Уведомление о почтовых ящиках и гаражных воротах: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Эта инструкция основана на программе уведомления почтового ящика Johan Moberg. По сравнению с этим проектом я сделал некоторые изменения:

1. Вдали от дома не только почтовый ящик, но и гараж. Они находятся в одном месте недалеко от дороги, а дом находится примерно в 50 м от земли. Из-за очень чувствительного пульта дистанционного управления гаражом такое случалось несколько раз, гаражные ворота открывались случайно. Теперь я хотел бы точно знать, закрыта дверь в гараж или нет. Поэтому я расширяю оригинальный проект еще на один контакт - контакт ворот гаража.
2. MCU (микропроцессорный блок управления) в отправителе остается Attiny-85, что важно для низкого энергопотребления. Цифровых выводов не хватает (я не люблю использовать вывод сброса), и я решаю проблему простым аппаратным решением.
3. Индикация приемников осуществляется оптическими и акустическими сигналами. Оптические сигналы подаются светодиодами, а для акустических добавлена схема формирования песни. MCU (Microprocessor Control Unit) в отправителе изменен, и это Arduino Nano. Изначально я хотел использовать Attiny-85, но отсутствие еще одного свободного штифта было большим препятствием. Простого аппаратного решения не существует.
4. Небольшие изменения были внесены в программное обеспечение Arduino для поддержки вышеуказанных модификаций оборудования.
5. Беспроводная полудуплексная связь работает хорошо, если оба устройства (отправитель и получатель) работают. Но, если одно из обоих устройств выходит из строя (например, разряжается батарея и т. Д.), Другое устройство продолжает работать и имитирует связь (приемник). В таком случае связь прерывается даже в случае исправления ошибки на каком-либо сайте. Решение: следует создать новое сообщение. По этой причине в отправителе добавлена схема сброса с индикатором.

Описание

Проект состоит из двух частей: отправителя и получателя. Отправитель, находящийся на территории гаража, обнаруживает сигналы от контакта с почтовым ящиком и от контакта с открытой дверью гаража. Если один из этих контактов активирован, передатчик HC12 отправляет беспроводной сигнал на приемник. На приемнике отображается состояние «тревога», например, «почта пришла» или «дверь гаража открыта» миганием соответствующего светодиода и воспроизведение песни. При нажатии кнопки сброса на приемном блоке индикация может быть отменена и начинается новое состояние ожидания сигнала тревоги.

Максимальное расстояние

Коммуникационный модуль HC-12 предназначен для работы на расстоянии до 1,8 км. Но это значение является теоретическим и может быть достигнуто на открытом воздухе. Внутри здания максимальная дальность действия меньше. У меня возникли проблемы с достижением расстояния около 100 м с помощью простой струнной антенны. В этом случае оба устройства были настроены на максимальный диапазон - режим FU4 и скорость передачи 1200 бод. Один блок находился внутри здания за четырьмя толстыми стенами. С антенной SMA связь установилась, но не стабильная. В этом случае проблема была решена путем размещения приемника в помещении, ориентированном на площадку гаража (всего одна стена).

По моему опыту. Я рекомендую использовать антенны SMA с подходящим удлинителем. Этот кабель должен соответствовать разъемам на обеих сторонах (антенный разъем SMA и разъем HC-12 Ipex).

Шаг 1. Детали и инструменты

Используются следующие части:

Ссылки предназначены для менее распространенных частей.

Отправитель:

• Attiny-85, ebay
• HC-12, ebay
• Резисторы 68, 150, 1к, 10к
• Диод Schottky SR240, ebay
• Диод универсальный, 1N589 или 1N4148
• Клеммная колодка, banggood
• Антенна SMA, ebay
• Конденсаторы 1000М
• Транзистор NPN, S9013, 2N2222 или аналогичный
• Держатель батарейки AA (3 шт.) И батарейки
• Переключатель Micro C + NO + NC для сброса
• Светодиод 5мм синий
• Герконовые контакты для переключателей почты и гаражных ворот, banggood
• Магниты, banggood
• Прототип печатной платы, banggood
• Разъемы XH, banggood

Получатель:

