Oznamovač poštovních schránek a garážových vrat: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Tento návod je založen na oznamovači poštovní schránky Johana Moberga. Ve srovnání s tímto projektem jsem provedl několik změn:

1. Daleko od mého domu je nejen poštovní schránka, ale také garáž. Jsou na jednom místě v blízkosti silnice a dům se nachází asi 50 m uvnitř pozemku. Kvůli velmi citlivému dálkovému ovladači garáže se to několikrát stalo, že garážová vrata byla omylem otevřena. Nyní bych chtěl přesně vědět, zda jsou dveře v garáži zavřené nebo ne. Proto rozšiřuji původní projekt o jeden další kontakt, kontakt garážových vrat.
2. MCU (mikroprocesorová řídicí jednotka) v vysílači zůstává Attiny-85, což je důležité pro nízkou spotřebu energie. Digitálních pinů není dost (nerad používám Reset pin) a problém řeším jednoduchým hardwarovým řešením.
3. Indikace přijímačů se provádí optickými a akustickými signály. Optické signály jsou vytvářeny LED diodami a pro akustické je přidána píseň produkující obvod. MCU (mikroprocesorová řídicí jednotka) v odesílateli se změnila a je to Arduino Nano. Původně bych chtěl použít Attiny-85, ale nedostatek dalšího volného pinu byl velkou překážkou. Neexistuje žádné jednoduché hardwarové řešení.
4. V softwaru Arduino byly provedeny malé změny, aby byla zachována výše hardwarová úprava.
5. Bezdrátová poloduplexní komunikace funguje dobře, pokud fungují obě jednotky (odesílatel i přijímač). Pokud ale jedna z obou jednotek selže (například vybitá baterie atd.), Další jednotka pokračuje v chodu a předstírá komunikaci (přijímač). V takovém případě je komunikace přerušena, i když je na jakémkoli webu opravena chyba. Řešení: měla by být vytvořena nová komunikace. Z tohoto důvodu je v vysílači přidán resetovací obvod s indikátorem.

Popis

Projekt se skládá ze dvou částí: odesílatele a příjemce. Odesílatel umístěný v místě garáže detekuje signály z kontaktu schránky a kontaktu garážových vrat. Pokud je aktivován jeden z těchto kontaktů, vysílá vysílač HC12 bezdrátový signál do přijímače. Na přijímači je indikován stav „alarm“, například „dorazila pošta“nebo „otevřená garážová vrata“blikáním příslušné LED a přehrávané skladby. Resetováním tlačítka na přijímací jednotce by mohla být indikace zrušena a spustí se nový stav čekání na poplach.

Maximální vzdálenost

Komunikační modul HC-12 je určen pro vzdálenost až 1,8 km. Ale tato hodnota je teoretická a mohla by být dosažena pod širým nebem. Maximální dosah uvnitř budovy je kratší. Měl jsem problém dosáhnout vzdálenosti asi 100 metrů jednoduchou strunovou anténou. V tomto případě byly obě jednotky nastaveny na maximální rozsah - režim FU4 a 1200 baud rate. Jedna jednotka byla uvnitř budovy, za 4 silnými zdmi. Díky SMA bylo navázáno připojení antény, ale nebylo stabilní. V tomto případě byl problém vyřešen umístěním přijímací jednotky do místnosti orientované na místo garáže (pouze jedna stěna).

Podle mých zkušeností. Doporučuji používat antény SMA se správným prodlužovacím kabelem. Tento kabel by měl odpovídat konektorům na obou stranách (konektor antény SMA a konektor HC-12 Ipex).

Krok 1: Díly a nástroje

Jsou použity následující díly:

Pro méně běžné části jsou k dispozici odkazy.

Odesílatel:

• Attiny-85, ebay
• HC-12, ebay
• Rezistory 68, 150, 1k, 10k
• Dioda Schottky SR240, ebay
• Dioda univerzální, 1N589 nebo 1N4148
• Svorkovnice, paráda
• SMA anténa, ebay
• Kondenzátory 1000M
• Tranzistor NPN, S9013, 2N2222 nebo podobný
• Držák baterií AA (3 kusy) a baterie
• Přepněte Micro C + NO + NC na Reset
• LED 5mm modrá
• Jazýčkové kontakty pro spínače pošty a garážových vrat, paráda
• Magnety, paráda
• Prototyp PCB, banggood
• Konektory XH, banggood

Přijímač:

• Arduino-nano, paráda
• HC-12, ebay
• Stabilizátor napětí 7805T
• Melody IC UM66
• Tranzistor NPN, S9013, 2N2222 nebo podobný
• Rezistory 2x470, 10k
• Ořízněte hrnec 10k
• Malý reproduktor
• Přepněte reset, banggood
• LED 10 mm, zelená a žlutá
• Dioda univerzální, 1N589 nebo 1N4148
• Kondenzátor 2x10M, 1000M
• Hlavní adaptér 220V AC na 5V DC
• SMA anténa
• Konektor jack pro hlavní adaptér, banggood
• LED 10mm, 2ks zelená a žlutá
• Konektory XH, banggood

Nástroje:

• Deska Arduino-uno Rev3 pro nastavení HC-12 a programování Attiny-85
• Páječka
• Multimetr
• Prkénko

Krok 2: Odesílatel

Schéma odesílatele je na obrázku výše.

Baterie jsou tři kusy typu AA. Jejich špičková spotřeba je během první zahájené komunikace (asi 100 mA). Zkuste tento čas co nejvíce zkrátit. Během čekací doby je spotřeba velmi nízká (méně než 1 mA) a během alarmu je spotřeba asi 40 mA na krátkou dobu. D1 chrání obvody před přepětím, pokud jsou baterie nové.

SW3, R1, C1 vytváří resetovací obvod. Indikace stavu po resetu je modrá LED D4. Tato LED dioda se musí po resetu rozsvítit a indikovat: „odesílatel je připraven navázat spojení“. Pokud svítí modrá LED, komunikaci lze zahájit stisknutím tlačítka Reset na přijímači.

D2 a D3 jsou Schottkyho diody s nízkým dopředným napětím. Kvůli těmto diodám používá přepínač „garážová vrata otevřená“stejné softwarové přerušení jako přepínač „dorazila pošta“. Pokud je SW1 (pošta) připojen k zemi, aktivuje se přerušení a alarm pro poštu. Pokud je SW2 (garáž) připojen k zemi, aktivuje se přerušení pošty společně s alarmem pro garáž. Tímto způsobem byl vyřešen jeden chybějící pin na MCU.

Vhodnou signalizaci alarmu provádí software. Toto hardwarové řešení umožňuje použít pouze jedno jednoduché přerušení.

Popis Attiny-85 a HC-12 je velmi dobře zpracován uvnitř zmíněných instrukcí Johan Moberg.

Krok 3: Přijímač

Přijímač je napájen z hlavního napájení adaptérem 220V AC na 5V DC. Může to být jakýkoli malý adaptér s DC výstupním proudem asi 0,3A. Protože výstupní napětí adaptéru závisí na výstupním proudu (bylo napětí asi 8 V s nízkým proudem), přidal jsem jednoduchý stabilizátor napětí IC1. Snížení napětí diody D1 pro HC-12.

Arduino Nano výstup D7 připojuje napětí přibližně 4V ke generátoru melodií IC2 během poplachového stavu. T1 zesiluje signál do reproduktoru. Hlasitost lze nastavit pomocí variabilního odporu R4. Doporučuji nechat nějaký otvor v krytu přijímače pro přístup k tomuto rezistoru. D5 a D6 jsou výstupy pro poplachové diody. Piny D3, D4 jsou připojeny k HC-12 a zajišťují sériovou komunikaci. Pin D2 je vstup a stav snímání spínače „Reset“.

Resetovací spínač se používá pro dvě funkce:

1. Aktivujte první připojení. Po jeho stisknutí by měla začít komunikace.
2. Po navázání spojení a vzniku alarmu může tlačítko Reset resetovat alarm a změnit stav přijímače na „čekání“.

LED indikace je následující:

1. Obě diody svítí a trvale svítí. Toto je počáteční stav po zapnutí přijímače. Pokud je odesílatel připraven - modrá LED dioda na vysílači svítí, připojení lze navázat tlačítkem Reset na přijímači.
2. Po navázání spojení obě diody střídavě blikají přibližně po dobu 2 sekund.
3. V případě alarmu bliká odpovídající LED dioda po dobu přibližně 1 sekundy, druhá LED je tmavá.

Krok 4: Software

V tomto kroku jsou zahrnuty soubory Arduino ino s kompletním softwarem.

Software pro odesílatele by měl být načten do MCU Attiny-85. Pro programování Attiny použijte software Arduino Uno a Arduino IDE na PC. Na internetu je mnoho návodů, jak na to. Doporučuji toto Attiny85 Programming. Po načtení programu do Attiny vložte čip do zásuvky na desce s plošnými spoji Sender.

