電子工作５１ – ３０分、１、２、３、４、５時間に設定可能な簡易タイマの製作
概要
前の電子工作５０での６個のＬＥＤを使った温度表示の原理を応用してソフトウエア制御の簡易タイマを製作してみた。あまり正確でないとされているPICBasic Ｐｒｏ のPauseという遅延コマンドがタイマなどに果たして使えるのかどうかを検証する目的もあった。結果は予想に反してかなり正確であった。
注意： 危険なので製作は自分の責任で行うこと。
製作にあたって；
１） 最長５時間位まで設定可能なこと。
２） 設定時間が来たら電源が“切れる”または“入る”モードを選択出来ること。
３） 前の電子工作５０で使った市販品のタイマの代替に使いたい。
４） 時間の精度はそんなに高くなくてよい。
回路図と動作原理
回路図を下に示す。今回もピンの数が手頃な１６Ｆ６８８を使った。ＡＤＣの入力電圧を変えるＶＲ１００Ｋを回すとＬＥＤ１−６のいずれが点灯する。各ＬＥＤに設定時間が割り当てられている（ＬＥＤ1＝３０ｍｉｎ，ＬＥＤ２＝１ｈｒ、ＬＥＤ３＝２ｈｒｓ、ＬＥＤ４＝３ｈｒｓ、ＬＥＤ５＝４ｈｒｓ、ＬＥＤ６＝５ｈｒｓ）。設定した時間が来たらタイマが“切れる”または“入る”の設定はＭｏｄｅ ＳＷで行う（Ｌ：“切れる”、Ｈ：“入る”）。設定した時間が終了したらＳＳＲをＯＮ／ＯＦＦし点滅ＬＥＤを動作させる。Ｒｅｓｅｔ ＳＷを押すと同じＬＥＤ表示時間でまた時間の計数が始まる。ＶＲ１００Ｋを回して別の（または同じ）時間を選択すると、その瞬間をゼロして時間の計数がまた始まる。電源には出力ＤＣ５Ｖ位（＞２００ｍＡ）のＡＣアダプタを使う。
）
実験中： １４ピンの１６Ｆ６８８の下には６個のＬＥＤが、また右手にはスライド型ＶＲが見える。
右端の別の基板に乗っているのはＳＳＲである。
結果＆コメント
１） 時間の精度は下表のように結構高いことが分かった。実測時間値は原則１回だけの測定で得られた値である。コマンドＰauseを使って遅延をつくっているので精度はそれほどでもないと思っていた。実測時間のバラツキは環境温度などがに関係していると思われる。Internal Clock ４MHｚ ではなく外付け水晶発振器などを使えば精度が上がるかも知れない。
|
設定時間 |
30 min |
１ hr |
2 hrs |
3 hrs |
4 hrs |
5 hrs |
|
実測時間 |
29m 59s |
60m 1s |
1hr 59m 57s |
2hr 59m 55s |
3hr 59m 46s |
? |
|
時間差 |
1s |
1s |
3s |
5s |
14s |
? |
２） ３０分の遅延ルーチンFor m=1 to 176で、繰返し数１７６は実験的に見出した。この値を基準にして１、２、３、４、５時間値を作成した。例えば、２時間では１７６ｘ４＝７０４回。
３） VR100Kを回して、ある時間表示LEDを設定した瞬間からその時間の計数が始まる。したがって、１時間に設定しておいて途中で３時間などに設定し直すとその時点から３時間の計数が始まる。
４） 勿論、例えば３０分と１時間の間の時間設定は出来ない（市販のシンクロナスモータを使ったものは出来る）。
５） 少ない部品でかなり使えそうだ。外付けクロックなどを使って精度を上げた１２時間タイマなども簡単に出来そう。
６） 総材料費は１０００円ほど。
プログラム
このプログラムではVR100Kを使う分圧器からの入力電圧をもとに６個のLEDで時間表示が出来るようにした。 今回は５Vに対応する１０２４を６つに分割し１間隔を１７１（１０２４／６）にしてある。それとMode SWで時間が来たら“切れる”と“入る”を選択できるようにしたので合計１２の計数ルーチンが必要になり、ﾌﾟログラムが結構長くなった。どのLED表示時間にあっても途中で自由に変更し再スタート出来るのがポイントの一つである。すなわち現在計数しているルーチンの中に“まだ同じLED表示時間の中にいるか？”をチェックする部分を加えることでそれが可能になった。
‘********************************************
'SimpleTimer16F688A.bas - 2010.12.17 - works well!