• Ардуино-нано, Banggood
• HC-12, ebay
• Стабилизатор напряжения 7805Т
• Мелодия IC UM66
• Транзистор NPN, S9013, 2N2222 или аналогичный
• Резисторы 2х470, 10к
• Обрезной горшок 10k
• Маленький динамик
• Сброс переключателя, banggood
• Светодиод 10мм, зелено-желтый
• Диод универсальный, 1N589 или 1N4148
• Конденсатор 2х10М, 1000М
• Сетевой адаптер 220 В переменного тока на 5 В постоянного тока
• SMA антенна
• Разъем для подключения основного адаптера, banggood
• Светодиод 10мм, 2шт зеленый и желтый
• Разъемы XH, banggood

Инструменты:

• Плата Arduino-uno Rev3 для настройки HC-12 и программирования Attiny-85
• Паяльник
• Мультиметр
• Макетная плата

Шаг 2: отправитель

Схема отправителя представлена на картинке выше.

Батарейки - три штуки типа АА. Их пиковое потребление приходится на первое начало связи (около 100 мА). Постарайтесь сделать это время как можно короче. Во время ожидания потребление очень низкое (менее 1 мА), а во время тревоги потребление составляет около 40 мА на короткое время. D1 защищает цепи от перенапряжения, если батареи новые.

SW3, R1, C1 создают схему сброса. Индикация состояния после сброса - синий светодиод D4. Этот светодиод должен загореться после сброса и указывать: «отправитель готов установить соединение». Если горит синий светодиод, связь можно начать, нажав кнопку сброса на приемнике.

D2 и D3 - диоды Шоттки с низким прямым напряжением. Благодаря этим диодам в переключателе «дверь гаража открыта» используется то же программное прерывание, что и в переключателе «почта пришла». Если SW1 (почта) подключен к земле, активируется прерывание и тревога для почты. Если SW2 (гараж) подключен к земле, прерывание для почты активируется вместе с тревогой для гаража. Таким образом был решен один недостающий контакт на MCU.

Подходящая сигнализация тревоги выполняется программным обеспечением. Это аппаратное решение позволяет использовать всего одно простое прерывание.

Описание Attiny-85 и HC-12 очень хорошо сделано в упомянутых инструкциях Johan Moberg.

Шаг 3: Получатель

Приемник питается от основного источника питания от адаптера 220В переменного тока на 5В постоянного тока. Это может быть любой небольшой адаптер с выходным постоянным током около 0,3 А. Поскольку выходное напряжение адаптера зависит от выходного тока (при низком токе было напряжение около 8 В), я добавил простой стабилизатор напряжения IC1. Диод D1 понижения напряжения для HC-12.

Выход D7 Arduino Nano подключает напряжение около 4 В к генератору мелодий IC2 во время состояния тревоги. T1 усиливает сигнал на динамик. Громкость регулировалась переменным резистором R4. Я рекомендую оставить отверстие в крышке приемника для доступа к этому резистору. D5 и D6 - выходы для светодиодов аварийной сигнализации. Контакты D3, D4 подключены к HC-12 и обеспечивают последовательную связь. Вывод D2 является входом и определяет состояние переключателя «Сброс».

Переключатель сброса используется для двух функций:

1. Активируйте первое соединение. После ее нажатия должно начаться общение.
2. После того, как соединение установлено и возникла тревога, кнопка сброса может сбросить тревогу и изменить состояние приемника на "ожидание".

Светодиодная индикация следующая:

1. Оба светодиода горят постоянно. Это начальное состояние после включения приемника. Если отправитель готов - синий светодиод на отправителе горит, соединение может быть установлено с помощью кнопки сброса на получателе.
2. После установления связи оба светодиода поочередно мигают с периодом около 2 секунд.
3. В случае тревоги соответствующий светодиод мигает с периодом около 1 секунды, другой светодиод горит.

Шаг 4: Программное обеспечение

Ino-файлы Arduino с полным программным обеспечением включены в этот шаг.

Программное обеспечение отправителя должно быть загружено в MCU Attiny-85. Для программирования Attiny используйте программное обеспечение Arduino Uno и Arduino IDE на ПК. В Интернете есть множество руководств, как это сделать. Я рекомендую это программирование Attiny85. После загрузки программы в Attiny вставьте чип в разъем на плате отправителя.

