Птица на черешне

2021-08-19

Поедание ранней черешни, очень сладкой и крупной нашими пернатыми друзьями, удручает наших садоводов-любителей. Чего они только не делают чтобы спасти ранний урожай этой прекрасной ягоды, изготавливают чучела, газовые пушки, трещотки, сетки и многое другое, о чём свидетельствуют многочисленные публикации их опыта в интернете. Я также предпринял попытку внести свой скромный вклад в великую борьбу с пернатыми воришками нашего урожая.

Предисловие.

Смотри, смотри, крикнул Николаевич, показывая пальцем из беседки обвитой виноградной лозой в сторону плодовых деревьев. Я посмотрел и увидел огромную черешню верхушку которой обсадили серые птицы вполовину меньше взрослой вороны. Одни сидели и клевали зрелую чёрно-сизую ягоду и мне показалось, что они чувствовали себя хозяевами не только этого дерева но и всего, что окружало их. Николаевич выбежал из беседки, подбежал к кабелю лежавшему под зелёной виноградной крышей, поднял его. В его руках оказалась небольшая чёрная кнопка, он нажал её, раздался грохот и треск, в ветвях черешни, похожий на пулемётную стрельбу. Птицы моментально взлетели серым облаком и исчезли в голубом пространстве. - Вот это да! – Только оставалось произнести мне с удивлением вглядываясь в зелёную листву черешни, надеясь увидеть что-то наподобие пулемёта. Подойдя к дереву, Николаевич показал мне свой «пулемёт» Рис. 1, Рис. 2.

«Пулемёт» Николаевича

• «Пулемёт» оказался трещоткой состоящей из нескольких элементов:
• Большой ржавой банки с прямоугольным полу вырезом загнутым внутрь с отверстием в верхней крышке банки.
• В отверстие вставлена ось однофазного электродвигателя, дополнительно закреплённого несколькими болтами к верхней крышке банки.
• К оси двигателя, внутри банки, прикреплён металлический тросик, на конце которого находится шарикоподшипник, хотя может быть и гайка, железный гвоздь или любой другой металлический предмет.
• Против дождя и утренней росы двигатель обмотан несколькими слоями изоленты.
• Трещотка крепится на шесте закреплённом в 2-х местах:
  • Проволокой к стволу (ветке) дерева – верхняя точка крепления.
  • Нижний конец шеста зарывается в земле – нижняя точка крепления.
• Подведение ~220 В к двигателю по 2-м белым проводникам скреплённых изолентой Рис.2.
• Конец кабеля включается через вилку ~ 220 к розетке находящейся в десятке метров в беседке.

Рис. 1

Рис. 2

• В разрыв одной жилы кабеля включается кнопочный выключатель. При его нажатии в двигатель идёт ток. Двигатель начинает вращаться с большой скоростью и шарик привязанный к тросику начинает колотить по прямоугольному полу вырезу создавая мощное звуковое поле в десятки децибел.

На мой вопрос, почему полу вырез дефектный в верхней части, см.Рис.2, был дан ответ, что шарик при вращении разбивает метал полу выреза банки и требуется усиление данного элемента дополнительным куском металла. Теребя мочку правого уха Николаевич задумчиво произнёс: - Есть одна проблема в этой системе - постоянное наблюдение, что сложно. Если бы она автоматически запускалась. Ты можешь что-то сварганить ? -

Техническое совещание.

После небольшого технического совещания за стаканом домашнего виноградного вина договорились:

1. Прибор «Выгоняем Пернатых Воришек» (ВПВ) должен находиться во включённом состоянии в светлое время суток, ночью отключается, либо находится в состоянии ожидания команды на выполнение задания.

2. Питание прибора от сети ~220 В. Для обеспечения низковольтным питанием внутренних устройств ВПВ должен служить индивидуальный блок питания с гальваническим разделением от ~220 вольт.

3. Время включения (импульс на подачу питания на трещотку) ВПВ должно находится в диапазоне от 1 сек до 15 сек. Время паузы (отсутствия импульса питания на трещотку) должно находится в диапазоне от 1 мин до 15 мин.

4. Вольтаж импульса подаваемого на трещотку ~220В.

5. Программирование длительностей импульса/паузы – независимо друг от друга посредством кнопок на лицевой панели ВПВ и управляющей схемы внутри прибора.

6. При подаче питания ВПВ находится в режиме ожидания задания формируемого кнопками MIN++ (инкремент минуты) и SEK++ (инкремент секунды) на лицевой панели ВПВ.

7. Состояние задания фиксируется светодиодами расположенными на лицевой панели ВПВ.

