1 - Introduzione
Questa centralina dispone di 5 uscite per lampade a filamento (pilotate da triac) con effetti a dissolvenza (denominate Alba, Giorno, Tramonto, Notte e Stelle) e da altrettante uscite ON-OFF comandate da relè (denominate Zona1, Zona2, Zona3, Zona4 e Zona5) che possono essere utilizzate per pilotare le luci delle case oppure i motori dei pastori.
Sulla parte frontale della scheda sono presenti:

• i 10 led per "visualizzare" lo stato delle dieci uscite;
• il led TIME che lampeggiando indica lo scorrere del tempo;
• il pulsante per leggere/impostare il tempo in minuti dell'intero ciclo giornata;
• il pulsante di reset ciclo.

La giornata completa è suddivisa in 4 fasi come di seguito descritto:

Il grafico seguente mostra l'andamento delle5 uscite a dissolvenza e delle altre 5 di tipo ON-OFF.

2 - Temporizzazione
Il tempo di esecuzione dell'intero ciclo (giornata) può essere variato da 1 a 15 minuti agendo su un pulsante e contando i lampeggi del led "Time". Si descrivono di seguito le istruzioni per accedere a queste funzioni:

1. Premere il pulsante e mantenerlo premuto finchè il led TIME si spegne. Gli effetti luminosi andranno in pausa (si bloccheranno);
2. Rilasciare il pulsante. Il led TIME lampeggerà un numero di volte (1..15) corrispondente al tempo in minuti impostato per l'intero ciclo;
3. Segue una pausa di 2 secondi con il led spento e due lampeggi veloci del led (fine operazione). Gli effetti riprenderanno normalmente e il led TIME lampeggerà ad indicare lo scorrere del tempo.

1. Premere il pulsante TIME e mantenerlo premuto;
2. Premere e rilasciare il pulsante RESET;
3. Contare i lampeggi del led TIME;
4. Rilasciare il pulsante TIME quando il numero dei lampeggi contati corrisponde al tempo in minuti dell'intero ciclo (giornata);
5. Segue una pausa di 2 secondi con il led spento e due lampeggi veloci del led (fine operazione). Gli effetti riprendono da inizio ciclo e il led TIME lampeggerà ad indicare lo scorrere del tempo.

Il valore del tempo in minuti corrispondente all'intero ciclo è salvata in memoria EEPROM per essere ripristinato ogni volta che si accende il circuito.

NOTA: Alla funzione "Impostazione minuti" si può accedere anche in successione da "Lettura Minuti Impostati" mantenendo premuto il pulsante TIME dopo i lampeggi di fine operazione della prima funzione.

Per ottenere una temporizzazione variabile, ciascuna fase A/G/T/N è stata suddivisa in un numero definito di passi. Variando il tempo del singolo passo si varia il tempo totale dell'intero ciclo (la giornata).
Le fasi Alba e Tramonto sono formate da 256 passi, mentre Giorno e Notte da 512 passi. Un ciclo intero (Giornata A,G,T,N) sarà formata da 1536 passi.

Le fasi Alba e Tramonto durano quindi la metà di Giorno/Notte.

Il lampeggio più o meno veloce del led TIME indica lo scorrere del tempo.

La tabella indica i tempi corrispondenti alle 15 scelte:

3 – Schema elettrico
Lo schema elettrico di questo circuito si riduce al minimo perchè è stato utilizzato un microprocessore PIC16F84 per svolgere tutte le funzioni richieste. Il tutto si riduce a:

• Un alimentatore che fornisce 12V non stabilizzati (alimentazione relè) e 5V stabilizzati (alimentazione microprocessore e fotoaccoppiatori) formato da RS1, U1, ecc.
• Un rivelatore del passaggio sullo zero della semionda alternata a 50Hz formata da U4A, un transistor darlington contenuto all'interno di U4;
• 

• 5 stadi per pilotare le lampade (dissolvenza) formati da triac e fotoaccoppiatori (OC1, TRC1, ….)
• 5 stadi per pilotare le uscite ON-OFF formati da relè (RELE1, RELE2,….)