Программирование Arduino Nano аналогично программированию Arduino Uno. Используйте USB-кабель и Arduino IDE с выбранной платой Nano в «Инструменты» и «Диспетчер плат». Этот процесс можно выполнить, вставив плату в макетную плату. После программирования поместите плату Nano в гнездо на плате приемника.

Оба модуля HC-12 должны иметь одинаковые параметры с Arduino Uno. Инструкции находятся в оригинальной инструкции.

Шаг 5: Оборудование и настройка

Самыми важными частями являются контакты для почты и гаражных ворот. Эти контакты размещаются внутри почтового ящика и на механической направляющей ворот гаража, в месте, до которого дверь дотягивается во время закрывания. Контакты почтового ящика состоят из геркона и неодимового магнита. Геркон крепится скотчем, внутри коробки с одной стороны отверстие для вставки букв. Магнит прикреплен к створке почты таким образом, что, приоткрыв створку, активирует переключатель. Провода подключаются к небольшому разъему XH.

Такой же контактный раствор используется для ворот гаража. В этом случае контакт также может быть создан концевым выключателем. Какой вариант выбрать - решать вам. Но есть и другие возможности: те же гаражные системы могут иметь клеммную колодку с контактами концевого выключателя внутри гаражного блока управления. В этом случае достаточно подключить провода к грамотным саморезам.

Отправитель

Детали размещаются на печатной плате прототипа, которую разрезают на меньшие размеры. На плате размещены разъемы для модуля HC-12 и Attiny-85, разъемы для подключения аккумулятора и клеммные колодки для обоих контактов сигнализации. Снаружи платы находится переключатель Reset, синий светодиод и антенна SMA. Все остальные компоненты распаяны на плате и соединены проводами в нижней части платы. Батарейный отсек и печатная плата находятся внутри пластикового корпуса. Это может быть любая пластиковая коробка нужных размеров, я использую влагозащищенную распределительную коробку. Коробка устанавливается под крышей гаража, провода проходят по пластиковым трубкам.

На фото ящика отправителя есть части, которые не являются предметом данной статьи. Я добавил еще немного электроники в коробку.

Получатель

Компоненты ствольной коробки можно было разместить в любом универсальном ящике. Я использовал пластиковую коробку от старого беспроводного дверного звонка. Детали снова припаиваются к печатной плате прототипа, включая оба светодиода. На плате припаяны гнезда для MCU и модуля HC-12, а на плате распаяны штекерные разъемы для динамика, кнопки сброса и напряжения питания. В передней крышке сделаны отверстия для светодиодов, в верхней части - для кнопки Reset и антенны.

Параметр

Как написал автор оригинального проекта, существует множество причин, которые могут помешать успешному общению между отправителем и получателем. Прежде всего, дважды проверьте подключение проводов и пайку. Если все в порядке, попробуйте установить связь с обоими устройствами, расположенными на столе рядом. Если есть проблемы, проверьте модули HC-12 в простой схеме с ардуино, на двух макетах. Используйте инструкции по очень хорошей статье о модуле: Связь на большие расстояния Существует простой программный мессенджер HC-12. Загрузите одно и то же программное обеспечение на Arduino и проверьте связь. Если все в порядке, оба модуля в порядке.

В качестве следующего шага попробуйте расширить arduino uno с помощью HC-12 на макетной плате на все компоненты для отправителя и получателя и запрограммировать оба arduinos. В этом случае проверьте контакты Arduino uno по сравнению с Attiny-85 и Nano в ino-файлах и при необходимости измените номера контактов. По этой причине я добавил внутрь ino файлов соответствующие выводы Arduino в строках примечаний. Если проблема не исчезнет, попробуйте найти ошибку в программировании, используя аппаратный последовательный порт. Таким образом, вы можете вводить данные в некоторые критические точки программы, проверять сообщения и просматривать их на последовательном мониторе. Вы можете видеть, какие части программы выполнены, а какие нет. Смоделируйте переключатели для почты и гаража, прикоснувшись к проводам. После решения проблемы замените задние платы на микроконтроллеры (Attiny и Nano).

Первое общение между блоками должно производиться на столе. Если все в порядке, установите блоки на место и проверьте еще раз.

Спасибо за чтение и удачи.