Rückentwicklung des Zeitschalters VL-76-S

Es war einmal eine Zeit, in der ich auf die elektronische digitale Zeitschaltuhr VL-76-S stieß, die neu in der Verpackung, aber in einem fehlerhaften Zustand war. Auf den Leiterplatten im Inneren wurden keine Mängel festgestellt. Daher Fabrikheirat, kaputte Firmware.


Gesamtansicht des Relais.

Was uns überraschte, war die Verwendung des beliebten und einfachen Mikrocontrollers ATTiny2313. Äußerlich besteht diese Konstruktion aus einem Master in Form von drei Jahrzehnten langen Schaltern und einem Anschluss, an den 220-V-Strom und Kontakte eines EM-Relais angeschlossen sind. Der Bereich der Aufgabe beträgt 0,1 ... 99,9 Minuten. in Schritten von 0,1 min (6 Sekunden). Es gibt keine Schaltkreise und Firmware zu diesem Design im Internet, was nicht überraschend ist. Ohne nachzudenken, beschloss ich, die Schaltung von den Leiterplatten zu ziehen und das Programm in Zukunft selbst auf den MK zu schreiben.

Das Design besteht aus drei miteinander verbundenen Leiterplatten. Auf der ersten Platine befinden sich ein Netzteil und ein TRA3-Ausführungsrelais. Die Stromversorgung erfolgt nach einer transformatorlosen Schaltung: Löschkondensatoren werden zur Spannungsreduzierung eingesetzt. Auf der zweiten Platine befindet sich der ATTiny2313 MK und andere Hilfselemente. Auf der dritten Karte befinden sich Schalter (Sollwerte) und eine Steuer-LED.


Foto der dritten Tafel von hinten.

Ich werde die Beschreibung mit der dritten Tafel beginnen. Die Schalter sind Schalter mit 10 Positionen. Es gibt keine Markierung auf ihnen, jeder von ihnen hat 5 Kontakte. Daher werden je nach Position bestimmte Kontakte in verschiedenen Kombinationen geschlossen. Beim Aufrufen von Kontakten habe ich sofort das Muster erkannt: Ein fester Ausgang (allgemein) wird mit den anderen vier Ausgängen (Informationen) entsprechend der binären Darstellung der Nummer geschlossen, die der Nummer der ausgewählten Position entspricht. Wenn beispielsweise die Position "3" ausgewählt ist, schließt die allgemeine Ausgabe (fünfte in Folge) mit der Ausgabe der dritten und vierten, da die Zahl "3" in der Binärdarstellung "0011" ist. Hier ist so ein kniffliger Schalter. Und es gibt drei von ihnen. Sie werden über XP1- und XP2-Anschlüsse mit MK an die zweite Karte angeschlossen. Ein XP3-Anschluss verbindet eine LED und einen anderen unnötigen, nicht gelöteten Mist, für den sich ein Platz auf der Platine befindet. Höchstwahrscheinlich handelt es sich hierbei um einen herkömmlichen sechspoligen DPDT-Schalter (z. B. einen quadratischen, z. B. PB22E06). Vielleicht ist das Board universell, aber es wird in diesem speziellen Modell nicht verwendet.


Foto der zweiten (Haupt-) Tafel.

Als ich die Kontakte der Switches anrief, verstand ich das Prinzip ihrer Verbindung zu den MK-Ports nicht sofort. Auf der Hauptplatine sind sofort 8 SMD-Transistoren erkennbar. Er fand später heraus, dass diese Transistoren als Diodenpaare mit einer gemeinsamen Anode verwendet werden. Ihre Basen gehen zu MK-Ports, und Kollektoren und Emitter gehen zu Schaltkontakten. Dann erklärten sie mir, dass es in solchen Fällen Diodenpaare gibt, die wie Transistoren klingeln, aber keine Transistoren sind. Insgesamt haben wir 16 Leiter, die die Diodenpaare auf der dritten Platine belassen. Drei Viertel von ihnen (12 Stück) kommen zu den Informationskontakten der Schalter (drei bis vier), und vier bleiben frei. Es ist leicht zu erraten, dass sie theoretisch für den vierten Schalter vorgesehen sind, der irgendwie nicht fehlt, da auf der Platine überhaupt kein Platz dafür vorhanden ist. Um die Logik des Denkens nicht zu verletzen, werde ich diesen imaginären vierten Schalter erwähnen. Die gemeinsamen Enden des zweiten und dritten Schalters sowie des ersten und vierten Schalters (der vierte sieht jedoch nicht die Platine vor) sind paarweise durch Schienen in der Hauptplatine an den Gegensteckern XS1 und XS2 miteinander verbunden. Diese beiden Paare sind mit den Ausgängen von Transistorgruppen verbunden. Diese beiden identischen Gruppen werden auf den Transistoren BC857 und BC847 (unterschiedliche Strukturen) hergestellt. Ihre Eingänge sind mit dem MK verbunden. Wenn Sie eine logische "0" auf die Eingabe dieser Gruppe anwenden, ist die Ausgabe auch eine logische "0". Auf der Karte befinden sich außerdem ein XP2-Anschluss für die MK-Firmware, der an die SPI-Anschlüsse der MK-Schnittstelle angeschlossen ist, ein XS3-Anschluss für eine LED und ein XP1-Anschluss, der über ein Kabel mit der ersten Karte verbunden ist. Es sollte beachtet werden, dass einige der MK-Ports sowohl für SPI (für Firmware) als auch für gewöhnliche Eingabe-Ausgabe (Arbeit in der Schaltung) verwendet werden können.

