1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rating 0.00 (0 Votes)

Opět začnu trochu zeširoka, takže pokud se nechcete zabývat příběhem, který všemu předcházel, stačí kliknout zde.

Seznam kapitol:

1. Jak to vše začalo.
2. Proč jsem si postavil časovač.
3. Požadavky na konstrukci.
4. Požadavky na ovládání.
5. Výběr součástek.
6. Návrh obvodu.
7. Tištěný spoj.
8. Software.
9. Cena.
10. Závěr.
11. Galerie.


Jak to začalo:

V celém bytě jsem si dělal ventilaci sám a i v koupelně v prostoru nad vanou, kde musí být větrák na 12V, jsem se rozhodl pro své řešení. Protože 12V větrák se zpětnou klapkou stojí přibližně 3500 korun, byl jsem přesvědčen že pěkně ušetřím. Už jsem úspěšně udělal odsávání zápachu z mísy na záchodě, instaloval zpětnou klapku do kuchyňské digestoře, takže jsem v tom neviděl problém ani zde. Kvalitní klapku jsem opět koupil v Karlíně za 700,- a 12V větrák s krytím IP67 v Alze za 750,- korun. Jediný problém byl jak větrák se čtvercovým průřezem narvat do kulaté díry. Naštěstí mám doma modelářskou frézu, kterou jsem přebytečné rohy odfrézoval a po troše námahy byl na druhý pokus větrák na svém místě.

Myslel jsem, že je vše hotové a až bude elektrikář celý byt zapojovat, nebude s tím žádný problém. Bohužel problém byl! Elektrikář vše pěkně zapojil, ale větrák se netočil. Bylo to divné, protože, když jsem ho instaloval, vše normálně fungovalo. Proto jsem na větrák znovu zapojil stejný zdroj co před tím, ale větrák se netočil. Naštvaně jsem elektrikáře vyhodil, s tím, že si to raději vše udělám sám.

Uběhl skoro rok a já se opět dostal ke koupelnovému větráku. Když jsem si ověřil, že je větrák zničený, koupil jsem nový menší za 700,-, abych ho nemusel zmenšovat frézou a jen jsem mu uřízl rohy. Větrák byl v několika minutách na svém místě a já vše pořádně proměřil. Nakonec jsem našel kámen úrazu. Trafo dodané elektrikářem, které mělo dodávat 12V stejnosměrného proudu, dávalo proud střídavý. Takže bylo jasné, jak se původní větrák zničil. Nebyla to asi chyba elektrikáře, ale jeho vadného trafa. I tak jsem si znovu zasakroval.

No nic! Dal jsem tam vlastní 12V zdroj a připojil ho na časovač v koupelně. Řekli byste, že vše už fungovalo? Ani náhodou! Tak jsem se jal vše proměřovat znovu. Po delší době měření jsem zjistil, že časovač je v háji. Naštěstí druhý den Lenka učila v Karlíně a tak jsem ji poslal do K&V elektro pro nový kousek. Stál 260 korun. Namontoval jsem ho pod vypínač místo původního a... nic!

A tak jsem znovu vše proměřil. Nakonec jsem pojal podezření a podíval se do dokumentace na Internetu k danému časovači CS3-4. Tam jsem se dočetl, že vypínač spíná zátěž minimálně 20 W. No a bylo jasno, mých 1,5 W nemělo šanci vygenerovat tolik potřebné zátěže pro tento časovač. Tímto modelem totiž neproudí žádný proud, dokud nestisknete vypínač. Tím se sepne celý obvod i se zátěží a ta vygeneruje dostatek proudu pro časovač. Ten potom odpočítává čas a po nastavené době obvod rozepne. Tím se vše vypne a do časovače opět přestane jít proud, dokud zase někdo nestiskne vypínač. Je to chytré a elegantní řešení, jak vše nechat vypnuto a nezatěžovat elektroniku časovače. Dokud někdo nestiskne vypínač elektronika časovače se neopotřebovává, je to jako by časovač ležel v šuplíku.