'16F688 with internal clock 4MHz (default)
'Timer - ON or OFF when time expires (30 min, 1, 2, 3, 4, 5 hours - 6 settings)
'********Pin connections************
'Pin 1: Vdd (5V) ‘全１４ピン中１３ピンを使用
'Pin 14: Vss (GND)
'Pin 2: PORTA.5: NC
'Pin 3: PORTA.4: output - connected to flashing LED via 1K
'Pin 4: PORTA.3: input - connected to MCLR
'Pin 5: PORTC.5: output - connected to LED1
'Pin 6: PORTC.4: output - connected to LED2
'Pin 7: PORTC.3: output - connected to LED3
'Pin 8: PORTC.2: output - connected to LED4
'Pin 9: PORTC.1: output - connected to LED5
'Pin 10: PORTC.0: output - connected to LED6
'Pin 11: PORTA.2: input - connected to Mode SW
'Pin 12: PORTA.1: output - connected to SSR
'Pin 13: PORTA.0: input - analogue input of 0-5.0V from VR 100K
'Power supply - AC adaptor 3.5 - 5.5V 200mA
'****** Program ********
Define ADC_BITS 10 '10-bit ADC used 以下でＡＤＣの設定
Define ADC_CLOCK 3 'Internal clock used ?
Define ADC_SAMPLEUS 50 'Sample timing
ADCON0=%10000011
'=131 (decimal) 'bit7=1(right justified),bit6=0(volt refer-Vdd),
'bit5-4=0(unimplemented),bit3-2=00(channel0-An0),
'bit1=1(starts right away),bit0=1(on operation)
ANSEL=%00000001 'AN0 of A/D used
CMCON0=7 'turns off comparator function
TRISA=%00001101 '0-5.0V input from divider
TRISC=%00000000 'all are outputs
Vin var Word 'AD input value from VR 100K
ModeSWInput var PORTA.2 'Mode SW input from Mode SW (ON or OFF when time expires) Mode SWの選択に使用
SSRSW var PORTA.1 'SSRSW - ON/OFF of SSR
FlashLED var PORTA.4 'flashing LED to indicate the expiring of time 点滅ＬＥＤに使用
LED1 var PORTC.5 'ON/OFF of LED1 以下の６個のＬＥＤの点灯に使用
LED2 var PORTC.4 'ON/OFF of LED2
LED3 var PORTC.3 'ON/OFF of LED3
LED4 var PORTC.2 'ON/OFF of LED4
LED5 var PORTC.1 'ON/OFF of LED5
LED6 var PORTC.0 'ON/OFF of LED6
m var Word
n var Byte
SSRSW=0
FlashLED=0
Loop:
Adcin 0, Vin
Pause 5 'Wait 5ms
'Selecting voltage range (5V - 1024/6 fractions=171) １０２４／６分割＝１７１の間隔でＶｉｎ値を６つに分類 ＶＲ１００Ｋを回して設定時間を選択
If (171>=Vin) Then LED1ON '171 - 5V - 30 min
If (171<Vin) And (Vin=<341) Then LED2ON '341 -
If (341<Vin) And (Vin=<512) Then LED3ON '512 -
If (512<Vin) And (Vin=<683) Then LED4ON '683 -
If (683<Vin) And (Vin=<854) Then LED5ON '854 -
If (854<Vin) Then LED6ON '>854 - 0V - 5 hrs
'Indicating selected voltage ranges on LED1-6
LED1ON: High LED1: Low LED2: Low LED3: Low LED4: Low LED5: Low LED6 ‘ＬＥＤ１のみ点灯せよ
If ModeSWInput=0 Then LED1Tcount ‘Mode SWの位置をチェック もしModeSWInput=0（時間が来たら“切れる”）ならLED1Tcountへ飛べ、otherwise LED1TcountDownへ飛べ
Goto LED1TcountDown