All das spiegelt sich in den Diagrammen wider, die ich zuerst im Entwurf, dann in SPlan gezeichnet habe. Die Bewertungen von Funkelementen, die nicht markiert wurden (z. B. SMD-Kondensatoren), fehlen in den Diagrammen, sie sind nicht so wichtig. Zuerst werde ich ein Diagramm der Hauptplatine und der Platine mit den Setzern geben (Signaturen der Bilder unten).


Schema der Hauptplatine.



Schema der dritten Tafel mit Setzern

Überlegen Sie, wie die Abfrage jedes Setzers. Die Signale von den Anschlüssen PB4 und PB5 MK logisch "0" öffnen die Transistoren VT2 und VT1, gefolgt von VT4 und VT3, und verbinden sich mit den gemeinsamen Nullbuskontakten der Schalter Nr. 1 bzw. Nr. 2-Nr. 3. Dies geschieht wiederum. Erstens kommt die logische „0“ von PB4 (PB5 wurde bisher auf die logische „1“ gesetzt) ​​und verbindet den zweiten und dritten Schalter. In diesem Zustand werden die Werte der Signale wiederum von der Steuerung von den Eingangsports PB3, PB2, PB1, PB0 über die Diodengruppen 2VD1 ... 2VD4 von den zweiten und fehlenden vierten Schaltern aufgezeichnet. Sofort sind die Werte der Signale von den Pins PD6, PD5, PD4, PD3 MK festgelegt, auf die die Signale vom ersten und dritten Schalter über die Diodengruppen 2VD5 ... 2VD8 kommen. Da jedoch nur der zweite und der dritte Schalter durch einen gemeinsamen Kontakt verbunden sind, kommen die Signale vom zweiten Schalter zu den ersten angegebenen Ports des MK und der vierte wird ignoriert. In ähnlicher Weise kommen Signale vom dritten Schalter in die zweite Hälfte des MK und der erste wird ignoriert. Zu diesem Zeitpunkt weiß die Steuerung, in welchen Positionen der zweite und dritte Schalter installiert sind. Danach wird PB4 auf „Einheit“ eingestellt, der zweite und dritte Schalter werden ausgeschaltet, und PB5 wird auf „Null“ gesetzt. In diesem Fall sind der erste und der fehlende vierte Schalter durch ein gemeinsames Ende mit dem „Fall“ verbunden. Ihre Abfrage erfolgt genauso wie im vorherigen Fall, aber jetzt werden Signale von den Schaltern aufgezeichnet, die beim letzten Mal ignoriert wurden. Somit kennt die Steuerung die Positionsinformationen aller Schalter. Dieser Vorgang ähnelt dem Abfragen einer Matrixtastatur, in diesem Fall jedoch einer 4-Schicht-Matrix mit den Abmessungen 2 x 2 und einem fehlenden Element.

Widerstände R8 ... R15 - Klimmzüge. Es war jedoch möglich, im MK selbst "hochzuziehen". Die genaue Taktfrequenz MK liefert Quarz bei 10 MHz. R1 und C4 - MK Reset-Schaltung. Es gibt nichts Interessanteres auf diesem Board.


Foto der ersten (Strom-) Platine von der Seite der Elemente.


Foto der ersten (Strom-) Platine von hinten.

Fahren wir mit dem Schema der ersten Karte fort (Abb. Oben). Das Schema schien sehr interessant und an einigen Stellen unverständlich.


Schema der ersten (Strom-) Karte.