Programování Arduino Nano je stejné jako programování Arduino Uno. Použijte USB kabel a Arduino IDE s vybranou deskou Nano v „Nástroje“a „Správce desek“. Tento proces lze provést s deskou vloženou na prkénko. Po naprogramování umístěte desku Nano do zásuvky na desce přijímače.

Obě jednotky HC-12 by měly být nastaveny na stejné parametry jako u Arduino Uno. Pokyny jsou v původních pokynech.

Krok 5: Hardware a nastavení

Nejdůležitější částí jsou kontakty pro poštu a garážová vrata. Tyto kontakty jsou umístěny uvnitř poštovní schránky a na mechanické dráze garážových vrat, v místě, ke kterému se vrata dostanou, během zavírání. Kontakt schránky se skládá z jazýčkového spínače a neodymového magnetu. Jazýčkový spínač je připevněn lepicí páskou, uvnitř krabice na jedné straně otvoru pro vkládání písmen. Magnet je připevněn k chlopni pošty takovým způsobem, že částečně otevřená klapka aktivuje spínač. Vodiče jsou připojeny k malému konektoru XH.

Stejné kontaktní řešení se používá pro garážová vrata. V tomto případě může být kontakt vytvořen také koncovým spínačem. Je jen na vás, kterou variantu zvolíte. Existuje však několik dalších možností: Stejné garážové systémy mohou mít svorkovnici s kontakty koncových spínačů uvnitř ovládací skříně garáže. V takovém případě stačí připojit vodiče k příslušným šroubům.

Odesílatel

Díly jsou umístěny na prototyp DPS, který je oříznut na menší velikost. Na desce jsou umístěny zásuvky pro modul HC-12 a pro Attiny-85, konektory pro baterii a svorkovnice pro oba poplachové kontakty. Mimo desku je umístěn resetovací spínač, modrá LED a SMA anténa. Všechny ostatní součásti jsou na desce plošných spojů pájeny a spojeny vodiči ve spodní části desky. Držák baterie a deska plošných spojů jsou namontovány uvnitř plastového boxu. Může to být jakýkoli plastový box správných rozměrů, používám spojovací box odolný proti vlhkosti. Box je namontován pod střechu garáže a dráty jsou vedeny plastovými trubkami.

Na fotografii krabičky odesílatele jsou některé části, které nejsou předmětem tohoto článku. Do krabice jsem přidal další elektroniku.

Přijímač

Součásti přijímače lze umístit do jakékoli univerzální krabice. Použil jsem plastový box ze starého bezdrátového zvonku. Části jsou opět připájeny na prototypové DPS, včetně obou LED diod. Na desce jsou zásuvky pro modul MCU a HC-12 a na desce jsou připájeny konektory pro reproduktor, tlačítko Reset a napájecí napětí. V předním krytu jsou vytvořeny otvory pro LED diody, v horní části pro tlačítko Reset a anténu.

Nastavení

Jak napsal autor původního projektu, existuje mnoho důvodů, které mohou zabránit úspěšné komunikaci mezi odesílatelem a příjemcem. Nejprve zkontrolujte připojení drátu a pájení. Pokud je vše v pořádku, zkuste navázat komunikaci s oběma jednotkami položenými na stole vedle sebe. Pokud se vyskytnou problémy, zkontrolujte moduly HC-12 v jednoduchém obvodu s arduino, na dvou prkénkách. Použijte pokyny podle velmi dobrého článku o modulu: Komunikace na dlouhou vzdálenost Existuje jednoduchý software HC-12 messenger. Načtěte stejný software do arduina a zkontrolujte komunikaci. Pokud je to v pořádku, oba moduly jsou dobré.

Jako další krok zkuste rozšířit arduino uno s HC-12 na prkénko na všechny komponenty pro odesílatele a přijímače a naprogramujte oba arduino. V tomto případě zkontrolujte piny arduino uno ve srovnání s Attiny-85 a Nano v souborech ino a v případě potřeby změňte čísla pinů. Z tohoto důvodu jsem do řádků poznámek přidal do souborů ino odpovídající arduino piny. Pokud problém přetrvává, zkuste pomocí programového hardwaru najít chybu v programování. Tímto způsobem můžete zadat některé kritické body programu, zkontrolovat zprávy a zobrazit je v sériovém monitoru. Můžete vidět, které části programu jsou dokončeny a které ne. Dotykem vodičů simulujte přepínače pro poštu a garáž. Po vyřešení problému vyměňte zadní desky za MCU (Attiny a Nano).

První komunikace mezi jednotkami by měla probíhat na stole. Pokud je vše v pořádku, namontujte jednotky na místo a znovu zkontrolujte.

Děkuji za přečtení a hodně štěstí.