4-х-канальный кухонный таймер

Автор: Guaho_150, guaho150@gmail.com
Опубликовано 05.09.2016
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2016!"

Привет всем, друзья!

      К юбилею нашего любимого РадиоКота хочу поделиться с вами описанием простой, но полезной конструкции - это 4-х-канальный таймер для отсчёта относительно небольших интервалов времени. Он может быть полезен забывчивым людям, позволяя им заниматься любой деятельностью без риска пропустить наступление важных событий. Таймер назван "кухонным", но сфера применения его, безусловно, шире чисто кухонной - например, травление плат, а также другие операции с хим. реактивами, многослойная покраска изделий, извещение об окончании стирки (если такой функции нет в стиралке), о наполнении ванной водой, или о любом другом событии; его можно использовать даже как запасной вариант будильника.

Технические характеристики таймера:

• число независимых каналов счёта - 4;
• диапазон установки времени любого канала - от 1 мин. до 9 ч. 59 мин.;
• дискретность установки времени - 1 мин.;
• два шага установки времени - 5 мин. ("грубо") и 1 мин. ("точно");
• погрешность отсчёта времени - не более +/- 2...3 сек за 1 час.;
• сигнализация об окончании счёта - звуковая и световая;
• напряжение питания - 5 В, потребляемый ток - 90...120 мА.

Особенности таймера:

• возможна корректировка времени счёта "на лету", во время счёта;
• установка времени производится независимо от счёта, т.е. во время установки отсчёт в данном канале (если он был запущен) продолжается;
• по окончании отсчёта автоматически устанавливается начальное время канала. Это удобно т.к., во-первых, видно, какой именно временной интервал закончился, во-вторых, при работе с типовыми интервалами не нужно всякий раз устанавливать нужное время, ибо по окончании счёта оно восстанавливается автоматически.

 Внешний вид таймера:

Схема

Схемотехника таймера чрезвычайно проста (микроконтроллер, простейший УЗЧ, индикатор):

Весь функционал устройства реализован на микроконтроллере PIC16F73 (может быть заменён на PIC16F873A). Установка времени производится энкодером, а нажатием его кнопки меняется шаг установки времени с точного на грубый и обратно. Пуск/останов счёта в каналах выполняется четырьмя кнопками. Информация отображается на ЖК дисплее типа 1602, а также с помощью светодиодов. Сигналы звуковой частоты, сформированные модулем ШИМ контроллера, поступают на простейший УЗЧ, выполненный по двухтактной схеме, и далее на динамическую головку. Две штыревые планки на плате - для внутрисхемного программирования. Длинная планка - для подключения к программатору, а на двухштыревую планку после программирования надевается джампер; перед программированием он должен сниматься.

Детали

Микроконтроллер - PIC16F73 или PIC16F873A. Полевой транзистор - IRLML6344, но может быть заменён на любой другой N-канальный MOSFET, например, с материнских плат. Биполярные транзисторы в УЗЧ - BC846 BC856, могут быть заменены на любые другие, в том числе и отечественные, типа КТ315/361 или КТ3102/3107. Энкодер - с кнопкой, типа RE1203XC1-H01. Индикатор - производителя WinStar, типа 1602.

Краткое описание функционала устройства (развёрнутое - в прилагаемых файлах)

 Если устройство не считает, не сигнализирует и не используется более 25 сек, оно переходит в дежурный режим:

Переход из дежурного в активный режим - по нажатию любой кнопки или при повороте вала энкодера:

Короткое нажатие на кнопку канала - вход в режим установки времени данного канала. Выход из режима установки времени - также коротким нажатием. Установка времени производится энкодером. Короткое нажатие на кнопку энкодера - изменение шага установки времени с "грубо" (5 мин.) на "точно" (1 мин.) и обратно. Длинное (более 2 сек) нажатие на кнопку энкодера - выключение всех считающих каналов и переход в дежурный режим.

Длинное (более 0,6 сек) нажатие кнопки канала - пуск/останов счёта канала, а также выключение сигнализации канала. Пуск счёта возможен прямо из режима установки времени, а останов - только из основного режима. Включение счёта канала зажигает светодиод канала; на индикаторе возле времени считающего канала отображается треугольник с анимированным заполнением:

 По окончании счёта звучит звук сигнализации; на индикаторе возле времени канала, счёт в котором закончился, появляется символ колокольчика; светодиод канала, в котором окончен счёт, начинает часто мигать:

Конструкция.