LED2ON: Low LED1: High LED2: Low LED3: Low LED4: Low LED5: Low LED6
If ModeSWInput=0 Then LED2Tcount
Goto LED2TcountDown
LED3ON: Low LED1: Low LED2: High LED3: Low LED4: Low LED5: Low LED6
If ModeSWInput=0 Then LED3Tcount
Goto LED3TcountDown
LED4ON: Low LED1: Low LED2: Low LED3: High LED4: Low LED5: Low LED6
If ModeSWInput=0 Then LED4Tcount
Goto LED4TcountDown
LED5ON: Low LED1: Low LED2: Low LED3: Low LED4: High LED5: Low LED6
If ModeSWInput=0 Then LED5Tcount
Goto LED5TcountDown
LED6ON: Low LED1: Low LED2: Low LED3: Low LED4: Low LED5: High LED6
If ModeSWInput=0 Then LED6Tcount
Goto LED6TcountDown
'Counting time
LED1Tcount: '30 min OFF when time expires ３０分経ったらタイマを“切れる”ルーチン
High SSRSW 'SSR -> ON ＳＳＲをＯＮにする
For m=1 to 176 '30 min adjusted after actual measurement (180 in theory) ここからＮｅｘt m が３０分の時間をつくるルーチン
For n=1 to 40 '10 sec
Adcin 0, Vin ‘ここであらためてこのコマンドを入れないと動作しなかった
Pause 5 'Wait 5ms
If (171>=Vin) Then ‘これが重要で、ＶＲ１００Ｋの入力（ＬＥＤｓの位置）が変わっていないかをチェック。変化なければ０．２５秒待つ、変化していればＬｏｏｐに戻ってやり直し
Pause 250 '250 ms
Else
Goto Loop
Endif
Next n
Next m ‘３０分間計数終了、次へ
Low SSRSW 'SSR -> OFF ＳＳＲをＯＦＦにする
Goto Finishing ‘Finishingへ飛べ
LED1TcountDown: '30 min ON when time expires ３０分経ったらタイマを“入る”ルーチン
Low SSRSW 'SSR -> OFF
For m=1 to 176 '30 min adjusted after actual measurement (180 in theory) trial&error方式でこの値１７６を見出した
For n=1 to 40 'nearly 10 sec ２５０ｍｓ＋５ｍｓ x 40回=２５５ｘ４０＝１０．２秒 １０．２ｘ１７６＝１７９５．２秒 １７９５．２／６０＝２９．９２分 （ｎｅａｒｌｙ３０分）
Adcin 0, Vin
Pause 5 'Wait 5ms
If (171>=Vin) Then
Pause 250 '250 ms
Else
Goto Loop
Endif
Next n
Next m
High SSRSW 'SSR -> ON
Goto Finishing
LED2Tcount: '1 hour
High SSRSW 'SSR -> ON
For m=1 to 352 '176 x 2
For n=1 to 40 '10 sec
Adcin 0, Vin
Pause 5 'Wait 5ms
If (171<Vin) And (Vin=<341) Then
Pause 250 '250 ms
Else
Goto Loop
Endif
Next n
Next m
Low SSRSW 'SSR -> OFF
Goto Finishing
LED2TcountDown: '1 hour
Low SSRSW 'SSR -> OFF
For m=1 to 352 '1 hour
'For m=1 to 343 '352-9=343
For n=1 to 40 '10 sec
Adcin 0, Vin
Pause 5 'Wait 5ms
If (171<Vin) And (Vin=<341) Then
Pause 250 '250 ms
Else
Goto Loop
Endif
Next n
Next m
High SSRSW 'SSR -> ON
Goto Finishing
LED3Tcount: '2 hours
High SSRSW 'SSR -> ON
For m=1 to 704 ' 2 hours (352 x 2)
For n=1 to 40 '10 sec
Adcin 0, Vin
Pause 5 'Wait 5ms
If (341<Vin) And (Vin=<512) Then
Pause 250 '250 ms
Else
Goto Loop
Endif
Next n
Next m
Low SSRSW 'SSR -> OFF
Goto Finishing
LED3TcountDown: '2 hours
Low SSRSW 'SSR -> OFF
For m=1 to 704
For n=1 to 40 '10 sec
Adcin 0, Vin
Pause 5 'Wait 5ms
If (341<Vin) And (Vin=<512) Then
