Энергоэффективная GSM-сигнализация на основе Arduino. Сборка. Прошивка. Тест.
- Цена: $2,45 + $1,55 + $1,72 + $0,36 + $1,5
- Перейти в магазин
Весна, как известно, сопровождается всевозможными обострениями и вот главное «обострение» повылазило из своих нор на улицу, дабы присвоить себе то, что ему не принадлежит. А значит тема защиты своего имущества становится, как никогда, актуальной.
На сайте уже есть несколько обзоров на самодельные GSM-сигнализации. Они конечно функциональны, однако у всех имеется общая особенность — зависимость от розетки. Если с недвижимостью, где уже подведено электричество, это не проблема, то как быть с имуществом, где розетка далеко или окрестности вовсе обесточены? Я решил пойти другим путём — собрать долгоживущий, максимально простой и независимый от сетевого питания девайс, который будет всё время отсыпаться, а при проникновении грабителей, запускаться и отзваниваться хозяину на телефон, сигнализируя простым звонком о тревоге.
1. Макетная плата односторонняя 5x7 см: гетинакс — 1.72$/10шт. или стеклотекстолит 3.53$/10шт.
*- стеклотекстолит намного качественнее гетинакса.
2. Модуль Neoway M590 — 1.55$, с антенной на текстолите — 2.25$
3. Arduino Pro Mini «RobotDyn» ATmega168PA 8MHz 3.3V — 2.45$
4. Плата контроля заряда-разряда лития — 0.36$
Добытые на развалах цивилизации:
1. Стойки для платы, выпиленные из корпусов приборов — 6шт.
2. Аккумулятор литиевый плоский 1300mAh
3. Скобы, используемые для фиксации кабеля к стене
4. Ластик канцелярский
5. Медная проволока толщиной 1.5мм
6. Приборный корпус с местного радиорынка — 1.5$
7. Пара светодиодов разного цвета (взял с VHS-плеера)
8. Антенна и кнопка с колпачком (взял с Wi-Fi роутера)
9. 4-х контактный клеммник (взял со с диммера)
10. Разъём питания (взял со старого зарядника для 18650)
11. Разъём 6-пиновый (взял с DVD-привода)
12. Жестяная банка (из-под кофе например)
Микроконтроллер: ATmega168PA
Рабочее напряжение прямое: .8 — 5.5 В
Рабочее напряжение через стабилизатор LE33: 3.3 В или 5 В (в зависимости от модели)
Рабочая температура: -40°C… 105°C
Входное напряжение: 3.35-12 В (модель 3.3 В) или 5-12 В (модель 5 В)
Цифровые Входы/Выходы: 14 (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ: 3, 5, 6, 9, 10, и 11)
Аналоговые входы: 6
Таймеры-счётчики: два 8-битных и один 16-битный
Режимы энергосбережения: 6
Постоянный ток через вход/выход: 40 мА
Флеш-память: 16 Кб (2 используются для загрузчика)
ОЗУ: 1 Кб
EEPROM: 512 байт
Ресурс записи/стирания памяти: 10,000 Flash/100,000 EEPROM
Тактовая частота: 8 МГц (модель 3.3 В) или 16 МГц (модель 5 В)
SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK)
I2C: A4 (SDA) и A5 (SCL)
UART TTL: 0 (RX) и 1 (TX)
Даташит: 48PA/88PA/168PA
Выбор пал на данную атмегу совершенно случайно. на одном форуме, где обсуждались энергоэкономичные проекты, в комментариях попался совет использовать именно 168-ю атмегу.
Однако пришлось повозится, чтобы такую плату отыскать, поскольку сплошь и рядом все лоты были завалены 328-ми атмегами на частоте 16МГц, работающими от 5В. Для моего проекта такие характеристики были избыточны и неудобны уже изначально, поиски усложнились.