Co s tím vším? Když už jsem se v tom vrtal, chtěl jsem to alespoň provizorně nějak rozchodit. Do stoupaček, kde je přívod k větráku, jsem proto připojil klasickou ABB zásuvku, rozdvojku a k ní připojil kabel s objímkou a  25 W žárovku. Poté vše fungovalo a větrák větral jako o závod. Byl jsem v tu chvíli asi jediný člověk na světě, který má časované světlo ve stoupačkách! Samozřejmě mě toto řešení neuspokojilo. Na drátu visící zásuvka, rozdvojka, zdroj pro větrák, kabel s objímkou a žárovka. To není ideální kombinace do stoupaček, kde v případě havárie může téct voda. To jsem mohl rovnou nad sprchu dát větrák za 250 korun na 230V.

A bylo rozhodnuto, buďto koupím jiný větrák, což jsem zamítl, protože ty kupované za 3500,- nemají kvalitní zpětnou klapku. Navíc na místě byl už nový a fungoval i s těsnou zpětnou klapkou. Takže jediná šance je udělat si časovač vlastní, který by spínal od nulové zátěže.

A jsme u předmětu tohoto článku.


Proč jsem si postavil časovač:

Vždy mě štvalo, že když už je časovač spuštěn, tak nejde vypnout a vy musíte počkat, dokud časovač sám nevypne. Taky nelze jakkoli čas prodloužit, když už časovač běží, protože vypínač je v tu chvíli přemostěn a nemá žádnou funkci.

Proto jsem se rozhodl vše trochu vylepšit. Postavit časovač, který se dá vypnout, i prodloužit. No a tak se zrodil tento projekt.


Požadavky na konstrukci:

  1. Vše se muselo vejít do stejné krabičky, kterou jsem měl po prvním odpáleném časovači.
  2. Musí to být postavené tak, aby to vydrželo mnoho let.
  3. Časovač by měl spínat v nule.
  4. Zátěž by měla být minimálně 100W
  5. Nastavitelný rozsah pomocí přepínačů 0-1, 1-10, 10-100, 100-1000 minut (Tady je trochu změna oproti původnímu časovači. Nicméně mi to takto přišlo logické).
  6. Úprava doby časovače pomocí trimru. (jako na původním časovači)
  7. Minimální spotřeba.
  8. Cena součástek by neměla být větší, nežli cena běžného časovače.

Požadavky na ovládání:

  1. Jeden klik na vypínač časovač spustí.
  2. Druhý klik znovu nastaví časovač od nuly (prodlouží dobu větrání).
  3. Dvojklik při běhu časovač vypne.

Výběr součástek:

  1. 20,- Mikrokontroler Atmel ATtiny13A SSU (Má vše potřebné, AD převodník, minimální spotřeba ve sleep režimu a o jeden pin víc, než je třeba).
  2. 30,- LNK302GN PWM SSU pro napájení časovače. (Dokáže dodávat až 80mA)
  3. 45,- AQH1213 optorelé 0.6A spínané v nule pro spínání zátěže. (Stačí pro 140W, dá se koupit i 280W verze za 100,-)
  4. 3,- 1nF/5% keramický kondenzátor SMD C1206
  5. 4,- 10uF/30V elektrolyt kondenzátor low ESR SMD 0405
  6. 6,- 100uF/25V elektrolyt kondenzátor low ESR SMD 0605
  7. 1,- 10k/5% rezistor drátový 0204/7
  8. 1,- 22k/5% rezistor drátový 0204/7
  9. 1,- 100r/2% rezostor drátový 0204/7
  10. 30,- 2x tlumivka 1uH 100-300mA SMD 5-6mm pouzdro (já použil 0.82uH)
  11. 3,- 2x resistory 2k2/1% SMD R1206
  12. 40,- 2x 0.47uF keramické kondenzátory SMD C4532
  13. 12,- 2x US1G diody SMD DO214AC
  14. 2,- 2x ES1G diody SMD DO214AC
  15. 5,- 25k trimr
  16. 6,- 2 pinový DIP switch