C1C2 - zur Spannungsreduzierung. R1 - um das oben genannte zu entladen. Nach der Diodenbrücke DB1 befinden sich zwei Elektrolyte. Zur Komplikation der Schaltung (oder aus Gründen der Zuverlässigkeit) - Kaskadenstabilisierungsschema VT3R6VD3 - VT7R12VD5. VD5 ähnelt einem nicht verwendeten Emitter-SMD-Transistor. Dies liefert eine stabilisierte Gleichspannung von 12V. Als nächstes kommt der Linearregler VR1 bei 5V. Gleichzeitig wird die Spannung von der DB1-Diodenbrücke durch die VD2-Diode zu einem anderen 24-V-VT1R3VD1-Stabilisator entfernt. Diese Spannung wird der Spule des EM-Relais Rel1 und R17 zugeführt. Letzteres ist nicht klar warum. Am anderen Ende von R17 kommt das Signal von der Transistorgruppe VT9VT10. Die Schaltung dieser Gruppe ähnelt der Schaltung auf der Hauptplatine. Ein Signal von einem separaten MK PB6-Port kommt über den Stecker zum Eingang dieser Transistorgruppe. Warum wird es benötigt? Warum einen R17-Widerstand an 24V anschließen? Höchstwahrscheinlich gab es die Idee, dass Sie anstelle eines Widerstands etwas anderes einsetzen können, beispielsweise eine interne Steuerungs-LED, indem Sie den Port PB6 MK auf eine bestimmte Weise programmieren. Oder ein zusätzlicher Vermittlungsknoten. Trotzdem ist das Unsinn, wie meine Bekannten Funkingenieure es ausdrückten und auf die Design-Tafel schauten. Das zweite Ende des EM-Relais Rel1 ist mit einer ähnlichen Transistorgruppe VT2VT5 verbunden und mit dem MK PD0-Port verbunden. Das Signal "0" von diesem Port schaltet das ausführende EM-Relais ein. Das Interessanteste ist, dass die externe LED nicht parallel zum EM-Relais, sondern über zwei Anschlüsse (durch die Hauptplatine) mit der Emitterlücke des VT2-Transistors verbunden ist. An der Klemme bleiben die Pin-Nummern 1 und 2, gemessen am Aufkleber am Relais, leer. In der Schaltung ist jedoch Kontakt Nr. 2 mit einem gemeinsamen Draht verbunden, und Kontakt Nr. 1 wird dem Eingang der Transistorgruppe VT6VT8 zugeführt. Die Ausgabe dieser Gruppe wird an den PD2 MK-Port gesendet. Später habe ich in der Spezifikation für dieses Relaismodell gelesen, dass diese Kontakte zur Steuerung anderer Relaismodelle verwendet werden, die im selben Fall zusammengebaut wurden. Das Modell, das ich in Betracht ziehe, beinhaltet keine Steuerung, kann jedoch beim Schreiben eines Programms auf MK implementiert werden, da das Schema diese Möglichkeit bietet. Unter der Kontrolle kann ein Start, ein Zurücksetzen (sowohl im "Trigger" als auch im normalen Modus) und alles, was mir in den Sinn kommt, bedeuten. Die Spezifikationen für andere Relais zeigen Zeitdiagramme, die das Verhalten der Relais in Abhängigkeit von einem bestimmten Steuersignal zeigen. Es heißt auch unten: Auf Wunsch des Kunden können wir jedes mögliche Diagramm implementieren. Und der letzte Moment im Schema. Dieses Steuersignal von Klemme Nr. 1 kommt auch zu dem unbrauchbaren VT4-Transistor, der mit einer 12-V-Spannung versorgt wird. Dies ist wiederum eine Komplikation des Schemas. Oder ist vielleicht noch eine Idee festgelegt? Ich habe mich nicht tief vertieft. Ich freue mich über Kommentare.

Die Markierungen der Anschlüsse der Steckverbinder sind durch den Punkt nach dem Namen des Steckverbinders selbst gekennzeichnet. Römische Ziffern nach dem Symbol „~“ weisen auf nutzlose und fehlende Schlussfolgerungen hin. Letztere sind nicht wenige im Schema, aber ich werde nicht auf sie eingehen. Im Folgenden gebe ich Skizzen jeder Platine mit den Bezeichnungen der Anschlüsse, Schlussfolgerungen und Grundelemente.


Brettskizzen.

Beachten Sie die Beschreibung des Quellcodes für das MK-Programm. Das Programm selbst ist einfach und wurde von mir 20 Minuten lang in CVAVR geschrieben. Ich werde den Algorithmus diskutieren, mit dem das Programm ausgeführt wird. Diese Informationen mögen einigen recht banal erscheinen, sind aber für Anfänger nicht überflüssig. In meiner Version des Algorithmus werden die Timer des Zeitrelais nicht nur einmal, sondern kontinuierlich abgefragt. Darüber hinaus wird die Abfrage auch nach Auslösung des Relais fortgesetzt. Auf diese Weise können Sie unterwegs Anpassungen vornehmen. Vielleicht stimmt dieser Algorithmus nicht mit dem ursprünglichen Algorithmus für den Betrieb dieses Relais überein, aber ich bin mit dem ursprünglichen Algorithmus nicht vertraut. Am Beispiel des oben genannten Algorithmus wird die Beschreibung des Programms berücksichtigt.


So wurde nicht nur das Gerätediagramm kopiert, sondern auch ein MK-Programm entwickelt, das sich in seiner Funktionalität nicht von dem proprietären unterscheidet. Darüber hinaus wurde es auf Softwareebene möglich, die Zeitparameter des Geräts recht flexibel (und vor allem kostenlos) zu ändern und den Steuerausgang (Nr. 1 am Terminal) in verschiedenen Funktionen zu verwenden. Das Programm ist so einfach, dass es (noch besser) in Assembler geschrieben werden kann, aber ich mache es noch nicht.