В итоге набрёл на 3.3-вольтовую версию Pro Mini на Atmega 168PA на eBay, причём не простую китайскую, а под брендом RobotDyn от российского разработчика. Да, у меня тоже сначала, как и у вас, возникло зерно сомнения. А зря. Когда проект уже был собран, а AliExpress ввёл обязательную платную доставку для дешёвых товаров (после которой посылки стали теряться гораздо чаще), тo позже заказал обычную Pro Mini Atmega168 (без PA) 3.3V 8MHz. Я немного экспериментировал с режимами энергосбережения c обеими платами, прошивая в каждую специальный скетч, погружающий микроконтроллер в максимальный режим энергосбережения и вот что вышло:
1) Arduino Pro Mini «RobotDyn»: при подаче питания на стабилизатор напряжения (вывод RAW) и выпаянном светодиоде потребляемый ток составил ~250мкА
2) Arduino Pro Mini «NoName»: при подаче питания на стабилизатор напряжения (вывод RAW) и выпаянном светодиоде потребляемый ток составил ~3.92мА
— как вы поняли, разница в энергопотреблении почти в 16 раз, всё потому, что в NoName'мовской Pro Mini используется связка Atmega168+AMS1117, из которых сам МК ест всего 20мкА тока (это я проверил отдельно), всё остальное обжорство приходится на линейный преобразователь напряжения AMS1117 — даташит это только подтверждает:
В случае с платой от RobotDyn связка уже несколько иная — это Atmega168PA+LE33 — здесь применён уже другой LDO-стабилизатор, чьи характеристики в плане энергосбережения оказались более приятными:
Выпаивать я его не стал, поэтому не могу сказать, сколько Atmega168PA потребляет тока в чистом виде. В данном случае мне хватило ~250мкА при питании от нокиевского литиевого аккумулятора. Однако если выпаять AMS1117 c NoName'мовской платы, то ATmega168-я обычная, в чистом виде, как я и сказал выше, потребляет 20мкА.
Светодиоды, стоящие по питанию можно сковырнуть чем-то острым. Это не проблема. Стабилизатор выпаивал феном. Однако не у каждого есть фен и навыки работы с ним, поэтому оба вышеприведённых варианта имеют право на существование.
Частоты: EGSM900/DCS1800 Dual-band, or GSM850/1900 or Quad-band
Чувствительность: -107dBm
Максимальная мощность передачи: EGSM900 Class4(2W), DCS1800 Class1(1W)
Пиковый ток: 2А
Рабочий ток: 210мА
Ток в спящем режиме: 2.5мА
Рабочая температура: -40°C… +85°C
Рабочее напряжение: 3.3V… 4.5V (рекомендуемое 3.9V)
Протоколы: GSM/GPRS Phase2/2+, TCP/IP, FTP, UDP etc.
Интернет: GPRS CLASS 10
Даташит: M590
Самый дешёвый GSM-модуль, что можно найти на рынке, как правило б/у, выпаянный не всегда ловкими китайскими руками с оборудования. Почему не всегда ловкими? Да всё из-за выпайки феном — нередко людям эти модули приходят с закороченным плюсом и минусом, что является одной из причин их неработоспособности. Поэтому первым делом необходимо прозванивать контакты питания на короткое замыкание.
Этот модуль к тому же ещё и капризен до питания, поскольку в пике он потребляет до 2А тока, а диод, идущий в комплекте, вроде как задуман для понижения напряжения с 5В (почему и написано на самой плате 5В) до 4.2В, но судя по жалобам народа, он создаёт больше хлопот, чем пользы.
Допустим этот модуль у вас уже собран, а вместо диода впаяна перемычка, поскольку мы не собираемся подавать на него напряжение 5В, а будем питать его напрямую от литиевого аккумулятора, что укладывается в пределы допустимых напряжений 3.3-4.2В.
Надо будет его как-то ещё подключить к компьютеру, и проверить на работоспособность. Для этого случая лучше заранее прикупить себе USB-TTL-конвертер на CP2102 — посредством него мы будем общаться с модулем и платами Arduino по последовательному интерфейсу UART (USART).