8. По окончании формирования задания и нажатия кнопки «Пуск» начинается выполнение задания с паузы, сопровождаемой миганием светодиода «MIG» с периодом в 1 сек.

9. По окончании паузы мигание светодиода «Пауза» прекращается и выдаётся команда на включение трещотки на время запрограммированного в задании.

10. Для редактирования задания служит кнопка RS при нажатии которой происходит сброс задания и ВПВ входит в режим «Ожидания».

11. ВПВ работает в циклическом режиме, пауза/ипульс/…пауза/ипульс… до выключения питания или нажатия кнопки RS.

12. При нажатии кнопки «Ручной Пуск Трещотки» (RPT) включается трещотка на время определяемого временем нажатия на кнопку. При отпускании RPT ВПВ входит в заранее заданный циклический режим.

Описание работы ВПВ.

На Рис. 3 показана установка ВПВ в беседке дачи.

Красные 4-е светодиода отображают задание длительности паузы в минутах. Кнопка М++ производит инкремент кода минут при единичном нажатии М++. Старший разряд кода обозначен как М3, младший М0. Справа жёлтые 4-е светодиода отображают задание длительности импульса в секундах. Кнопка S++ производит инкремент кода секунд при единичном нажатии кнопки S++. Старший разряд кода обозначен как S3, младший S0. При нажатии кнопки PSK, расположенной посредине между M++ и S++, выдаётся команда на выполнение задания. Задание начинается с паузы, подтверждаемое миганием светодиода MIG. При нажатии на кнопку RPT, расположенной под кнопкой PSK, производится ручной пуск трещотки. Обнуление задания производится кнопкой RS, расположенной под кнопкой RPT посредине краткой инструкции пользователя . Внизу лицевой панели расположена краткая инструкция и пример формирования задания. Силовые кабели питания (~220В) и подачи напряжения на трещотку («Трещет.») внизу панели.

Рис. 3

Структурная схема ВПВ.

На Рис. 4 представлена структурная схема ВПВ для защиты для 2-х деревьев. При подаче питания ~220В через Ш1-1 и Ш1-2 через предохранитель 5А напряжение попадает на автономный блок питания +5В для схемы управления. Подача напряжения для трещотки используется фаза с предохранителем Ш1.3 идущая напрямую а ноль подходит к высоковольтному ключу. Схема управления воздействует на силовой ключ открывая/закрывая его в режиме пауза/импульс. При открытом ключе напряжение поступает на 2 двигателя заставляя их работать и создавать мощное звуковое поле пугающее пернатых воришек.

Рис. 4

Принципиальная схема ВПВ.

На Рис. 5 принципиальная схема ВПВ.

Рис. 5

Ввиду отсутствия измерений аналоговых величин был выбран контроллер Attiny2313. Пять кнопок KN1? KN5 обеспечивают связь пользователя с ВПВ.

1. KN1 – однократное нажатие обеспечивает импульс с дребезгом по переднему и заднему фронту нулевого уровня +S, увеличивая значение некоторой переменной – задание секунд.

2. KN2 – однократное нажатие обеспечивает импульс с дребезгом по переднему и заднему фронту нулевого уровня +M, увеличивая значение некоторой переменной – задание минут.

3. KN3 – однократное нажатие обеспечивает импульс с дребезгом по переднему и заднему фронту нулевого уровня PSK – пуск на выполнение задания.

4. KN4 – однократное нажатие обеспечивает импульс с дребезгом по переднему и заднему фронту нулевого уровня RPT – ручной пуск трещотки.

5. KN5 – однократное нажатие обеспечивает импульс с дребезгом по переднему и заднему фронту нулевого уровня RS – системный сброс микроконтроллера (МК), вход в режим ожидания действий пользователя.

6. D9 с ограничительным резистором R14 обеспечивает пользователя мигающим сигналом MIG говорящим о том что трещотка выключена.

Примечание 1: Дребезг кнопок устраняется программной процедурой ликвидации дребезга (ПЛД). Неправильная ПЛД или её отсутствие порождает несколько импульсов вместо одного, что приводит к непредсказуемому изменению переменных, и делает невозможным отладку устройства.

Жёлтые светодиоды с ограничительными резисторами отображают набранные пользователем секунды длительности включения трещотки, красные светодиоды с ограничительными резисторами отображают набранные пользователем минуты длительности выключения трещотки. МК и его обвязку обеспечивает стабилизированным питанием +5В блок БП220/5 на базе адаптера для телефона, вернее его платой вмонтированной в корпус ВПВ. Для прошивки МК используется колодка SH с необходимым перечнем сигналов интерфейса SPI обеспечиваемого платой STK500 и программным обеспечением AVR Studio 4.

