulsante non avranno alcun effetto.
• SPEED — (S10) - Al contrario del precedente, questo pulsante riduce la velocità
del lampeggio: raggiunto il livello 1 (il minimo) ulteriori pressioni dello stesso non avranno alcun effetto.
• START/ STOP (S9) - Questo pulsante consente di inibire momentaneamente il
lampeggiatore (tradotto, lo mette in pausa): la successiva pressione lo fa ripartire e così via (funzionamento Toggle). Una volta inibito, il lampeggiatore può essere riavviato anche premendo uno dei pulsanti di selezione lampeggio.
• S1...S8 - Sono i pulsanti che consentono di scegliere il tipo di lampeggio, secondo
quanto riportato di seguito:
• S1 (Sequential) - Il classico lampeggio sequenziale da sinistra verso destra.
• S2 (Supercar) - Il lampeggio tipico della Supercar (da sinistra a destra e viceversa, continuativamente).
• S3 (4+4) - Le lampade si accendono alternativamente a gruppi di 4.
• S4 (Explosion) - Le lampade si accendono partendo dal centro, espandendosi
poi verso l'esterno.
• S5 (Crossing) - Due luci partono in modo sequenziale dagli estremi incrociandosi al centro.
• S6 (Random) - Come dice la parola stessa, effetto di accensione casuale delle
lampade.
• S7 (Curtain) - Effetto tendina.
• S8 (Fantasy) - E' una specie di "riassunto" di tutti i precedenti lampeggi, con qualche novità!
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