Progettazione Elettronica

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1 Progettazione Elettronica Centralina Cancello Automatico Simply Door By Andrea

2 Centrale elettronica Simply Door utile scheda per la gestione di un cancello automatico, con una, due ante o con anta scorrevole; la scheda ha dimensioni veramente ridotte, appena 130mm X 144mm, facile da installare, con tutte le funzioni che rendono il cancello un ottimo e affidabile sistema automatico. Il compito di una centralina per cancello automatico è quello di gestire tutti gli elementi che automatizzano il cancello stesso, che generalmente sono: uno o due motori, un segnalatore di movimento ottico lampeggiante, un elettroserratura di blocco, una coppia di fotocellule di sicurezza. Una centralina di gestione, inoltre deve ricevere i comandi inviati dall utente che solitamente sono di apertura, di chiusura, di arresto e cosi via. Nelle seguenti figure sono visibili le tipiche configurazioni di un sistema di cancello automatico: Cancello con Anta Singola Cancello con doppia Anta 1

3 Cancello con Anta Scorrevole 1 Caratteristiche Elettriche Di seguito vengono elencate le principali caratteristiche elettriche della nostra centralina Simply Door : Caratteristiche Elettriche Simply Door Alimentazione Scheda 220 V a.c. P. Uscita di un motore 1200 VA 800W Uscita per accessori 12 V a.c./v a.c.- 1,2 A Uscita Lampeggiatore 220 V a.c. - 50W Fusibili di protezione n 220 V a.c. su F/N Fusibile di Protezione 12 V a.c. 1,5 A Fusibile di Protezione 12 V d.c. 1,5 A Contatto Aux 250 V a.c./10 A Protezione Ingresso 350 V a.c. L ingresso 220V.a.c. è protetto da varistore che interviene a circa 350 V.a.c. al fine di evitare che eventuali extratensioni presenti sulla rete elettrica, possano danneggiare il sistema. La centralina eroga una tensione di 12 V sia in alternata che in continua, con una corrente massima di 1.2A, entrambi le sezione sono protette da fusibili. Il lampeggiatore da utilizzare deve avere il circuito per far accendere ad intermittenza la lampada. L uscita relè ausiliare può essere collegata ad una elettroserratura, oppure ad una luce di cortesia. La scheda è stata sviluppata considerando tutte le esigenze per rendere l automatismo funzionale ed affidabile. Componenti dell Automatismo Durante lo sviluppo sono stati considerati i seguenti componenti che automatizzano un cancello: Componenti di un cancello automatico Attuatori e Segnalatori 1 o 2 Motori Lampeggiatore Luce Cortesia Elettroserratura Sensori di Controllo e Sicurezza Switch Fine Corsa Apertura Switch Fine Corsa Chiusura Fotocellulla di Sicurezza Pulsanti di comando Comando Apertura Comando Apertura Parziale Comando Chiusura Comando Passo/Passo Comando Arresto di Emergenza Il compito dei motori è quello di muovere il cancello in apertura o in chiusura. Il lampeggiatore segnala l attivazione dei movimenti del cancello. 2