За управление трещоткой отвечает узел с элементами:

1. Сигнала WK

2. Резисторов R10?R13

3. Транзистора Т1

4. Микросхемы MOC3061

5. Симистора Т2 ТС112-10

Положительный уровень WK открывает транзистор Т1 обеспечивая протекание тока по цепи VC, R10, D10, внутренний светодиод MOC3061. Последний излучает фотоны падающие на затвор внутреннего фото-симистора, подготавливая его включение. Детектор нуля переменного напряжения ~220В поступающего на анод фото-симистора открывает его на несколько микросекунд, в момент прохождения волны через ноль, обеспечивая прохождение мощного импульса на управляющий электрод через весьма малое по мощности и величине в 200 Ом SMD-резистор. Микросхема MOC3061 обеспечивает гальваническое разделение силовой части и управляющей, что делает схему безопасной для эксплуатации, блокирует проникновение сильной помехи от работающего двигателя в управляющие цепи МК.

ВПВ изнутри.

На Рис.6 ВПВ изнутри.

Рис.6

Печатная плата ВПВ.

Рис.7 Печатная плата ВПВ

Рис.7

Программа

/*******************************************************

Автор Владимир Шишмаков

Date : 10.06.2021

Chip type : ATtiny2313

AVR Core Clock frequency: 4,000000 MHz

Memory model : Tiny

External RAM size : 0

Data Stack size : 32

*******************************************************/

#include <tiny2313.h>

#include <delay.h>

#define t1 delay_ms(50);

int sec=0,zad_sec=0,zad_min=0;

interrupt [TIM0_COMPA] void timer0_compa_isr(void){}

// Timer1 output compare A interrupt service routine

interrupt [TIM1_COMPA] void timer1_compa_isr(void)

{

sec++;

}

#pragma used+

void Form_Zadania(void)

{

while (PIND.4){

while (!PINA.0){t1 if(PINA.0) {zad_sec++; PORTB=(zad_sec | zad_min<<4);}}//длительность импульса

while (!PIND.3){t1 if(PIND.3){zad_min++;PORTB = (zad_min<<4 | zad_sec);}}//длительность паузы

}

}

void Mig(void)

{

PORTD.1=0; delay_ms(500); PORTD.1=1; delay_ms(500);

}

#pragma used-

void main(void)

{

DDRB=0xFF;PORTB=0;//светодиодная секция

DDRA.0=0;PORTA.0=1;//кнопка +S - добавление секунд

DDRD.3=0;PORTD.3=1;//кнопка +M - добавление минут

DDRD.4=0;PORTD.4=1;//кнопка PSK - готовность задания импульс & пауза

DDRD.2=0;PORTD.2=1;//кнопка RPT

DDRD.1=1;PORTD.1=1;//Mig_RPT - мигание при нажатии кнопки RPT, выдача команды WK

DDRA.1=1;PORTA.1=0;//Управление симистором

// Timer/Counter 1 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: 3,906 kHz

// Mode: CTC top=OCR1A

// OC1A output: Disconnected

// OC1B output: Disconnected

// Noise Canceler: Off

// Input Capture on Rising Edge

// Timer Period: 0,256 ms

// Timer1 Overflow Interrupt: Off

// Input Capture Interrupt: Off

// Compare A Match Interrupt: On

// Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=(0<<COM1A1) | (0<<COM1A0) | (0<<COM1B1) | (0<<COM1B0) | (0<<WGM11) | (0<<WGM10);

TCCR1B=(0<<ICNC1) | (1<<ICES1) | (0<<WGM13) | (1<<WGM12) | (1<<CS12) | (0<<CS11) | (1<<CS10);

TCNT1H=0x00;

TCNT1L=0x00;

ICR1H=0x00;

ICR1L=0x00;

OCR1AH=0x0F;

OCR1AL=0x42;

OCR1BH=0x00;

OCR1BL=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

TIMSK=(0<<TOIE1) | (1<<OCIE1A) | (0<<OCIE1B) | (0<<ICIE1) | (0<<OCIE0B) | (0<<TOIE0) | (1<<OCIE0A);

#asm("sei")

Form_Zadania();

sec=0;

while(1)

{

while(zad_min*60-sec)

{

PORTA.1=0;

Mig();

while(!PIND.2) PORTA.1=1;

PORTA.1=0;

}

sec=0;

while(zad_sec-sec)PORTA.1=1;

sec=0;

}

}

Автор Владимир Шишмаков, Кузнецовск, июль 2021г.