Pause 250 '250 ms
Else
Goto Loop
Endif
Next n
Next m
High SSRSW 'SSR -> ON
Goto Finishing
LED4Tcount: '3 hours
High SSRSW 'SSR -> ON
For m=1 to 1056
For n=1 to 40 '10 sec
Adcin 0, Vin
Pause 5 'Wait 5ms
If (512<Vin) And (Vin=<683) Then
Pause 250 '250 ms
Else
Goto Loop
Endif
Next n
Next m
Low SSRSW 'SSR -> OFF
Goto Finishing
LED4TcountDown: '3 hours
Low SSRSW 'SSR -> OFF
For m=1 to 1056
For n=1 to 40 '10 sec
Adcin 0, Vin
Pause 5 'Wait 5ms
If (512<Vin) And (Vin=<683) Then
Pause 250 '250 ms
Else
Goto Loop
Endif
Next n
Next m
High SSRSW 'SSR -> ON
Goto Finishing
LED5Tcount: '4 hours
High SSRSW 'SSR -> ON
For m=1 to 1408
For n=1 to 40 '10 sec
Adcin 0, Vin
Pause 5 'Wait 5ms
If (683<Vin) And (Vin=<854) Then
Pause 250 '250 ms
Else
Goto Loop
Endif
Next n
Next m
Low SSRSW 'SSR -> OFF
Goto Finishing
LED5TcountDown: '4 hours
Low SSRSW 'SSR -> OFF
For m=1 to 1408
For n=1 to 40 '10 sec
Adcin 0, Vin
Pause 5 'Wait 5ms
If (683<Vin) And (Vin=<854) Then
Pause 250 '250 ms
Else
Goto Loop
Endif
Next n
Next m
High SSRSW 'SSR -> ON
Goto Finishing
LED6Tcount: '5 hours
High SSRSW 'SSR -> ON
For m=1 to 1760
For n=1 to 40 ''nearly 10 sec ２５０ｍｓ＋５ｍｓ x 40回=２５５ｘ４０＝１０．２秒 １０．２ｘ１７６０＝１７９５２秒 １７９５２／３６００ｓ＝４．９９時間 （ｎｅａｒｌｙ ５時間）
Adcin 0, Vin
Pause 5 'Wait 5ms
If (854<Vin) Then
Pause 250 '250 ms
Else
Goto Loop
Endif
Next n
Next m
Low SSRSW 'SSR -> OFF
Goto Finishing
LED6TcountDown: '5 hours
Low SSRSW 'SSR -> OFF
For m=1 to 1760
For n=1 to 40 '10 sec
Adcin 0, Vin
Pause 5 'Wait 5ms
If (854<Vin) Then
Pause 250 '250 ms
Else
Goto Loop
Endif
Next n
Next m
High SSRSW 'SSR -> ON
Goto Finishing
Finishing:
High FlashLED ‘点滅ＬＥＤを点灯させて終了
End
'****** End of Program ********
'Note:
'melabs U2 Programmer's
configurations １6F688
'FOSC – INTOSCIO; WDTE - Enable; Power-up Timer - Disable
'MCLRpin – Reset ; BODEN - Enable; Internal External Switｃh Over – Enable, Fail-Safe Clock Monitor – Enable, CD - Disable;Dtata EPPROM – Disable
実用機の製作（２０１０．１２．２９）
以下の写真のように組み上げた。上記回路図で変えた点は、１）三端子レギュレータ７８０５を搭載したこと、２）LED1-6とLED(G)の抵抗を４．７Kより１Kにしたことである。２枚の基板は１００円ショップダイソーのバラエテー・トレイ（２４．２X１６．８X７ｃｍ）にぴったり入った。上の基板には１６F688、Mode SW、VR100Kなどが、下の基板にはSSR（２０A）とフューズが乗っている。差し当たって電子工作５０の足温器と組み合わせて使ってみる。今回は安く仕上げるためアルミ箱をけちったが、使えば容量が３分の１位になるだろう。
追加情報（２０１４．１．５）： ８００Wのヒーターを接続する必要が生じ、SSR（秋月キット２５A）にアルミの放熱フィンを取付け、それを５V（２２０mA）の小型ファンで冷やす様に改良した（５ohmの抵抗も入れた）。モーターノイズ除去のため０．１mFのコンデンサも入れた。このファンの導入で、前はフィンが熱く、やっと触れるような状態をフィン表面温度２３C程度まで下げることに成功。実はファンなしの状態で使ってSSR（旧型の秋月キット２０A？）を１個オシャカにした。
放熱のため５V（０．２mA）のファンを取付（８００Wヒーター使用で必須2014.1.5）