4 L elettroserratura impedice l apertura del cancello. La luce di cortesia si attiva solo per il tempo di attività del cancello, questo evita di dover tenere sempre accesa una lampada in prossimità del cancello, riducendo i costi relativi al consumo di energia elettrica. I sensori di controllo, fine corsa, se utilizzati, segnalano alla centralina che il cancello ha raggiunto la posizione di chiusura oppure di apertura. Durante la fase di chiusura, la fotocellula segnala alla centralina se qualcosa sta transitando verso il cancello, in caso di conferma la centralina esegue la riapetura del cancello, la durata del tempo di Marcia in questo caso, è lo stesso della fase di chiusura prima dell attivazione della fotocellula. Questo riduce, attivazioni inutili del motore, quindi anche l usura dello stesso e di conseguenza anche i consumi di energia elettrica. I pulsanti di comando, consentono all utente di comandare la centralina determinate operazioni, che possono essere di apertura, di chiusura, di arresto etc.. Funzioni di Simply Door La scheda è stata sviluppata tenendo in considerazione le principali funzioni di un cancello automatico, come indicati nella tabella seguente. La funzione di apertura, gestisce l apertura del cancello, nel caso vengono utilizzate due ante, il sistema posticipa l attivazione 3 del Motore 2, rispetto al Motore 1, inoltre per qualche secondo, inverte la marcia dei motori (colpo di ariete) al fine di garantire lo sblocco dell elettroserratura. Funzioni della Centralina Simply Door Gestione Apertura Gestione Chiusura Gestione Apertura Parziale Gestione Apertura Parziale a Meta Tempo Chiusura Automatica Tempo Marcia regolabile da 2 a 300 Secondi Tempo Posticipo Motore in Ap. e Ch. da 2 a 60 Secondi Tempo Attesa Chiusura Automatica da 2 a 300 Sec. Colpo di Ariete per lo sblocco elettroserratura Riapertura a seguito attivazione fotocellula Tempo di Marcia di riapertura autoappreso Possibilità di arrestare tutti i movimenti. Attivazione Lampeggiatore 2s prima della Marcia. La funzione di chiusura, gestisce la chiusura del cancello, nel caso in cui sono presenti due ante, l azionamento del Motore 1 viene posticipato rispetto il Motore 2, al fine di evitare la sovrapposizione delle due ante, che causerebbe la chiusura incompleta del cancello stesso. Una delle funzioni interessanti è quella dell apertura parziale, dell anta relativa al motore 1, inoltre chiudendo il ponticello J3, l apertura si aziona per metà tempo di Marcia. La chiusura automatica si attiva solo se viene ponticellato J1 e si applica, in apertura normale, apertura parziale e parziale a meta tempo di Marcia. Durante la fase di chiusura automatica, se si dovesse attivare la fotocellula, il tempo di Marcia di

5 riapertura dura lo stesso della precedente Marcia di chiusura automatica; questa funzione riduce inutili tempi di attivazione dei motori, usura di quest ultimi e sprechi di energia elettrica. Sul sistema è stato previsto anche il comando arresto di emergenza, il quale disattiva tutte le uscite, ignorando le operazione in corso dell elettronica stessa. Prima di un qualsiasi azionamento la centralina attiva per un paio di secondi il lampeggiatore, successivamente segue il movimento. Tramite i trimmer R4, R30 e R31 è possibile regolare il tempo di durata della Marcia, il tempo di ritardo dell attivazione dei motori ed il tempo di attesa della chiusura automatica, come indicato in seguito: con R4 è possibile modificare il tempo di Marcia da 2 a 300 Secondi, con R30 è possibile modificare il tempo di ritardo di attivazione di un motore sia in chiusura che in apertura da 2 a 60 Secondi, questo ritardo evita la chiusura incompleta del sistema, infine con R31, è possibile regolare il tempo di attesa per la chiusura automatica da 2 a 300 Secondi. I relè utilizzati sono a singolo scambio ed ognuno ha il compito di gestire un singolo avvolgimento del motore. Sono stati inseriti 6 LED che indicano lo stato di attivazione delle uscite, al fine di garantire il controllo costante del sistema. Grazie alla presenza di un connettore RJ45 è possibile aggiornare il firmware ed eventualmente aggiungere nuove funzioni alla centrale, questo è possibile senza rimuovere i cablaggi o qualche componente della scheda. I 3 jumper servono per abilitare alcune funzioni della centrale: J1 abilita la chiusura automatica, J3 abilita l apertura parziale con tempo di marcia dimezzato, mentre J2 configura il funzionamento dell uscita ausiliare, che può essere settato per l attivazione dell elettroserratura, se lasciato aperto, oppure per l accensione della luce cortesia, se viene chiuso. Nella scheda sono state predisposte due file di connettori, una per i dispositivi a 220V a.c., mentre la successiva per i dispositivi a bassa tensione, questa distinzione è stata fatta al fine di evitare errori di collegamento che potrebbero causare danni a cose o persone. On Board Il core della centralina è un Pic16f883 il quale ha 4K di memoria flash, l Op code è stato generato utilizzando uno dei più potenti compilatori in C. Il comando di potenza è stato affidato a relè molto robusti ed affidabili, i quali riescono a pilotare potenze fino 2400VA singolarmente. 4