Подключение показано ниже на картинке (нарисовал, как умею):
TX модема >>> RX конвертера
RX модема <<< TX конвертера
Плюс аккумулятора — Плюс модема
Минус литиевого аккумулятора объединён с GND модема и GND конвертера
Для запуска модема вывод BOOT через резистор 4.7 кОм подать на GND
Тем временем, на компьютере запустить программу Terminal v1.9b. Обратить внимание на настройки:
1) Выбрать COM-порт, к которому подключен TTL-конвертер, в моём случае это COM4, у вас может быть другой.
2) Выбрать скорость обмена данными. (Тут есть нюанс, ибо сами модули могут быть настроены под разные скорости, чаще всего 9600 бод или 115200 бод. Здесь нужно подбирать опытным путём, выбрав какую-то скорость, соединившись, и отправив команду АТ, если в ответ приходят крякозябры, то отключится, выбрать другую скорость и повторить команду. И так, пока не придёт в ответ ОК).
3) Выбрать длину пакета (в данном случае 8 бит), бит чётности отключен (none), стоп-бит (1).
4) Обязательно поставить галку +CR, и тогда к каждой посылаемой нами на модуль команде в конце будет автоматически добавляться символ переноса каретки — модуль понимает команды только с этим символом в конце.
5) Соединение, тут всё понятно, нажали и можем работать с модулем.
Если нажать на «Соединение» и после этого запустить модуль, подав BOOT через резистор 4.7К на землю, то сперва в терминале высветится надпись «MODEM:STARTUP», затем, через некоторое время надпись"+PBREADY", означающая, что была прочтена телефонная книга, несмотря на то, что она может быть пустой:
Эти и многие другие команды можно посмотреть здесь.
Позже пришлось делать ещё одно отверстие, в моём случае на букве «I», где написано «Мade In China», с краю платы.
Получилось так, что добавленный контакт, который по сути является GND, стал находится рядом c GND платы Pro Mini, и тем самым появилась возможность объединить землю GSM-модуля и Pro Mini каплей припоя (длинный вывод посередине и справа от него вывод Pro Mini) — стрелочками их отметил. Кривовато конечно вышло, зато надёжно теперь держится:
Между платами осталось некоторое пространство — в него я поместил плату контроля заряда разряда лития с предварительно выпаянным microUSB-разъёмом и припаянными проводами.
Платка входит туда очень плотно, при этом свечение светодиодов сбоку будет хорошо заметно через небольшое отверстие в корпусе.
Пришёл к мысли, что самым простым и правильным вариантом здесь будет применить стойки, которых естественно у меня не было. Однако было пару нерабочих зарядников, откуда было выпилено по одной длинной стойке с резьбой под саморезы. Каждая стойка была распилена пополам допилена напильником до примерно 9.5мм — именно при такой высоте расположенный под платой аккумулятор имеет достаточный запас, примерно в 2мм — это сделано для того, чтобы паянные контакты платы своими остриями не касались него и чтобы была возможность вложить между ними кусочек поролона для фиксации.
Что касается прикрепления платы непосредственно к корпусу, то здесь нарезал четыре полоски из банки из-под кофе, на концах которых просверлил по отверстию, затем закрепил их на тех же саморезах, которые вкручены в стойки. Ниже на фото посмотрите, как это выглядит.
Следующий этап — прикрутить пару стоек с другой стороны платы, то есть сверху, чтобы при закрытом корпусе, крышка слегка упиралась в эти стойки, создавая дополнительную фиксацию. Чуть позже, под это дело мне в руки попался корпус из-под советского пропагандистского радио (если бы он нашёлся раньше — все стойки взял бы отсюда), где нашёл парочку более-менее подходящих по высоте, но сперва я их по центру рассверлил дрелью под саморезы. Потом спилил их и также допилил напильником, убрав излишки. Тут у меня вышла одна тонкость — на фото можно заметить, что одна белая стойка прикручена к гетинаксовой плате с краю, а другая белая — непосредственно к плате модуля, т.к. с одного края плата модема полностью закрывает собой плату нижнюю, а с противоположного края — наоборот — выглядывает уже нижняя. При этом в обеих платах пришлось дополнительно рассверливать отверстия, чтобы шляпки саморезов могли свободно пройти.
