Centralina elettronica cancello automatico "Simply Door"

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Progettazione Elettronica
Centralina Cancello Automatico
Simply Door
By Andrea
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Centrale Cancello Automatico “Simply Door” di Andrea
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:
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 .
Cancello con Anta Singola
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
Cancello con doppia Anta
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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.
Cancello con Anta Scorrevole 1
Componenti dell’Automatismo
Caratteristiche Elettriche
Durante lo sviluppo sono stati considerati i
seguenti componenti che automatizzano un
cancello:
Di seguito vengono elencate le principali
caratteristiche elettriche della nostra
centralina “Simply Door”:
Componenti di un cancello automatico
Caratteristiche Elettriche “Simply Door”
Alimentazione Scheda
P. Uscita di un motore
Uscita per accessori
Uscita Lampeggiatore
Fusibili di protezione n°
Fusibile di Protezione
Fusibile di Protezione
Contatto Aux
Protezione Ingresso
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
220 V a.c.
1200 VA – 800W
12 V a.c./V a.c.- 1,2 A
220 V a.c. - 50W
220 V a.c. su F/N
12 V a.c. – 1,5 A
12 V d.c. – 1,5 A
250 V a.c./10 A
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 compito dei motori è quello di muovere il
cancello in apertura o in chiusura.
Il lampeggiatore segnala l’attivazione dei
movimenti del cancello.
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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..
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
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
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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.
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Layout Printed Circuti Board “Simply Door”
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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”
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Schema di Collegamento “Simply Door”
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Riepilogo Componenti
Switch di Controllo e Sensori di Sicurezza
Fotocellula
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.
(Normalmente Chiuso)
(Se più di una collegare i contatti in Parallelo, vedi Figura 1)
F.C. Apertura
(Normalmente Chiuso)
F.C Chiusura
(Normalmente Chiuso)
Pulsanti
Pulsante Apertura
Avvia l’apertura completa del cancello.
(Normalmente Aperto)
(Se più di uno collegare in serie vedi Figura 1)
Pulsante Chiusura
Avvia la chiusura completa del cancello.
(Normalmente Aperto)
(Se più di uno collegare in serie vedi Figura 1)
Pulsante Apertura Parziale
Pulsante Passo/Passo
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.
(Normalmente Aperto)
(Se più di uno collegare in serie vedi Figura 1)
Pulsante di Arresto
Arresta tutti i movimenti incondizionatamente.
(Normalmente Chiuso)
(Se più di uno collegare in Parallelo vedi Figura 1)
(Normalmente Aperto)
Illuminatori ed Attuatori
Motore 1
Motore 2
Lampeggiatore
Sposta l’anta 1 in apertura o in chiusura.
Sposta l’anta 2 in apertura o in chiusura.
(220 V a.c.)
Segnala che il cancello è in movimento.
NB: Il lampeggiatore deve avere il circuito per lampeggiare integrato.
Luce Cortesia
Elettroserratura
Illumina il percorso del cancello (J2 Chiuso).
Blocca/Sblocca meccanicamente l’apertura del cancello.
(J2 Aperto)
Trimmers Regolazione
Trimmer R4
Trimmer R30
Trimmers R31
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).
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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
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al progetto, inviate la vostra E-mail al
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