6 Layout Printed Circuti Board Simply Door 5

7 Realizzazione ed Installazione La scheda è stata realizzata su supporto in vetronite a singola faccia, utilizzando la tecnica della fotoincisione, per evitare ossidazione è stata applicata la stagnatura sulle piste. Il collaudo è stato eseguito utilizzando motori da 800W. Nei test è stata posta molta attenzione sull immunità dell elettronica nei confronti dei segnali di disturbo che si possono propagare sugli ingressi, in particolare le false attivazioni degli switch di controllo e sicurezza causate da disturbi EMI, RFI oppure a causa di vibrazioni meccaniche dei contatti stessi. Nella pagina successica è visibile lo schema di collegamento di tutti i dispositivi. Il lampeggiatore utilizzato aveva al suo interno il circuito per far lampeggiare la lampada. Il Jumper J2 è stato lasciato chiuso, quindi l uscita ausiliare è stata utilizzata per accendere la luce di cortesia, invece dell elettroserratura. Con riferimento alla figura 1, i pulsanti per il comando di apertura, che hanno i contatti normalmente aperti, sono stati collegati in parallelo, mentre le due copie di fotocellule posizionate in ingresso ed in uscita dal cancello, che hanno il contatto normalmente chiuso, sono stati connessi in serie. Figura 1 Centralina Simply Door 6

8 Schema di Collegamento Simply Door 7

9 Riepilogo Componenti F.C. Apertura (Normalmente Chiuso) F.C Chiusura (Normalmente Chiuso) Fotocellula (Normalmente Chiuso) Switch di Controllo e Sensori di Sicurezza Segnala alla centralina che il cancello ha raggiunto la posizione di apertura. Segnala alla centralina che il cancello ha raggiunto la posizione di chiusura. Segnala la presenza di un oggetto in prossimità del cancello. (Se più di una collegare i contatti in Parallelo, vedi Figura 1) Pulsante Apertura (Normalmente Aperto) Pulsante Chiusura (Normalmente Aperto) Pulsante Apertura Parziale (Normalmente Aperto) Pulsante Passo/Passo (Normalmente Aperto) Pulsante di Arresto (Normalmente Chiuso) Motore 1 Motore 2 Lampeggiatore (220 V a.c.) Luce Cortesia Elettroserratura Trimmer R4 Trimmer R30 Trimmers R31 Pulsanti Avvia l apertura completa del cancello. (Se più di uno collegare in serie vedi Figura 1) Avvia la chiusura completa del cancello. (Se più di uno collegare in serie vedi Figura 1) Avvia l apertura solo del motore 1, il Tempo di Marcia viene dimezzato se J3 è chiuso. (Se più di uno collegare in serie vedi Figura 1) Ad ogni impulso inverte il senso di marcia Apertura/Chiusura. (Se più di uno collegare in serie vedi Figura 1) Arresta tutti i movimenti incondizionatamente. (Se più di uno collegare in Parallelo vedi Figura 1) Illuminatori ed Attuatori Sposta l anta 1 in apertura o in chiusura. Sposta l anta 2 in apertura o in chiusura. Segnala che il cancello è in movimento. NB: Il lampeggiatore deve avere il circuito per lampeggiare integrato. Illumina il percorso del cancello (J2 Chiuso). Blocca/Sblocca meccanicamente l apertura del cancello. (J2 Aperto) Trimmers Regolazione Regola il tempo della durata Marcia da 2 a 300 Secondi. Regola il tempo di ritardo del motore in apertura o chiusura. Tempo ritardo Motore 1 in Chiusura. Tempo ritardo Motore 2 in Apertura. Regola il tempo di attesa della chiusura automatica (J1 Chiuso). 8

10 Conclusione La scheda è un ottimo compromesso qualità/costo, con dimensioni veramente piccole, che consentono l installazione in qualsiasi contenitore. La centralina Simply Door non ha nulla da invidiare alle centraline commerciali, poichè ha tutte le funzioni necessarie per l automazione di un cancello, inoltre è sempre possibile modificare le sue funzioni in ogni momento, semplicemente aggiornando il firmware. Contatti Per Info, Opinioni e Suggerimenti inerenti al progetto, inviate la vostra al seguente indirizzo [email protected] 9