Ну и наконец, осталось сделать так, чтобы плата всегда была параллельна корпусу — под это дело замечательно подошли скобы, которые применяют для фиксации проводов и кабелей на стене, гвозди из них я предварительно извлёк. Скобы хорошо цепляются к плате вогнутой стороной без каких-либо дополнительных приспособлений, единственное — справа от SIM-карты, ширина скобы оказалась избыточной и пришлось её также отшлифовать.
Все детали подгонялись на глаз и опытным путём, ниже фото всего вышесказанного:
Корпус 6-пинового разъёма немного допилил напильником, ибо его края немного выступали над корпусом. Гнездо зарядки идеально плотно упёрлось в стенку корпуса.
С другой стороны платы припаял кнопку для перезагрузки устройства и два светодиода для отладки прошивки — красный светодиод подключен к GSM-модулю, второй зелёный светодиод к 10-му выводу Pro Mini — по нему мне проще отлаживать программу.
Сперва проткнул кусочек ластика двумя проволоками с предварительно зачищенными концами, и прикинул к контактам аккумулятора, чтобы расстояние между ними совпадало,
кончики загнул, залудил паяльником, а за длинные концы чуть вытащил назад, чтобы полученные контакты оказались утоплены в ластик.
Примерка на аккумуляторе:
Закрепить контактную колодку можно канцелярской резинкой или замотать синей изолентой, что я и сделал в итоге.
Между аккумулятором и платой вложил кусочек поролона, чтобы тот не елозил потом внутри корпуса. На питание модуля я дополнительно припаял конденсатор на 2200 мкФ.
При подключенной зарядке:
Два крайних контакта я полностью освободил от болтов с прокладками, просверлил отверстия под более длинные болты, на которых весь клеммник и будет держаться на корпусе. На самом же корпусе, понятно дело, два крайних отверстия будут большими, а два посередине поменьше — в них будут продеты контакты, один из которых подключен к VCC Pro Mini, а второй контакт к пину 2.
Сверление отверстий хоть и простое на первый взгляд занятие, но всё же не менее трудоёмкое, очень легко промахнуться, поэтому делал это сначала сверлом меньшего диаметра, потом побольше.
Для тактовой кнопки я подобрал колпачок со слегка вогнутой вершиной, чтобы через узкое отверстие в корпусе по ней удобно было попасть спичкой или скрепкой.
Плата в корпусе с подключенным шлейфом USB-TTL конвертера:
Про антенну.
Антенна, как вы могли заметить по ходу обзора, постоянно менялась, так как я экспериментировал с разными самодельными антеннами. Изначально на плате модуля присутствовал круглый коаксиальный разъём, но на пятый раз его использования под внешнюю антенну он просто развалился, поэтому имейте ввиду, что он хлипкий. В итоге выдрал из старого роутера антенну на текстолите, её и припаял к плате модуля, т.к. она немного лучше ловит сеть, чем пружинка и проволока.
Ну и совсем в сборе с подключенной зарядкой выглядит так:
Принцип работы организован по внешнему прерыванию, изначально пин 2 замкнут на VCC и тем самым на выводе поддерживается логический 1, а контроллер спит. Как только контакт нарушается и на пине 2 появляется 0, микроконтроллер просыпается, опускает 3-й пин (к которому через резистор подключен BOOT модема) к земле — запускается модуль, МК периодически опрашивает модуль на готовность, и как только он поймает сеть, сразу посылает вызов на указанный в коде номер телефона хозяина. После отклонения вызова, девайс отключается, не посылая больше бесконечных вызовов, чем грешат многие китайские сигнализации.
Схема (без платы контроля заряда-разряда)
Только лишь операция прямого обращения к портам заставила заработать девайс, как и было задумано.
По энергосбережению...