Конструктивное исполнение устройства может быть любым - например, часть деталей (кнопки, энкодер, светодиоды) можно закрепить на передней панели корпуса, а от них пустить шлейф проводов к плате. Можно все компоненты разместить на плате, однако в этом случае потребуются длинные толкатели для кнопок.  В авторском варианте конструкции использовались кнопки с подсветкой, закреплённые на передней панели корпуса. Возможно использование обычных кнопок; тогда светодиоды каналов следует расположить возле этих кнопок. Дисплей соединяется с основной платой посредством штыревых соединений: штыревая планка запаивается на контакты индикатора, а на плату устанавливается ответная часть ("мама"). Высота стоек - 12 мм.

Устройство изначально планировалось в варианте без светодиодов каналов, с 8-битным протоколом связи контроллера с LCD, а также с более сложным УЗЧ, на MC34119. Вот так выглядел прототип:

Впоследствии было решено добавить светодиоды каналов (кнопки с подсветкой), а от сложного УЗЧ отказаться, ограничившись простейшим двухтактным каскадом, т.к. громкость звука и в этом случае оказалась вполне достаточной (в качестве динамической головки использовался распространённый миниатюрный динамик диаметром 25 мм - такой очень часто применяется в различных китайских игрушках). Именно такой - улучшенный - вариант схемы, платы и прошивки предлагается в прилагаемом архиве.

Рисунки плат даны во вложении, уже в зеркальном виде (ещё раз зеркалить - не нужно!), с разрешением 600 dpi. На плате имеются две перемычки типоразмера 1206, на схеме не указанные. Примерный 3D-вид платы таков (у автора в наличии были не все модели, поэтому вид слегка корявый):

При разработке устройства использовалась САПР DipTrace. Плата делалась методом ЛУТ с использованием дающей отличный результат термомтрансферной бумаги для лазерного принтера для переноса на твёрдую поверхность. Двухстороннее нанесение рисунка на плату делается так:

1) печатаются (на указанной бумаге) две стороны рисунка;

2) стороны совмещаются на просвет (лучше не в дневном свете, а возле мощной лампы);

3) совмещённый стороны закрепляются степлером на  полях так, чтобы можно было в полученный "бутерброд" засунуть плату;

4) Засовываем плату в "бутерброд", проверяем по краям, что рисунок не выходит за границы текстолита;

5) Утюжим сначала одну сторону, затем другую, попеременно. Прогрев должен был плавным, чтобы минимизировать эффект неравномерной деформации бумаги.

Никаких реперных отверстий сверлить не нужно. Описанный метод даёт отличную точность совмещения, и это при такой простой технологии. Сверление отверстий производится, разумеется, после травления.

Корпус в авторском варианте - готовый пластиковый, покрашенный аэрозольной краской, а поверх нанесён аэрозольный универсальный лак. Светодиоды дежурного режима и шага установки времени установлены не на передней панели, а подсвечивают изнутри декоративную полупрозрачную полиэтиленовую пробку, служащую индикатором состояния. В качестве блока питания использован импульсный сетевой адаптер от мобильного телефона.

Краткое видео (как это всё выглядит)

Файлы:
Прошивка
Развёрнутое описание функционала устройства
Схема и плата

Все вопросы в Форум.

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Суточный таймер "MONSTER", 16 исполнительных каналов.

Простой поминутный таймер (1-255 мин Attiny13)

Карманный кухонный таймер 0…99 с простым управлением и автономным питанием.

Таймер на ЖКИ

Таймер 9.59

Универсальный таймер на микроконтроллере.

Кухонный таймер.

Трехпрограммный таймер

Миниатюрный таймер отключения для настольной лампы

Таймер циклический; от 3-х секунд включения, и пауза до 100 суток .

Кухонный таймер "Чтота".

Таймер полотенцесушителя

Таймер с ЖКИ

кухонный таймер & часы

Вибротаймер.

Ленивый таймер (для кухни).

Встраиваемый блондинко-таймер из 6 деталей.

Таймер-контроллер для засветки фоторезиста.

МФУ для стола радиолюбителя

Цифровое реле времени на AT90S2313. Таймер для детонатора