Interruptor temporizado

Construcción de un interruptor temporizado, ajustable entre 1 y 99 minutos. Este circuito permite un gran ahorro eléctrico, si lo utilizamos para desconectar de forma automática los equipos/electrodomésticos en periodos nocturnos. Por ejemplo una caldera eléctrica para el agua caliente, alumbrado permanente de una habitación infantil, equipos de calefacción o aire acondicionado en habitaciones, etc.

Funcionamiento del circuito

Este interruptor temporizado está construido a partir del micro-controlador AT89S52. Se ha utilizado este modelo  de 40 pines, con el fin de simplificar la construcción del circuito y permitir su programación sin necesidad de desmontar el micro-controlador del circuito.

CPU: Interruptor temporizado

Además, así es posible utilizar Arduino como programador ICSP:

Programador ICSP con ARDUINO

Firmware

El archivo necesario para programar el AT89S52, se puede descargar de forma gratuita desde el siguiente enlace:

Firmware: J_RPM_v1_TIEMPO.HEX

Este interruptor temporizado se activa mediante el cierre de un pulsador o interruptor. Al conectar la alimentación se recarga el contador de minutos, y empieza a descontar el tiempo. El tiempo (minutos)  se configura mediante el estado de los 8 interruptores DIP (ver la tabla binaria en el esquema), pero limitando el valor máximo a 99 minutos. El valor del temporizador se muestra en dos dígitos de 7 segmentos (ánodo común), mostrando la actividad mediante el parpadeo del punto decimal de la unidad. Este punto parpadea al ritmo de 1 segundo, indicando el correcto funcionamiento del micro-procesador. Si no se necesitara mostrar el tiempo, no sería necesario montar los dos dígitos de 7 segmentos. Pero en este caso, sería conveniente montar un diodo LED en la salida dP  de las unidades (pin 25), con el fin de mostrar el correcto funcionamiento y activación del temporizador.

Esquema: Interruptor temporizado

Cuando finaliza el tiempo programado, los dos dígitos de 7 segmentos muestran guiones, pero sólo serán visibles si el interruptor de activación se mantiene cerrado (conexión permanente). Si el interruptor o pulsador de activación estuviera abierto, al abrirse el contacto del relé (Relay) se desconectaría la alimentación del equipo conectado… y también la alimentación del propio temporizador.

El consumo en reposo de este interruptor temporizado es nulo

Fuente de alimentación

La alimentación de este circuito es de 5 VDC, pudiendo utilizar un cargador USB que tengamos sin uso, en lugar del circuito que se muestra en el esquema y se ha utilizado en el montaje (transformador, rectificador, filtro y regulador de 5V).

Interior del interruptor temporizado

La potencia máxima que puede controlar este circuito dependerá del tamaño de los contactos del relé y pulsador o interruptor de activación que utilicemos, sin olvidar la sección del cableado.

Termostato de precisión #2

Construcción de un termostato digital, para controlar temperaturas con una precisión de 0,1ºC. Este termostato utiliza el sensor DS18B20, está controlado con el microprocesador AT89S52, y permite regular temperaturas entre -40 y +100ºC. También es posible controlar de forma simultánea los dos circuitos de un climatizador, el de frío y calor. Este termostato podría utilizarse como climatizador en un automóvil, controlar la temperatura de un edificio, la del agua de una piscina, incluso la de una incubadora. En esta segunda parte, se realizan los ajustes del termostato y se comprueba su funcionamiento.

CPU del termostato

La CPU del termostato la he montado en un circuito impreso de tipo universal. Para facilitar el montaje, todos los periféricos utilizan conectores. Se utilizan clemas de conexión para la entrada de alimentación (5 VDC), la conexión del sensor de temperatura DS18B20, los dos pulsadores y las dos salidas de control hacia los relés. Para el display LCD se utiliza un conector de 16 pines. El led de actividad utiliza la conexión de 2 pines macho y la otra conexión de 6 pines macho es para programar el micro controlador AT89S52 sin tener que extraerlo del circuito impreso, conexión ICSP.

CPU del Termostato

Firmware

Antes de conectar el circuito a la alimentación, es necesario programar el micro controlador AT89S52. El archivo hexadecimal (firmware) lo puedes descargar de forma gratuita desde el siguiente enlace:

Termostato de precisión (v1.00)

Si no dispones de un programador, podrías utilizar Arduino:

Programador ICSP con ARDUINO

Ajustes y calibración

El único ajuste de hardware que se necesita hacer es el del contraste del display, y se hace moviendo el ajuste del potenciómetro hasta conseguir un contraste óptimo. Luego se debería fijar la temperatura de trabajo del termostato, utilizando los dos pulsadores del frontal. El termostato permite fijar valores de temperatura entre -39,9 y +99,9ºC, con una precisión de 0,1ºC.  Al menú de configuración se accede pulsando el botón SET, y mediante el otro pulsador se pueden recorrer todos los valores posibles. Para cambiar de posición el cursor y guardar el valor anterior, se pulsa nuevamente el botón SET. A continuación se accede al menú de calibración del sensor de temperatura DS18B20.  Desde este menú es posible modificar la temperatura medida por el sensor con intervalos de 1ºC. Este ajuste permite seleccionar valores offset comprendidos entre -5 y +4ºC.   Para realizar esta calibración, sería conveniente utilizar un termómetro de precisión.

