Oznamovateľ poštových schránok a garážových brán: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Tento návod je založený na upozornení schránky Johana Moberga. V porovnaní s týmto projektom som urobil niekoľko zmien:

1. Ďaleko od môjho domu je nielen schránka, ale aj garáž. Sú na jednom mieste v blízkosti cesty a dom sa nachádza asi 50 m vnútri pozemku. Vzhľadom na veľmi citlivý diaľkový ovládač garáže sa už niekoľkokrát stalo, že sa garážové dvere otvorili omylom. Teraz by som chcel presne vedieť, či sú dvere v garáži zatvorené alebo nie. Preto rozširujem pôvodný projekt o ďalší kontakt, kontakt garážovej brány.
2. MCU (mikroprocesorová riadiaca jednotka) v odosielateľovi zostáva Attiny-85, čo je dôležité pre nízku spotrebu energie. Nie je dostatok digitálnych pinov (nerád používam Reset pin) a problém riešim jednoduchým hardvérovým riešením.
3. Indikácia prijímačov sa vykonáva optickými a akustickými signálmi. Optické signály sú vedené LED diódami a pre akustické sú pridané piesne produkujúce obvod. MCU (mikroprocesorová riadiaca jednotka) v odosielateľovi sa zmenila a je to Arduino Nano. Pôvodne by som chcel použiť Attiny-85, ale nedostatok jedného voľného kolíka bol veľkou prekážkou. Neexistuje žiadne jednoduché hardvérové riešenie.
4. V softvéri Arduino boli vykonané malé zmeny, aby sa zachovali vyššie uvedené úpravy hardvéru.
5. Bezdrôtová poloduplexná komunikácia funguje dobre, ak fungujú obe jednotky (odosielateľ aj prijímač). Ak však jedna z oboch jednotiek zlyhá (napríklad slabá batéria a podobne), druhá jednotka pokračuje v prevádzke a predstiera komunikáciu (prijímač). V takom prípade sa komunikácia preruší, aj keď je chyba opravená na akomkoľvek webe. Riešenie: mala by byť vytvorená nová komunikácia. Z tohto dôvodu je v vysielači pridaný resetovací obvod s indikátorom.

Popis

Projekt pozostáva z dvoch častí: odosielateľa a príjemcu. Odosielateľ umiestnený na mieste garáže detekuje signály z kontaktu schránky a kontaktu garážovej brány. Ak je aktivovaný jeden z týchto kontaktov, vysielač HC12 vyšle bezdrôtový signál do prijímača. Na prijímači je blikaním príslušnej LED a prehrávanej piesne indikovaný stav „alarm“, napríklad „dorazila pošta“alebo „garážové dvere otvorené“. Resetom tlačidla na prijímacej jednotke by sa mohla indikácia zrušiť a spustiť nový stav čakania na alarm.

Maximálna vzdialenosť

Komunikačný modul HC-12 je určený na vzdialenosť 1,8 km. Táto hodnota je však teoretická a dá sa dosiahnuť pod holým nebom. Maximálny dosah vo vnútri budovy je kratší. Mal som problém dosiahnuť vzdialenosť asi 100 metrov s jednoduchou strunovou anténou. V tomto prípade boli obe jednotky nastavené na maximálny rozsah - režim FU4 a 1200 baud rate. Jedna jednotka bola vo vnútri budovy, za 4 hrubými múrmi. Pripojenie antény SMA bolo nadviazané, ale nie stabilné. V tomto prípade bol problém vyriešený umiestnením prijímacej jednotky do miestnosti orientovanej na miesto garáže (iba jedna stena).

Podľa mojich skúseností. Odporúčam používať antény SMA so správnym predlžovacím káblom. Tento kábel by mal zodpovedať konektorom na oboch stranách (konektor antény SMA a konektor HC-12 Ipex).

Krok 1: Diely a nástroje

Používajú sa nasledujúce diely:

Odkazy sú poskytnuté pre menej bežné časti.

Odosielateľ:

• Attiny-85, ebay
• HC-12, ebay
• Rezistory 68, 150, 1k, 10k
• Dioda Schottky SR240, ebay
• Univerzálna dióda, 1N589 alebo 1N4148
• Svorkovnica, paráda
• Anténa SMA, ebay
• Kondenzátory 1 000 m
• Tranzistor NPN, S9013, 2N2222 alebo podobný
• Držiak batérie AA (3 kusy) a batérie
• Prepnite Micro C + NO + NC na reset
• LED 5 mm modrá
• Jazýčkové kontakty pre spínače pošty a garážových brán, dobré
• Magnety, paráda
• Prototyp PCB, banggood
• Konektory XH, dobré

Prijímač:

