Powiadomienie skrzynki pocztowej i drzwi garażowych: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Ta instrukcja jest oparta na Powiadomieniu skrzynki pocztowej Johana Moberga. W porównaniu do tego projektu dokonałem kilku zmian:

1. Daleko od mojego domu jest nie tylko skrzynka pocztowa, ale i garaż. Znajdują się w jednym miejscu blisko drogi, a dom znajduje się około 50m w głębi lądu. Z powodu bardzo czułego pilota garażowego kilka razy zdarzyło się, że brama garażowa została przypadkowo otwarta. Teraz chciałbym dokładnie wiedzieć, czy drzwi garażu są zamknięte, czy nie. Dlatego rozszerzam autorski projekt o jeszcze jeden kontakt, kontakt do bramy garażowej.
2. MCU (Microprocessor Control Unit) w nadajniku pozostaje Attiny-85, co jest ważne dla niskiego zużycia energii. Za mało pinów cyfrowych (nie lubię używać pinu Reset) i problem rozwiązuję prostym rozwiązaniem sprzętowym.
3. Sygnalizacja odbiorników odbywa się za pomocą sygnałów optycznych i akustycznych. Sygnały optyczne są generowane przez diody led, a dla akustycznego dodany jest obwód wytwarzający piosenkę. Zmieniono MCU (Microprocessor Control Unit) w nadawcy i jest to Arduino Nano. Pierwotnie chciałem użyć Attiny-85, ale brak jeszcze jednego wolnego pinu był dużą przeszkodą. Nie ma prostego rozwiązania sprzętowego.
4. Niewielkie zmiany zostały wprowadzone w oprogramowaniu Arduino, aby zachować powyższą modyfikację sprzętową.
5. Bezprzewodowa komunikacja półdupleksowa działa dobrze, jeśli działają obie jednostki (nadawca i odbiorca). Ale jeśli jedna z obu jednostek ulegnie awarii (np. słaba bateria itp.), druga jednostka kontynuuje pracę i udaje komunikację (odbiornik). W takim przypadku komunikacja zostaje przerwana, nawet jeśli błąd zostanie naprawiony w dowolnej lokalizacji. Rozwiązanie: należy stworzyć nową komunikację. Z tego powodu w nadajniku dodany jest obwód resetowania ze wskaźnikiem.

Opis

Projekt składa się z dwóch części: nadawcy i odbiorcy. Nadajnik znajdujący się na terenie garażu wykrywa sygnały ze skrzynki pocztowej i zestyku otwartej bramy garażowej. Jeżeli jeden z tych styków jest aktywny, nadajnik HC12 wysyła sygnał bezprzewodowy do odbiornika. Na odbiorniku sygnalizowany jest stan „alarm”, np. „przybyła poczta” lub „otwarte drzwi garażowe” poprzez mruganie odpowiedniej diody i odtwarzany utwór. Po naciśnięciu przycisku resetowania na odbiorniku, wskazanie może zostać anulowane i rozpocząć nowy stan oczekiwania na alarm.

Maksymalna odległość

Moduł komunikacyjny HC-12 dedykowany jest na odległość do 1,8km. Ale ta wartość jest teoretyczna i może być osiągnięta na świeżym powietrzu. Maksymalny zasięg wewnątrz budynku jest krótszy. Miałem problem z dotarciem do odległości około 100m przy pomocy prostej anteny sznurkowej. W tym przypadku obie jednostki zostały ustawione na maksymalny zasięg - tryb FU4 i prędkość 1200 bodów. Jedna jednostka znajdowała się wewnątrz budynku, za 4 grubymi ścianami. Połączenie antenowe SMA zostało nawiązane, ale nie jest stabilne. W tym przypadku problem został rozwiązany przez umieszczenie odbiornika w pomieszczeniu zorientowanym na miejsce garażu (tylko jedna ściana).

Zgodnie z moimi doświadczeniami. Polecam stosować anteny SMA z odpowiednim przedłużaczem. Ten kabel powinien pasować do złączy po obu stronach (złącze SMA anteny i złącze HC-12 Ipex).

Krok 1: Części i narzędzia

Stosowane są następujące części:

Linki są podane dla mniej popularnych części.

Nadawca:

• Attiny-85, ebay
• HC-12, ebay
• Rezystory 68, 150, 1k, 10k
• Dioda Schottky SR240, ebay
• Dioda uniwersalna, 1N589 lub 1N4148
• Blok zacisków, Banggood
• Antena SMA, ebay
• Kondensatory 1000M
• Tranzystor NPN, S9013, 2N2222 lub podobny
• Uchwyt na baterie AA (3 sztuki) i baterie
• Przełącznik Micro C + NO + NC do resetowania
• Led 5mm niebieski
• Kontaktrony do przełączników poczty i drzwi garażowych, banggood
• Magnesy, banggood
• Prototypowa płytka PCB, Banggood
• Złącza XH, Banggood

Odbiorca:

• Arduino-nano, banggood
• HC-12, ebay
• Stabilizator napięcia 7805T
• Układ scalony melodii UM66
• Tranzystor NPN, S9013, 2N2222 lub podobny
• Rezystory 2x470, 10k
• Garnek do przycinania 10k
• Mały głośnik
• Resetuj przełącznik, banggood
• Led 10mm, zielony i żółty
• Dioda uniwersalna, 1N589 lub 1N4148
• Kondensator 2x10M, 1000M
• Główny zasilacz 220V AC na 5V DC
• Antena SMA
• Złącze jack do głównego adaptera, banggood
• Led 10mm, 2szt zielony i żółty
• Złącza XH, Banggood

Narzędzia:

• Płytka Arduino-uno Rev3 do ustawiania HC-12 i programowania Attiny-85
• Lutownica
• Multimetr
• Deska do krojenia chleba

Krok 2: Nadawca

Schemat nadawcy znajduje się na obrazku powyżej.

Baterie to trzy sztuki typu AA. Ich pobór szczytowy przypada na rozpoczęcie pierwszej komunikacji (ok. 100mA). Postaraj się, aby ten czas był jak najkrótszy. W czasie oczekiwania pobór jest bardzo niski (poniżej 1mA), aw czasie alarmu pobór przez krótki czas wynosi około 40mA. D1 chroni obwody przed przepięciem, jeśli baterie są nowe.

SW3, R1, C1 tworzy obwód resetujący. Sygnalizacją stanu po resecie jest niebieska dioda D4. Dioda ta musi zaświecić się po zresetowaniu i wskazywać: "nadawca jest gotowy do nawiązania połączenia". Jeśli niebieska dioda się świeci, komunikację można rozpocząć, naciskając przycisk Reset na odbiorniku.

D2 i D3 to diody Schottky'ego o niskim napięciu przewodzenia. Z powodu tych diod przełącznik „otwarte drzwi garażowe” używa tego samego przerwania programowego, co przełącznik „poczta dotarła”. Jeśli SW1 (poczta) jest podłączony do masy, aktywowane jest przerywanie i alarm dla poczty. Jeśli SW2 (garaż) jest podłączony do masy, aktywowane jest przerwanie dla poczty wraz z alarmem dla garażu. W ten sposób rozwiązano jeden brakujący pin na MCU.

Odpowiednie wskazanie alarmu jest realizowane przez oprogramowanie. To rozwiązanie sprzętowe pozwala na użycie tylko jednego prostego przerwania.

Opis Attiny-85 i HC-12 jest bardzo dobrze wykonany we wspomnianym Johan Moberg Instructables.

Krok 3: Odbiornik

Odbiornik zasilany jest z sieci z zasilacza 220V AC na 5V DC. Może to być dowolny mały adapter o prądzie wyjściowym DC około 0,3A. Ponieważ napięcie wyjściowe przejściówki zależy od prądu wyjściowego (przy małym prądzie było napięcie około 8V), dodałem prosty stabilizator napięcia IC1. Dioda D1 obniża napięcie dla HC-12.

Wyjście Arduino Nano D7 podaje napięcie około 4V do generatora melodii IC2 w stanie alarmowym. T1 wzmacnia sygnał do głośnika. Głośność można regulować za pomocą zmiennego rezystora R4. Zalecam pozostawienie dziury w obudowie odbiornika, aby uzyskać dostęp do tego rezystora. D5 i D6 to wyjścia dla diod alarmowych. Piny D3, D4 są podłączone do HC-12 i zapewniają komunikację szeregową. Pin D2 to wejście i stan czujnika "Reset".

Przełącznik resetowania służy do dwóch funkcji:

1. Aktywuj pierwsze połączenie. Po jego naciśnięciu powinna rozpocząć się komunikacja.
2. Po nawiązaniu połączenia i wystąpieniu alarmu, przycisk Reset może zresetować alarm i zmienić stan odbiornika na "oczekiwanie".

Wskazania diody LED są następujące:

1. Obie diody są włączone i świecą na stałe. Jest to stan początkowy po włączeniu odbiornika. Jeśli nadawca jest gotowy - niebieska dioda na nadajniku jest włączona, połączenie można nawiązać za pomocą przycisku Reset na odbiorniku.
2. Po nawiązaniu połączenia obie diody migają naprzemiennie co około 2 sekundy.
3. W przypadku alarmu odpowiednia dioda miga przez około 1 sekundę, druga dioda jest ciemna.

Krok 4: Oprogramowanie

W tym kroku zawarte są pliki Arduino ino z kompletnym oprogramowaniem.

Oprogramowanie dla nadawcy należy wgrać do MCU Attiny-85. Do programowania Attiny użyj oprogramowania Arduino Uno i Arduino IDE na komputerze PC. Istnieje wiele samouczków, jak to zrobić, w Internecie. Polecam ten program Attiny85. Po załadowaniu programu do Attiny, włóż chip do gniazda na płytce drukowanej Sender.

Programowanie Arduino Nano przebiega tak samo, jak programowanie Arduino Uno. Użyj kabla USB i Arduino IDE z wybraną płytką Nano w "Narzędzia" i "Menedżer tablicy". Ten proces można wykonać z deską włożoną do deski do krojenia chleba. Po zaprogramowaniu umieść płytkę Nano w gnieździe na płytce drukowanej odbiornika.