No jak je vidět tak jsem trochu za limitem. Pokud dobře počítám, tak je to 296 korun. Daly by se vyměnit keramické kondenzátory 0.47uF za elektrolyty, ale tím bychom silně snížili životnost celé soustavy. Spíš mě ještě napadá mírné navýšení ceny výměnou dvou posledních elektrolytů za jejich tantalové varianty.


Návrh obvodu:

  • 01-bradboard

To byl trochu oříšek. Po zapojení PWM LNKxxxx regulátoru dle dokumentace byl výsledek tristní. Dokumentace byla totiž psána na 12 V a já potřeboval volty 3. Stabilita, pokud se to dá tak nazvat, byla dle zátěže 1.6-5.5 V. Navíc vše příšerně bzučelo. Na osciloskopu to byl hukot. Musel jsem vyměnit všechny hodnoty součástek a přizpůsobit návrh napájecího obvodu. Celý obvod byl hodně citlivý i na umístnění jednotlivých komponent a ne zcela to šlo vyladit k dokonalosti, už jen k velikosti použité krabičky. Sice se mi při pokusech vše podařilo stabilizovat na +/-3 V, ale odběr byl trochu větší, než jsem chtěl. Důležitější pro mě byl šum a aby to celé mělo minimální spotřebu. Nakonec jsem se spokojil s rozpětím 3 V v zatížení a 4 V ve spánku. Což bylo dostačující, protože ATtiny13A má pracovní rozpětí 1.8-5.5 V. Celý časovač měl při tomto nestabilním nastavení odběr cca 165uA. Což bylo přesně to, co jsem chtěl. Když to spočítáte, je to sice mizerná účinnost, ale roční provoz bude naší domácnost stát pouze korunu dvacet, což je opravdu vynikající výsledek.


Tištěný spoj:

  • 06-PCB-top

Vlastní návrh si vyžádal i vlastní tištěný spoj. Vím, že to není dokonalé, ale v Eaglu to byla má prvotina a tak jsem na sebe docela pyšný. Nejhorší byl asi ten napájecí obvod, protože jsem se snažil co nejvíce přiblížit v dokumentaci popsanému rozmístění součástek a napěchovat to přitom do původní krabičky. To se mi ale stejně moc nepodařilo. Zdroj ale nešumí a to je hlavní.

Tentokrát jsem si PCB nevyráběl sám. Výrobu jsem nechal na AllPCB. Cena $10 za 5ks je skvělá a výsledek je perfektní. To doma prostě neuděláte.

CAM data potřebná pro zakázku ke stažení zde.

Dokonce i rychlost překvapila a balíček s 6 PCB přišel za necelý týden. Jeden kousek tam byl zdarma navíc, jak milé.


Software:

Program je v Atmel studiu a jeho tvorba byla asi to jednodušší z celého projektu. Naprogramoval jsem ATtiny13A na vše potřebné, včetně uspávání do power-down módu. ATtiny13A jsem nechal běžet na 1.2MHz, kdy spotřeba byla 1mA při běhu a 185uA při spánku CPU.

Projekt Atmel studia je ke stažení zde.