• Arduino-nano, paráda
• HC-12, ebay
• Stabilizátor napätia 7805T
• Melody IC UM66
• Tranzistor NPN, S9013, 2N2222 alebo podobný
• Rezistory 2x470, 10k
• Orezajte hrniec 10k
• Malý reproduktor
• Prepnite reset, Banggoood
• LED dióda 10 mm, zelená a žltá
• Univerzálna dióda, 1N589 alebo 1N4148
• Kondenzátor 2x10M, 1000M
• Hlavný adaptér 220V AC na 5V DC
• SMA anténa
• Konektor jack pre hlavný adaptér, dobrý
• LED dióda 10 mm, 2 ks zelenej a žltej farby
• Konektory XH, dobré

Náradie:

• Doska Arduino-uno Rev3 na nastavenie HC-12 a programovanie Attiny-85
• Spájkovačka
• Multimetr
• Breadboard

Krok 2: Odosielateľ

Schéma odosielateľa je na obrázku vyššie.

Batérie sú tri kusy typu AA. Ich maximálna spotreba je počas prvej zahájenej komunikácie (asi 100 mA). Skúste tento čas čo najviac skrátiť. Počas čakacej doby je spotreba veľmi nízka (menej ako 1 mA) a počas alarmu je spotreba asi 40 mA na krátky čas. D1 chráni obvody pred prepätím, ak sú batérie nové.

SW3, R1, C1 vytvára resetovací obvod. Indikácia stavu po resete je modrá LED dióda D4. Táto LED dióda sa musí po resete rozsvietiť a indikovať: „odosielateľ je pripravený nadviazať spojenie“. Ak svieti modrá dióda, komunikáciu je možné začať stlačením tlačidla Reset na prijímači.

D2 a D3 sú Schottkyho diódy s nízkym dopredným napätím. Vďaka týmto diódam používa spínač „garážová brána otvorená“rovnaké softvérové prerušenie ako prepínač „Prišla pošta“. Ak je SW1 (pošta) pripojený k zemi, aktivuje sa prerušenie a alarm pre poštu. Ak je SW2 (garáž) pripojený k zemi, aktivuje sa prerušenie pošty spolu s alarmom pre garáž. Týmto spôsobom bol vyriešený jeden chýbajúci pin na MCU.

Vhodnú signalizáciu alarmu vykonáva softvér. Toto hardvérové riešenie umožňuje použiť iba jedno jednoduché prerušenie.

Popis Attiny-85 a HC-12 je veľmi dobre spracovaný v spomínaných pokynoch Johan Moberg.

Krok 3: Prijímač

Prijímač je napájaný z hlavnej siete pomocou adaptéra 220V AC na 5V DC. Môže to byť akýkoľvek malý adaptér s výstupným prúdom DC asi 0,3A. Pretože výstupné napätie adaptéra závisí od výstupného prúdu (bolo napätie asi 8 V s nízkym prúdom), pridal som jednoduchý stabilizátor napätia IC1. Dióda D1 znižuje napätie pre HC-12.

Arduino Nano výstup D7 pripojí napätie asi 4V k generátoru melódií IC2 počas stavu alarmu. T1 zosilňuje signál do reproduktora. Hlasitosť je možné nastaviť pomocou variabilného odporu R4. Odporúčam nechať nejaký otvor v kryte prijímača, aby ste získali prístup k tomuto rezistoru. D5 a D6 sú výstupy pre poplachové diódy. Kolíky D3, D4 sú pripojené k HC-12 a poskytujú sériovú komunikáciu. Pin D2 je vstup a stav snímania prepínača „Reset“.

Resetovací spínač sa používa pre dve funkcie:

1. Aktivujte prvé pripojenie. Po jeho stlačení by sa mala začať komunikácia.
2. Po nadviazaní spojenia a vzniku alarmu môže tlačidlo Reset resetovať alarm a zmeniť stav prijímača na „čakanie“.

LED indikácia je nasledovná:

1. Obe LED diódy sú zapnuté a trvalo svietia. Toto je počiatočný stav po zapnutí prijímača. Ak je odosielateľ pripravený - modrá dióda na odosielateľovi svieti, pripojenie je možné nadviazať stlačením tlačidla Reset na prijímači.
2. Po nadviazaní spojenia obe LED diódy blikajú striedavo v priebehu približne 2 sekúnd.
3. V prípade alarmu príslušná LED dióda bliká približne 1 sekundu, druhá LED je tmavá.

Krok 4: Softvér

V tomto kroku sú zahrnuté súbory Arduino ino s kompletným softvérom.

Softvér pre odosielateľa by sa mal načítať do MCU Attiny-85. Na programovanie programu Attiny použite softvér Arduino Uno a Arduino IDE na počítači. Na internete je veľa návodov, ako na to. Odporúčam toto Programovanie Attiny85. Po načítaní programu do Attiny vložte čip do zásuvky na doske Sender.

Programovanie Arduino Nano je rovnaké ako programovanie Arduino Uno. Použite USB kábel a Arduino IDE s vybranou doskou Nano v „Nástroje“a „Správca dosky“. Tento postup je možné vykonať s doskou vloženou na dosku na chlieb. Po naprogramovaní umiestnite Nano dosku do zásuvky na DPS prijímača.

