Autor: Saša Tošić dipl.ing

Kontakt: tosic@ptt.yu

PROGRAMABILNI BROJAČ/TAJMER  4 CIFRE

Pre ili kasnije svako od nas se sretne sa potrebom za brojačem. Da li će se brojati ulazni impulsi, vreme ili nešto treće nije toliko bitno; bitno je da uređaj radi, i to pouzdano.

Kada sam počinjao da radim susreo sam se sa binarnim brojačem čiji su izlazi bili adrese za EPROM iz kojih je brojač čitao vrednosti. Te vrednosti su predstavljale stanja pojedinih izalza a ovi su upravljali radom izvršnih elemenata na mašini. Inetresantna ideja koja je lepo radila na ispitnom stolu. Ali na mašini...

Sve je uredu dok ne isključi sklopka motora. A onda brojač postavi neku binarnu kombinaciju koja iz Eproma pročita sve jedinice i eto problema. Kao za inat projektant uređaja je postavio da su aktivna stanja na izlazu EPROMA logički visoka, a kako izgleda mašina kada se na njoj greškom popale svi izlazi, pretpostavljam da još poneko od vas dobro zna. Sve u svemu SMETNJE! E o tome nam je malo ko pričao tokom školovanja. Uz nekoliko RC zaštita i RSO filtar problem je rešen. Zaključak? Prvo (ako je ikako moguće) otklonite izvor smetnji (RC zaštitama). Ispravno postaviti RSO filtar ispred napajanja vašeg uređaja i naravno na samoj štampanoj ploči postavite po 100nF blok kondenzatore bar po jedan komad na svaka 2 kola. Preporučljivo je staviti i tantal kondenzatore na tačkama napajanja koje su najudaljenije od ispravljača i stabilizatora. Varistori, čoperska napajanja itd., nije loše imati ali je ipak malo verovatno da će se neko ko tek počinje odlučiti za takvo rešenje.

Sa smetnjama od sklopki motora više nisam imao problema; no javili su se neki drugi. Trebalo je napraviti četvorocifreni brojač sa zadavanjem vrednosti kod šalterima. U to vreme su CD4510 (dekadni brojač) i CD4511 (BCD u 7SEG dekoder) odrađivali posao. I ovde je sve bilo u redu osim tri stvari:
• prvo, šaka puna delova (ukupno 8 integrisanih kola samo za brojanje i prikaz cifara plus još bar jedno NI kolo za ostvarivanje logike oko uključivanja relea)
• prilično visoka cena kod šaltera
• i treće, ISTITRAVANJE KONTAKATA 

Lepo je to kada brojač taktujete induktivnim davačem. Ali kad neko hoće da ga taktuje mikro prekidačem, tada cifre same lete. Ipak je ovaj brojač odrađivao posao, samo je trebalo svaki put napomenuti: "ako hoćete da na ulazu koristite induktivni davač nema problema; a ako hoćete mikroprekidač tada treba povećati vremensku konstantu... Uređaj koji je podešen da radi sa jednim davačem ne može se koristiti za sigurno brojanje sa drugim itd. itd."

A onda se pojavio ICL7217. Sva gore pomenuta integrisana kola u jednom čipu. Lepo kolo. Sve radi samo. Jedino sto je malo skuplje. Štampa je bila daleko jednostavnija ali su ostali kod šalteri kao i potreba da se prerađuje cela štampana ploča, ako se pojavi potreba za dodatnim zahtevima u pogledu uključivanja i isključivanja relea. Naravno i istitravanje kontakata nije generalno rešeno. No i pored ovih zamerki ICL je dugo vrlo korektno odrađivao posao.

I šta sada? Tu bi otprilike bio kraj da se nije pojavila ideja: “Ako bih 4 kod šaltera koji su tada koštali oko 25 DEM uspeo da zamenim sa 4 mikrotstera koji kostaju 2 DEM i ako bih ICL od takodje 25 DEM zamenio sa nekim drugim čipom koji bi kostao do 10 DEM, tada bi cenu sa 50 skinuo na 12 DEM!!! Reklo bi se i nije neka ušteda. Ali na seriji od 100 komada to se bas lepo oseti.”

I rešenje je nađeno. PIC16F84 i sve to lepo radi:
• štampa je uprošćena
• PIC16F84 je jedino integrisano kolo
• brojač može da broji na gore ili dole što se određuje postavljanjem otpornika R24
• može da radi i kao tajmer takođe na gore ili dole R25 (prikazuje sati : minuti ili minuti : sekunde)
• ima softverski filtar za eliminaciju istitravanja kontakata na ulazu
• ulaz za spoljni START/STOP
• kada radi na gore ispisuje koliko je više odbrojao od zadate vrednosti zbog inercije mašine ili procesa
• prikazuje ukupni broj urađenih komada
• prikazuje broj urađenih serija
• ispisuje StoP, Auto ili ProG u zavisnosti u kom režimu rada se nalazi.