Calibrado del sensor DS18B20

Pruebas de funcionamiento

Para comprobar el correcto funcionamiento del termostato he simulado su conexión en una incubadora, fijando la temperatura de control  en 24,0ºC. El sistema de calefacción (para estas pruebas) consiste en una bombilla de filamento de 40W, conectada a 230 VAC a través del circuito 2 del termostato. El sistema de refrigeración es un pequeño ventilador de 12 VDC, controlado por el circuito 1 del termostato. Dependiendo de la distancia que exista entre los sistemas frío/calor y el termostato, es posible que se generen ciclos de histéresis: sobrepasando levemente la temperatura cuando esté conectada la bombilla, o disminuyendo cuando esté conectado el ventilador. Estos ciclos de conexión/desconexión tendrán un intervalo mínimo de 5 segundos, ya que este es el intervalo de medida y refresco del termostato.

Prueba del termostato

A continuación se prueba el sensor a temperaturas límites, con el fin de comprobar el correcto funcionamiento del circuito. El termostato guarda los valores de temperatura máxima-mínima, y también los puede mostrar en la línea superior del display LCD. Mediante la pulsación del botón verde, se alternan las dos presentaciones posibles en la línea superior del display, la presentación inferior no cambia. Los valores de máxima-mínima se reinician cada vez que se entra en el menú de configuración, o cuando baja la alimentación del pin 40 (VCC) del micro controlador por debajo de 2V. Para evitar la pérdida de los valores de configuración mientras está funcionando el termostato, es necesario mantener conectada la batería de 3,6 V NiMH que se incluye en el circuito. La conexión se realiza mediante un puente de conexión (jumper), o un pequeño interruptor deslizante con acceso desde el exterior.

Temperaturas máxima y mínima

En caso de no utilizar el termostato, es conveniente desconectar la batería del circuito.

Programador ICSP con ARDUINO

Construcción de un programador serie (ICSP) utilizando Arduino. Si no disponemos de un programador, esta es la solución más barata. Sin embargo, tanto el código de Arduino como el software de programación, son específicos para programar el micro-controlador AT89S51/AT89S52… y no sirven para programar cualquier otro modelo.

AT89S52
AT89S52

FICHEROS

En la página del autor del proyecto: TIKTAK’S PROJECTS , encontrarás además de la información de este proyecto, el link de acceso directo a la descarga de los archivos que necesitas. El fichero que debes cargar a tu Arduino para que funcione como programador, y el programa que necesitarás para exportar el archivo hexadecimal (firmware) hacia el micro-controlador AT89S51/AT89S52.

INFORMACIÓN

He creído conveniente incorporar esta información en el blog, con el fin de ampliar un poco más los detalles de funcionamiento de este programador, y también porque en este canal tenéis otros proyectos en los que se utiliza el mismo tipo de micro-controlador. Si eres aficionado a la electrónica y no dispones de un programador, este montaje te podría ser de mucha utilidad.

Montaje ICSP
Montaje ICSP

Si quieres fabricarte un programador ICSP (In-Circuit Serial Programming) , solo necesitarás una placa de Arduino -no importa el modelo- y montar el circuito que se muestra a continuación:

Esquema ICSP
Esquema ICSP

El ejemplo siguiente muestra cómo puedes programar un circuito, en el que ya existe una entrada para su programación en serie:

  •  ISP (In-system programming) 
  • ICSP (In-Circuit Serial Programming)
Programador ICSP
Programador ICSP

INCONVENIENTES

Existen algunas limitaciones y desventajas si comparamos este programador con otro de tipo convencional. La primera y más importante, es que el software NO permite verificar la integridad de lo que se ha grabado. Si existiera algún error durante la escritura, el software no lo detectaría. En estos casos, lo normal es que el dispositivo programado no llegara a funcionar, pero dependiendo del tipo de error, podría funcionar de manera defectuosa.

La segunda no es tan importante, pero ha tardado 4 minutos en programar los 6.813 bytes del fichero con el que he realizado las pruebas. Con un programador convencional  el proceso completo: borrado, escritura y comprobación, se realiza en algo menos de 13 segundos.