Il microprocessore U2 (PIC16F84) completo di quarzo da 4 MHz, il "cuore" di tutto il circuito. Provvede sia alla temporizzazione che a pilotare in ritardo (rispetto allo zero) i 5 triac per generare gli effetti di dissolvenza crescente e decrescente. Per maggiori informazioni vedere il file sorgente del programma presepe4.asm.

4 – Collaudo
Prima di alimentare il circuito con tutti i circuiti integrati montati, è consigliabile effettuare un test preliminare di funzionamento:

1. Verificare "ad occhio" che non esistano corti sulle piste del circuito stampato;
2. Alimentare il circuito con 9 - 12V AC dalla moresettiera CON11 (prelevati direttamente dal trasformatore);
3. Verificare che sul catodo di D1 (e la massa) siano presenti 12 - 15V circa;
4. Verificare che sul pin 14 di U2 siano presenti 5V;
5. Cortocircuitare a massa (uno per uno) tutti i pin di uscita di U3 e U4 (darlington array ULN2003) e verificare che l'uscita e il led corrispondente si attivi. Questo si può verificare collegando una lampadina alimentata a 12V AC sulle uscite come descritto nel paragrafo "Collegamenti elettrici";
6. Inserire i due integrati U3 e U4;
7. Di nuovo verificare (una per una) che le uscite si attivino, portando 5V sui pin 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 3, 2 e 1 del microprocessore U2;
8. Verificare il funzionamento di DL11 (Led Time) cortocircuitando a massa il pin 17 di U2;
9. Verificare la presenza del segnale ad onda quadra a 100Hz sul pin 6 di U2;
10. Verificare il funzionamento dei due pulsanti P1 e P2 utilizzando un tester commutato in Ohm;
11. Inserire l'integrato microprocessore U2 (a circuito non alimentato) dopo averlo appositamente programmato con il file presepe4.hex;
12. Collegare 10 lampadine sulle uscite (magari a bassa tensione per effettuare la prova in sicurezza);
13. Alimentare il circuito;
14. Se tutto ok, il led Time dovrebbe lampeggiare e gli effetti sulle lampade dovrebbero partire con il tempo ciclo di 1 minuto (minimo).

5 – Collegamenti elettrici
Il circuito, per funzionare, necessita di una alimentazione di 9 - 12V AC 300 mA prelevata da un trasformatore. Si consiglia, anche se sono presenti carichi esterni a 12V, di utilizzare un piccolo trasformatore solo per questa funzione (separato).

Poichè sullo stampato ciascuna uscita è elettricamente isolata dalle altre (i fotoaccoppiatori e i relè svolgono questa importante funzione) si possono indifferente collegare carichi a 12, 24, 220V.

Ogni uscita a triac può essere collegata a carichi puramente resistivi (lampadine) che non assorbono più di 200W ciascuna.

Ogni uscita a relè (contatti normalmente aperto / normalmente chiuso) può essere collegata a qualsiasi tipo di carico che non assorbe più di 5A.

Di seguito sono mostrate i vari collegamenti elettrici esterni alla scheda.

Può essere valido inserire, in serie a ciascun carico, un fusibile per limitare la corrente massima e proteggere i componenti della scheda da eventuali corto-circuiti esterni.

NOTA: Per evitare di prendere scosse elettriche (quando sulle uscite sono collegati carichi a 220V), si raccomanda di non toccare i componenti interessati. Alla fine del lavoro è buona norma inserie la scheda all'interno di un mobiletto plastico.

6 – Consigli utili
Per terminare si elencano alcuni consigli utili a migliorare il progetto della centralina:

• Inserire dei fusibili in serie alle uscite per limitare la corrente massima prelevabile. Sono consigliati fusibili rapidi sulle uscite con triac e ritardati su quelle a relé;
• Montare lo stampato in un mobiletto plastico. Sulla parte frontale del mobiletto potranno essere praticati i fori per il led Time, i due pulsanti e gli altri dieci led che indicano lo stato delle uscite. Sulla parete posteriore troveranno posto le dieci prese per collegare i carichi. All'interno del mobiletto sarà contenuto anche il trasformatore 9 – 12V che alimenta la scheda;
• Qualche idea sulla scelta del colore delle lampade per gli effetti:

Scarica la documentazione completa (File: presepe4.zip)

Per contattarmi: sasa.sbarra@libero.it