Obe jednotky HC-12 by mali byť nastavené na rovnaké parametre ako Arduino Uno. Pokyny sú v pôvodných pokynoch.

Krok 5: Hardvér a nastavenia

Najkritickejšími časťami sú kontakty pre poštu a garážové brány. Tieto kontakty sú umiestnené v poštovej schránke a na mechanickej dráhe garážovej brány, na mieste, kam sa dvere dostanú, počas zatvárania. Kontakt schránky sa skladá z jazýčkového spínača a neodymového magnetu. Jazýčkový spínač je upevnený lepiacou páskou, vo vnútri škatule na jednej strane otvoru na vkladanie písmen. Magnet je k poštovej chlopni pripevnený tak, že čiastočne otvorenú klapku aktivuje vypínač. Drôty sú pripojené k malému konektoru XH.

Rovnaké kontaktné riešenie sa používa aj pre garážové brány. V tomto prípade môže byť kontakt vytvorený aj koncovým spínačom. Je len na vás, ktorý variant by ste zvolili. Existuje však niekoľko ďalších možností: Rovnaké garážové systémy môžu mať svorkovnicu s kontaktmi koncových spínačov vo vnútri riadiacej skrinky v garáži. V tomto prípade stačí pripojiť vodiče k kompetentným skrutkám.

Odosielateľ

Diely sú umiestnené na prototype DPS, ktorý je narezaný na menšie rozmery. Na doske sú umiestnené zásuvky pre modul HC-12 a pre Attiny-85, konektory pre batériu a svorkovnice pre oba poplachové kontakty. Mimo dosky je umiestnený resetovací spínač, modrá LED a SMA anténa. Všetky ostatné komponenty sú na doske spájkované a prepojené vodičmi v spodnej časti dosky. Držiak batérie a DPS sú namontované v plastovom boxe. Môže to byť akákoľvek plastová skrinka správnych rozmerov, používam spojovaciu skrinku odolnú voči vlhkosti. Krabica je namontovaná pod strechou garáže a vodiče sú vedené plastovými rúrkami.

Na fotografii schránky odosielateľa sú niektoré časti, ktoré nie sú predmetom tohto článku. Do krabice som pridal ďalšiu elektroniku.

Prijímač

Komponenty prijímača môžu byť umiestnené v akejkoľvek univerzálnej krabici. Použil som plastovú škatuľu zo starého bezdrôtového zvončeka. Časti sú opäť spájkované na prototype DPS, vrátane oboch LED diód. K dispozícii sú zásuvky pre modul MCU a HC-12 a na doske spájkované konektory pre reproduktor, tlačidlo Reset a napájacie napätie. V prednom kryte sú vytvorené otvory pre LED diódy, v hornej časti pre tlačidlo Reset a anténu.

Nastavenie

Ako autor pôvodného projektu napísal, existuje mnoho dôvodov, ktoré môžu brániť úspešnej komunikácii medzi odosielateľom a príjemcom. V prvom rade dvakrát skontrolujte zapojenie drôtu a spájkovanie. Ak je všetko v poriadku, pokúste sa nadviazať komunikáciu s oboma jednotkami položenými na stole, vedľa seba. Ak sa vyskytnú problémy, skontrolujte moduly HC-12 v jednoduchom obvode s arduino, na dvoch doskách. Použite pokyny podľa veľmi dobrého článku o module: Komunikácia na diaľku Existuje jednoduchý softvér HC-12 messenger. Načítajte rovnaký softvér do arduina a skontrolujte komunikáciu. Ak je to v poriadku, oba moduly sú dobré.

Ako ďalší krok skúste rozšíriť arduino uno o HC-12 na doske, na všetky komponenty pre odosielateľa a prijímač a naprogramovať oba arduino. V tomto prípade skontrolujte piny arduino uno v porovnaní s Attiny-85 a Nano v súboroch ino a v prípade potreby zmeňte čísla pinov. Z tohto dôvodu som do riadkov s poznámkami pridal do súborov ino zodpovedajúce kolíky arduino. Ak problém pretrváva, pokúste sa nájsť chybu v programovaní pomocou hardvérového radu. Týmto spôsobom môžete zadať niektoré kritické body programu, kontrolovať správy a zobrazovať ich na sériovom monitore. Môžete vidieť, ktoré časti programu sú dokončené a ktoré nie. Dotykom na drôty simulujte prepínače pre poštu a garáž. Po vyriešení problému vymeňte zadné dosky za MCU (Attiny a Nano).

Prvá komunikácia medzi jednotkami by mala byť vykonaná na stole. Ak je všetko v poriadku, namontujte jednotky na miesto a znova skontrolujte.

Ďakujem za prečítanie a prajem veľa šťastia.