Pokud vlastníte SPI programátor USBtiny a chtěli si více hrát s takty ATtiny13A, mám tu pro Vás připravena různá nastavení:

default 9.6MHz/8=1,2MHz
avrdude -c usbtiny -p t13 -U hfuse:w:0xFF:m -U lfuse:w:0x6A:m -B35

4.8MHz/8=0,6MHz
avrdude -c usbtiny -p t13 -U hfuse:w:0xFF:m -U lfuse:w:0x69:m -B35

9.6MHz
avrdude -c usbtiny -p t13 -U hfuse:w:0xFF:m -U lfuse:w:0x7A:m -B35

4.8MHz
avrdude -c usbtiny -p t13 -U hfuse:w:0xFF:m -U lfuse:w:0x79:m -B35

1.2MHz 1.8V
avrdude -c usbtiny -p t13 -U hfuse:w:0xFD:m -U lfuse:w:0x6A:m -B35

4.8MHz/8=0,6MHz 1.8V
avrdude -c usbtiny -p t13 -U hfuse:w:0xFD:m -U lfuse:w:0x69:m -B35

Internal 128kHz 1.8V
avrdude -c usbtiny -p t13 -U hfuse:w:0xFD:m -U lfuse:w:0x7B:m -B35


Cena:

No a jsme opět u ceny za tu veškerou nádheru. Kdyby nebylo problému s elektrikářem, bylo by to vše o 700 korun levnější. Takto mě celá sranda stála cca 2750 korun. No ono mě to stálo mnohem, mnohem víc, protože jsem všechny součástky kupoval vícekrát a v různých hodnotách, abych vše dobře odladil. Což mi nevadí, protože vše využiji pro jiné projekty. Co nepočítám je samozřejmě čas. Toho bylo hodně. Ale jsem doma na neschopence a ani v práci mi nechtěli na doma dát žádnou práci a tak jsem se prostě nudil.


Závěr:

  • 02-100W-bulb

Časovač šlape jak má, nic se nehřeje, nic nebzučí, ovládání funguje na jedničku. Pro převod z 230 V na 12 V pro větrák jsem si objednal z Číny za $1 miniaturní trafo s usměrňovačem a pevným stabilizátorem. To miniaturní trafo není problém, protože časovač spíná v nule a mělo by vydržet věky. Trafo i s čokoládou se vešlo do krabičky 43x34x22mm za 25 korun, kterou jsem hermeticky uzavřel a nebudu se tak bát případné havárie vody ve stoupačkách.

Jestli časovač vydrží pod proudem 24 hodin denně a 365 dní v roce, je otázkou. Ukáže až čas, jestli jsem vše dobře odladil a součástky neodejdou po pár letech, nebo i dřív. Je mi ale jasné, že elektrolyty mohou být problematické. Proto mám připravenou variantu s tantalem, ale uvidím, co to bude dělat na osciloskopu. O ostatní součástky starost nemám, pasivní součástky by měly sloužit věky a diody, Atmel, PWM regulátor a AQH optorelé také.

Cena nebyla malá, pro mě je důležité, že jsem se něco naučil:

  1. Naučil jsem se pracovat v EAGLE. Dnes už si umím udělat i vlastní knihovny se součástkami, čehož jsem zde nevyužil.
  2. Naučil jsem se něco o blokovacích kondenzátorech.
  3. Získal jsem přehled i o ostatních součástkách.
  4. Rozšířil si povědomí o pouzdrech a prošel tuny dokumentací.
  5. Naučil jsem se programovat v Atmel studiu, protože doteď jsem dělal jen v Arduino IDE.
  6. Proštudoval několik Atmelů.
  7. Pořídil si ATATMEL ICE PCB programátor. Krabičku pro něj jsem si navrhl ve Fusion 360, a tak se naučil trochu modelovat pro 3D tiskárny. Kamarád Honza mi to potom vytiskl na Průšovi i3.

PS: Rozhodně se ozvu, pokud se něco pokazí. Doufám ale, že to bude vše v pořádku, stejně jako mé zrcadlo.  To se rozchází jen o 16 sekund za 1/2 roku. Což jsem změřil právě teď při změně na zimní čas.


Galerie:

  • 00-CS3-4
  • 01-bradboard
  • 02-100W-bulb
  • 03-PCB
  • 04-completed-PCB
  • 05-installation
  • 06-PCB-bottom
  • 06-PCB-top

Comments powered by CComment