I ono što je jos bitnije. Proizvod je prilično unificiran. Od toga da je sada neophodna samo jedna štampana ploča (sve druge izmene se rade u programu) pa do toga da je predviđeno da bude što je moguće više istih otpornika.

I nekoliko napomena. Ovaj uređaj vrlo pouzdano radi u praksi. Ipak vam preporučujem da između pinova 5 i 14 PIC-a (sa donje strane štampe) postavite blok kondenzator 100nF. Takodje je preporučljivo da ako nemate RSO filtar isperd ovog uređaja, postavite bar blok kondenzator 100nf/630VDC u paralelu sa primarom trafoa.

I nešto oko tolerancije komponenata. Komponente su standardne i što se tiče njihove nabavke ne bi trebalo da bude nikakvih problema. Displeji su sa zaj. Anodom, ako ne nadjete optokapler 4N32 možete da stavite i bilo koji drugi pin kompatibilan. Osvežavanje displeja je sa 100Hz tako da nećete videti nikakvo treperenje (skoro sam video da je čovek postavio kvarc od 2MHz umesto 4MHz koliko je predviđeno. Osim sto je poremetio vremensku konstantu za filtriranje ulaza, koju je programirao na manju vrednost, nije imao nikakvih drugih problema).
Ako zelite da koristite tajmersku funkciju uređaja onda je neophodno staviti kvarc od 4,096MHz. Preporučujemo da u ovom modu postavite otpornik od 220 W kojim ćete upaliti DP (decimalnu tačku) segment displeja Dis2, koja bi trebala da predstavlja "razmak" između cifara minuta i sekundi.

Nadam se da ćete ovim brojačem/tajmerom biti zadovoljni bar još neko vreme dok se ne pojavi nešto jevtinije i fleksibilnije. Do tada možete koristiti ovaj a kako se njime rukuje možete naći u "Tehničkim karakteristikama".

1. TEHNIČKE KARAKTERISTIKE :

• displej: 4 cifre (7 seg. displej sa zajedničkom anodom)
• izlaz: rele (m, r, z izvedeni svi kontakti)
• indikacija: zelena led dioda svetli kada rele radi
• tastatura: 4 tastera sa sledećim rasporedom: PROG LEVO PLUS START/STOP
• ulazi: 2 eksterna
- start/stop
- clock (brojački ulaz)
• potpuna galvanska izolacija
• mikroprocesorski uređaj (PIC 16F84)
• uključen watch-dog
• mogućnost programiranja:
- zadate vrednosti brojanja
- softverskog filtra
• mogućnost izbora rada:
- brojanje na gore
- brojanje na dole
- tajmer na gore 
- tajmer na dole 
• prikaz broja urađenih serija
• prikaz ukupnog broja ulaza

2. OPIS UREĐAJA:

Brojač/tajmer je zasnovan na mikrokontroleru PIC16F84, koji je jedino integrisano kolo. Može brojati na dole ili na gore, što se određuje otpornikom 2K2, koji treba postaviti kada se želi brojanje na dole (pin 9 na PIC-u). Ako se želi tajmerska funkcija, potrebno je postaviti još jedan otpornik od 2K2 (pin7 na PIC-u).

Uređaj se programira na isti način bez obzira na način brojanja! Programiranje se izvodi preko 4 tastera na prednjoj strani uređaja. Tasteri su poređani prema gore datom rasporedu, a njihova funkcija je sledeća:
• PROG taster služi za programiranje uređaja
• LEVO taster prelazi na sledeću levu cifru koju želimo da menjamo
• PLUS taster povećava vrednost koja blinka
• START/STOP taster služi za startovanje brojanja i njegovo zaustavljanje


Sve programirane vrenosti uredjaj čuva u svojoj EEPROM memoriji minimalno 10 godina !!!

3. NAČIN UPOTREBE:

Priključivanjem napajanja na displeju se ispisuje poruka "Auto", koja signalizira da je brojač spreman za automatski rad. Zelena dioda ne svetli, a rele ne radi. Sada se mogu uraditi sledeće stvari:
1. mogu se programirati (prekontrolisati) vrednosti pritiskom na taster PROG
2. može se startovati ciklus pritiskom na taster START/STOP ili spoljnim tasterom.
3. može se prikazati broj urađenih serija pritiskom na taster PLUS
4. može se prikazati ukupan broj ulaznih impulsa pritiskom na taster LEVO

1. Programiranje vrednosti izvodi se pritiskom na taster PROG. Na displeju će se pojaviti "ProG", što je potvrda da je uredjaj ušao u mod za programiranje. Sada treba pritisnuti ponovo taster PROG i na displeju se pojavljuje zadata vrednost brojanja. Takođe treperi cifra najmanje težine, što znači da je nju moguće menjati. Možemo je povećati tasterom "PLUS" do 9 i ponovo u krug, ili tasterom "LEVO" preći na cifru veće težine. Ta cifra će sada početi da treperi. Sve radimo samo sa ova dva tastera. Kada smo završili promenu vrednosti, ili ako ne želimo ništa da menjamo, treba pritisnuti taster PROG.

