AVR-el vezérelt napkövető elektronika

- A beállítás:

Bekapcsolás után ezt láthatjuk:

Felül a számított X és Y koordináták fokban

Az alsó sorban az első négy számjegy az évszám, utána az aktuális nap sorszáma az évben.
A Jobb alsó sarokban a pontos időt láthatjuk. (ó,p,mp).
Hogy könnyebb legyen beírni az aktuális dátumot, itt egy táblázat: (szökőév esetén febr.28 után hozzá kell adni 1-et)
Ezt érdemes kinyomtatni és az áramkör közelében tartani. J

A menüben történő navigáláshoz négy gomb áll rendelkezésre:
Balról-jobbra haladva: FEL, LE, ENTER, EXIT/HOME

Alaphelyzetben a fel/le gombokkal válthatunk másik menüre.
Az ENTER gombbal módosíthatjuk az aktuális képernyőn lévő adatokat.
Az ENTER újabb megnyomásával lehet léptetni a következő adathoz.
A beállított értékek az EXIT gomb megnyomásakor az EEPROM-ba íródnak, így áramszünet esetén a beállítások megmaradnak!(Kizárólag az évszám, az aktuális nap sorszáma, a földrajzi szélességés a motor beállításaikerülnek mentésre.)
Mivel a mikrovezérlő EEPROM tartalmának módosítása véges(max.10000-100000 írás az élettartama), ezért ide csak naponta
1 alkalommal történik írás, ez legalább 27 év hibátlan működést garantál (10000/365,25= 27,3785 év).
Ha 27 év után tönkremenne a nap sorszámát tartalmazó memóriaterület, akkor is működne az áramkör, de áramszünet esetén újra be kellene állítani a nap sorszámát is :).
Éjfélkor az új dátum kerül mentésre. Ebből a limitált írási lehetőségből következik, hogy a pontos idő nem kerül mentésre, mert pl. percenkénti mentés esetén 7 nap alatt 10000-nél több írás jutna az EEprom adott területére, így várhatóan néhány héten belül tönkremenne a memória adott része, és ugyanúgy elfelejtené a pontos időt.
Ha ki akarunk lépni a programozási módból, akkor nyomjuk meg az ESC/HOME gombot.
Ha még egyszer megnyomjuk, akkor HOME helyzetbe megy a parabola (X=0 fok, Y=-90 fok –vagyis Délre és a föld felé néz)

A napkövető mechanika meghajtása kétféle lehet:
DC motoros, vagy léptetőmotoros

Javasolt a DC-motor használata, mivel ennek nincs nyugalmi áramfelvétele a léptetőmotorral szemben.
A motor kikapcsolt állapotában fékkel kell rögzíteni a meghajtást.

DC-motoros vezérlésnél a 0,25 azt jelenti, hogy 0,25 fokonként jön a jeladótárcsáról egy állapotváltozás (nem órajel).
Ez annyit tesz, hogy 0,5 fokonként van jelölés (vagy optikai nyílás) a jeladótárcsán.
Ha 360 részre osztjuk a jeladótárcsát, az azt jelenti, hogy 360 átlátszó és 360 nem átlátszó rész lesz rajta váltakozva.
Ez az 1 fokos felbontású tárcsa 0,5 fokos pontosságot jelent, mivel 720 állapotváltozás lesz.
A főképernyő a koordinátákkal:

Léptetőmotor használatakor nem kell jeladótárcsa, csak a HOME-helyzet érzékelőt kell elkészíteni
(Egy optokapu félkör szerű kitakarása, ahol a kör 180 fokon keresztül átlátszó )
Home helyzet érzékelő optikai tárcsa

Viszont itt is meg kell adni, hogy 1 fokot hány lépéssel tesz meg a parabola.(alapból 200 lépés/fok van beállítva)
Egy péda: Ha a motor 200 lépést tesz meg egy fordulat alatt és 2 fordulat alatt fordul 1 fokot a parabola, akkor
400-as értéket kell beállítani (Ezért lépés/fok a mértékegység).

A földrajzi szélességet is meg kell adni, de ez alapból Budapest-re van állítva (47,5fok).
Az N betű jelzi, hogy Északi szélesség, vagyis a fölgolyó északi részén vagyunk.
Ha negatív értéket állítunk be, akkor az „S” betű jelenik meg, ami a Déli féltekét jelzi,
(Tehát az áramkör az egész világon használható.)

Léptetőmotor esetén meg lehet változtatni a léptetés sebességét.
Minél kisebb számot írunk be, annál kevesebbet fog várakozni két lépés között. Ezzel ki lehet küszöbölni a lépés vesztést.
1 fok / másodpercnél nem javasolt gyorsabban menni (Ez különösen igaz DC motornál az esetleges túllendülés miatt).
DC motor használatakor javasolt fékkel ellátott motort alkalmazni, illetve a parabola tükröt kiegyensúlyozva megépíteni
(Így jóval kisebb lesz a motorok terhelése).
-Maga az áramkör:

Mindenképpen gondoskodjunk róla, hogy a tápfeszültség jól szűrt, szünetmentes, stabil 5V legyen!
A NY.Á.K.-tervek letölthetők itt (.bmp formátumban).Figyelem! Elavult verzió!
A vezérlő program letölthető .HEX formátumban itt.(26,7kB) Figyelem! Elavult verzió!
A szivattyúvezérléssel és hőmérővel kiegészített verzió: (.HEX) (29kB) Figyelem! Elavult verzió!
Mivel a vasalásos panelgyártási technikához készültek, ezért tükrözve vannak (a feliratokat kell nézni).
A vezérlő lelke egy TQFP tokozású ATMEGA32.
Az elektronika mindössze néhány mA-t fogyaszt, ezért az áramkimaradás sokáig áthidalható.
DC-motor használata esetén, ha a motorokról elmegy a feszültség, az elektronika a jeladó tárcsákról tudni fogja, hogy hol áll a parabola, így később be tud állni a megfelelő pozícióba.
Léptetőmotor esetén ez nem valósul meg, mivel ilyenkor nincs visszajelzés! (Szünetmentes tápegység használata ajánlott).
Ha megnyomjuk a HOME gombot, akkor a Home helyzeten áthaladáskor nullázódik a pozíció, így
Ismét jó helyen lesz a parabola.
Az 1Hz-es külső órajelet egy olcsón beszerezhető Kínai ébresztőóra átalakított elektronikája adja. (Azóta már szoftveresen csinálja)
Mivel 1,5V-ról megy gyárilag, ezért kell egy tranzisztor a mikrovezérlő elé.
Az 1,5Volt egy 1k-s ellenállással és 3db diódával van előállítva (így kb.1,8V-ot ad).
Gyárilag az ébresztőóra tekercsére polaritás váltással jutott a feszültség, ezért 2db diódával van levéve
A pozitív ”félperiódus”, és ez megy az 1Hz-es órajel bemenetre.

Az X> és az X< bemenet (PB1, PB2) egy optikai érzékelő. Ha a nap horizontális irányban eltérést mutat, akkor percenként
1 másodpercet korrigál az elektronika (kiküszöbölve az esetleg tévesen beszűrődő fényt).
Az óra nem a pontos időt mutatja, hanem az aktuális szoláris időt.
Tehát nincs tél/nyári időszámítás, de van a föld keringési pontatlanságát és az órajel hibáját kiegyenlítő automatika.
A korrekció minden percben a 30.másodpercnél aktiválódik. PB3-tól PB6-ig a nyomógombok találhatók, ezeket 10k-s ellenállásokkal a +5V-os vezetősínre kell kötni.
Ezen kívül az összes bemenetet ugyanígy 10k-val a +5V-ra kell kötni.
(Az újabb áramkörnél már nem külső órajelet használ és ahol lehet, belső felhúzó ellenállások vannak aktiválva a mikrovezérlőben)
Az összes kivezetés tüskesorral van kivezetve, így könnyen szétszedhető, vagy cserélhető az áramkör összes részegysége.

PD0 = Output 'X+ /Step X (DC motornál +Irány / Léptető motornál lépés órajel)
PD1 = Output 'X- /Dir X (DC motornál -Irány / Léptető motornál irány megadása)
PD2 = Output 'Y+ /Step Y (DC motornál +Irány / Léptető motornál lépés órajel)
PD3 = Output 'Y- /Dir Y (DC motornál -Irány / Léptető motornál irány megadása)
PD4 = Input 'X home helyzet – állapotváltozáskor nullázza az X koordinátát
PD5 = Input 'Y home helyzet – állapotváltozáskor nullázza az X koordinátát
PD6 = Input 'X jelado DC motornál ez a visszajelzés a pozícióról. (alapból 0,25fok / állapotváltozás)
PD7 = Input 'Y jelado DC motornál ez a visszajelzés a pozícióról. (alapból 0,25fok / állapotváltozás)
PB0 = Input 'óra jeladó
PB1 = Input '-X> korrekció
PB2 = Input '-X< korrekció
PB3 = Input '-gomb fel
PB4 = Input '-gomb le
PB5 = Input '-Enter gomb
PB6 = Input '-HOME gomb
PB7 = Output 'Szivattyú vezérlés
PA0 = Input 'Th1 hőfokmérés (parabola fókusz hőcserélő)
PA1 = Input 'Th2 hőfokmérés (víztároló hőfok)

Az áramkörön lévő feliratok segítenek eligazodni, ha valami nem egyértelmű.

A jobboldalra egy szabványos HD44780 kompatíbilis 2X16 karakteres kijelző csatlakozik.
Az alul lévő P10k jelölés egy 10k-s potenciométer, ami a kijelző kontrasztot állítja be.
Mivel többen is jelezték, hogy nem tudják az SMD procit beforrasztani, ezért készítettem egy hagyományos DIL-tokos áramkört is.

Természetesen a panelvasalásos technika miatt itt is tükrözve van az áramkör!
-Mivel még volt néhány szabad kivezetés, ezért ki lett bővítve az áramkör két hőmérővel és egy relével,
Így már képes vezérelni egy keringtető szivattyút, illetve ha felforrna a víz, akkor ezt megelőzendő
kifordul a napsütés irányából. Ha túl hideg van (<3fok), akkor semmiképp nem indul el a szivattyú.
A hőmérők az A0 és A1 bemenetre vannak kötve. Az A0 a fókuszpontba helyezett hőcserélő hőmérsékletét méri,
az A1 a puffer tartályba helyezendő. A Szivattyú a PB7-re köthető egy relé közbeiktatásával.
Bekerült 2db 10K-s ellenállás, ami a referencia feszültséget állítja elő (2,5V).
Ennek megfelelően a hőmérővel és egy ellenállással létrehozott feszültségosztó kimeneti feszültsége ennél nem lehet nagyobb!
És végül itt egy beültetési rajz is:
A pirossal kiemelt részek a +5V-ot jelképezik, a kékek a 0V-ot.

Az újabb áramkör tervezés folyamatban van.
Figyelem az áramkör azóta teljesen át lett tervezve! Lásd az újabb áramkör leírását (szerkesztés alatt)

Legutolsó módosítás: 2009-05-16

<< Vissza <<