Obie jednostki HC-12 należy ustawić na te same parametry z Arduino Uno. Instrukcje są w oryginalnych instrukcjach.

Krok 5: Sprzęt i ustawienia

Najważniejszymi częściami są kontakty do poczty i drzwi garażowych. Styki te umieszczane są wewnątrz skrzynki pocztowej oraz na torze mechanicznym bramy garażowej, w miejscu, do którego docierają drzwi podczas zamykania. Styk skrzynki pocztowej składa się z kontaktronu i magnesu neodymowego. Kontaktron montowany jest za pomocą taśmy samoprzylepnej, wewnątrz puszki z jednej strony z otworem do wprowadzania liter. Magnes jest przymocowany do klapki pocztowej w taki sposób, aby częściowo otwarta klapka aktywowała przełącznik. Przewody są podłączone do małego złącza XH.

To samo rozwiązanie stykowe jest stosowane w bramie garażowej. W tym przypadku również kontakt może zostać utworzony przez wyłącznik krańcowy. Od Ciebie zależy, który wariant zostanie wybrany. Ale jest kilka innych możliwości: te same systemy garażowe mogą mieć listwę zaciskową ze stykami wyłącznika krańcowego, wewnątrz skrzynki sterowniczej garażu. W takim przypadku wystarczy podłączyć przewody do odpowiednich śrub.

Nadawca

Części są umieszczane na prototypowej płytce drukowanej, która jest przycinana do mniejszych rozmiarów. Na płytce umieszczone są gniazda dla modułu HC-12 i Attiny-85, złącza do akumulatora oraz listwy zaciskowe dla obu styków alarmowych. Na zewnątrz płytki znajduje się przełącznik Reset, niebieska dioda LED oraz antena SMA. Wszystkie pozostałe elementy są na płytce drukowanej przylutowane i połączone przewodami w dolnej części płytki. Uchwyt baterii i PCB są zamontowane w plastikowej obudowie. Może to być dowolna plastikowa puszka o odpowiednich wymiarach, ja używam puszki przeciwwilgociowej. Skrzynka montowana jest pod dachem garażu, a przewody prowadzone są przez plastikowe rurki.

Na zdjęciu skrzynki nadawczej znajdują się fragmenty, które nie są tematem tego artykułu. Dodałem trochę więcej elektroniki w pudełku.

Odbiorca

Elementy odbiornika można było umieścić w dowolnym uniwersalnym pudełku. Użyłem plastikowego pudełka ze starego bezprzewodowego dzwonka do drzwi. Części są ponownie lutowane na prototypowej płytce drukowanej, w tym obie diody led. Na płytce znajdują się gniazda dla modułu MCU i HC-12 oraz wlutowane na płytkę złącza męskie dla głośnika, przycisku Reset i napięcia zasilania. W przedniej obudowie wykonane są otwory na diody led, w górnej części na przycisk Reset i antenę.

Ustawienie

Jak napisał autor oryginalnego projektu, jest wiele i wiele powodów, które mogą uniemożliwić pomyślną komunikację między nadawcą a odbiorcą. Przede wszystkim dokładnie sprawdź podłączenie przewodów i lutowanie. Jeśli wszystko jest w porządku, spróbuj nawiązać komunikację z obiema jednostkami ustawionymi obok siebie na stole. W przypadku problemów sprawdź moduły HC-12 w prostym układzie z arduino, na dwóch płytkach stykowych. Użyj instrukcji zgodnie z bardzo dobrym artykułem o module: Komunikacja dalekiego zasięgu Istnieje proste oprogramowanie komunikatora HC-12. Załaduj to samo oprogramowanie do obu arduino i sprawdź komunikację. Jeśli OK, oba moduły są dobre.

W następnym kroku spróbuj rozszerzyć arduino uno z HC-12 na płytce stykowej, na wszystkie komponenty dla nadawcy i odbiornika, i zaprogramuj oba arduino. W takim przypadku należy sprawdzić piny arduino uno w porównaniu do Attiny-85 i Nano w plikach ino i w razie potrzeby zmienić numery pinów. Z tego powodu dodałem w plikach ino odpowiednie piny arduino w liniach uwag. Jeśli problem będzie się powtarzał, spróbuj znaleźć błąd w programowaniu, używając sprzętowego portu szeregowego. W ten sposób możesz wprowadzać dane do niektórych krytycznych punktów programu, sprawdzać komunikaty i wyświetlać je na monitorze szeregowym. Możesz zobaczyć, które części programu są ukończone, a które nie. Symuluj przełączniki poczty i garażu, dotykając przewodów. Po rozwiązaniu problemu wymień tylne płyty na MCU (Attiny i Nano).

Pierwsza komunikacja między jednostkami powinna odbywać się na stole. Jeśli wszystko jest w porządku, zamontuj jednostki na miejscu i sprawdź ponownie.

Dzięki za przeczytanie i życzę powodzenia.