Na displeju se pojavljuje "F 56". Ovo je opcija koja nam omogućava da postavimo softverski filtar. Vrednost se menja na isti način kao i prethodna, samo filtar može imati vredost u opsegu 1 do 99, za razliku od zadate vrednosti brojanja koja može biti u opsegu od 1 do 9999.

Softverski filtar omogućuje korisniku da bez ikakvih hardverskih izmena prilagodi brojač okruženju u kome radi ako je ono puno smetnji. Takođe se izborom velike vrednosti filtra može postići da umesto induktivnog davača na ulaz za brojanje vežemo mikro prekidač. Vrednost F=1 znači da brojač traži da u vremenskom intervalu od oko 150 mikrosekundi na ulazu mora postojati stabilan ulazni signal da bi vrednost brojača bila uvećana za 1. Ako je signal kraći (kontakt istitrava ili se pojavio impuls smetnje), vrednost brojača neće biti uvećana, a ceo postupak će biti ponovljen sa prvom detektovanom rastućom ivicom.

Kada završimo sa promenom vrednosti, pritiskom na taster PROG na displeju ćemo dobiti poruku "Auto", koja pokazuje da smo završili sa programiranjem vrednosti i da smo opet na početku.

2. Startovanje ciklusa se vrši pritiskom na taster START/STOP ili spoljnim tasterom. Kada se to desi, uključuje se rele (led svetli) i zavisno od načina rada gore ili dole dešava se sledeće:

2.1 ako je postavljen otpornik 2K2 (uređaj broji na dole), pojaviće se zadata vrednost brojanja na displeju. Kada dođe ulazni signal, zadata vrednost će se smanjiti za 1 i kada dođe do nule, rele će se isključiti, a na displeju će se pojaviti poruka "Auto", pa ciklus možemo startovati iz početka. Ako u toku brojanja pritisnemo taster START/STOP ili spoljni taster, prekinućemo brojanje, isključiće se rele i ispisaće se "Auto".

2.2 ako nije postavljen otpornik 2K2 (uređaj broji na gore) na displeju će se pojaviti 0000. Kada dođe ulazni signal, izbrojana vrednost će se povećati za 1, a kada dođe do zadate vrednosti, rele će se isključiti, ali se na displeju neće pojaviti poruka "Auto"!!! već će displej i dalje pokazivati odbrojane vrednosti. Ovo nam omogućava da vidimo koliko je mašina izbrojala više impulsa zbog inercije. Ako sada pritisnemo START/STOP ili spoljni taster na displeju se pojavljuje "0000", rele se uključuje i idemo na još jedan ciklus.

Ako bi želeli sada da programiramo uređaj ne bi mogli nego bi morali da isključimo brojač i da ga ponovo uključimo, nakon čega se javlja poruka "Auto" posle koje možemo da programiramo vrednosti ili da startujemo ciklus.

3. Prikaz broja urađenih serija dobija se pritiskom na taster PLUS i to kada je uredjaj završio sa brojanjem (na displeju je ispisano Auto). Broj urađenih serija će biti prikazan na displeju dokle god bude pritisnut ovaj taster. Ovaj brojač nije moguće resetovati na drugi način osim isključenjem napajanja! Napominjemo da će ovaj brojač biti uvećan za 1 čak i kada se već startovani ciklus prekine pritiskom na taster STOP!

4. Prikaz ukupnog broja ulaznih signala dobija se pritiskom na taster LEVO i to kada je uredjaj završio sa brojanjem (na displeju je ispisano Auto). Ukupni brojač serija će biti prikazan na displeju dokle god bude držan ovaj taster. Ni ovaj brojač nije moguće resetovati na drugi način osim isključenjem napajanja! 

NAPOMENA!!!: Preporučuje se upotreba RSO filtra ispred trafoa za napajanje uređaja, kao i postavljanje RC filtra na kontaktima relea da bi se izbegla mogućnost zaglavljivanja kontrolera zbog visokofrekventnih smetnji. 

PREPORUKA: Optimalno bi bilo čopersko napajanje uređaja. x