Собранный девайс отработал четыре полных месяца без подзарядки и продолжает работать, хотя правильнее сказать «спать». Проверяется это простой перезагрузкой через белую кнопку. При энергопотреблении 250 мкА (через стабилизатор LE33) и аккумуляторе ~1430 mAh, хотя ладно, ввиду неновизны аккумулятора округлим до 1000mAh, получается, что девайс может отсыпаться около 5.5 месяцев без подзарядки. Если всё-таки выпаять стабилизатор, то время работы можно смело умножить в 10 раз. Но в моём случае в этом нет нужды, т.к всё равно нужно раз в три месяца тратить баланс с симки, заодно и девайс можно проверить и подзарядить.
Приведённый в обзоре пример энергосбережения — далеко не предел, т.к. судя по информации из даташита, можно понизить тактовую частоту микроконтроллера (а делается это установкой фьюзов) до 1МГц и, если подать 1.8В напряжения, то потребление опустится ниже планки 1мкА в активном режиме. Весьма недурно! Но если МК при этом будет тактироваться от внутреннего RC-генератора, то появится другая проблема — эфир UART окажется засорен мусором и ошибками, особенно если контроллер нагреть или охладить.
По доработке...
1) Обычная проволока, установленная на разрыв не совсем удобна, планирую поэкспериментировать с датчиком Холла и герконом, хотя про последний говорят, что не шибко надёжен, ибо контакты внутри него могут залипнуть.
2) Неплохо было бы добавить возможность смены «номера хозяина» без участия компьютера и перепрошивки. Это уже с EEPROM придётся поработать.
3) Попробовать прерывания от сторожевого таймера, но не просто любопытства ради, а чтобы микроконтроллер периодически просыпался сам, делал замеры напряжения аккумулятора и отправлял полученное значение по SMS, чтобы быть в курсе насколько аккумулятор разряжен.
4) Солнечная панель может и вовсе избавить от необходимости подзаряжать девайс, это будет актуально особенно для малоёмких аккумуляторов.
5) Ещё давно хотел прикупить LiFePo4 аккумуляторы, которые по отзывам нормально переносят мороз, да вот пока искал годный лот, весна уже незаметно наступила.
6) Поработать над эстетической составляющей
Какую Pro Mini купить?
Если фена нет, то Pro Mini «RobotDyn» Atmega168PA 3.3V, чем-то острым сковыриваете светодиод и имеете ~250мкА.
Если есть фен, то любую плату, выпаиваете стабилизатор и светодиод по питанию — получаете ~20мкА потребления тока.
По основной ссылке Arduino Pro Mini Atmega168PA 3.3V «RobotDyn» — закончился.
Альтернативная ссылка: Ali — 2.54$
На этом пока всё, надеюсь, обзор был интересен и полезен.
На сайте уже есть несколько обзоров на самодельные GSM-сигнализации. Они конечно функциональны, однако у всех имеется общая особенность — зависимость от розетки. Если с недвижимостью, где уже подведено электричество, это не проблема, то как быть с имуществом, где розетка далеко или окрестности вовсе обесточены? Я решил пойти другим путём — собрать долгоживущий, максимально простой и независимый от сетевого питания девайс, который будет всё время отсыпаться, а при проникновении грабителей, запускаться и отзваниваться хозяину на телефон, сигнализируя простым звонком о тревоге.
Предметы обзора
Покупные:1. Макетная плата односторонняя 5x7 см: гетинакс — 1.72$/10шт. или стеклотекстолит 3.53$/10шт.
*- стеклотекстолит намного качественнее гетинакса.
2. Модуль Neoway M590 — 1.55$, с антенной на текстолите — 2.25$
3. Arduino Pro Mini «RobotDyn» ATmega168PA 8MHz 3.3V — 2.45$
4. Плата контроля заряда-разряда лития — 0.36$
Добытые на развалах цивилизации:
1. Стойки для платы, выпиленные из корпусов приборов — 6шт.
2. Аккумулятор литиевый плоский 1300mAh
3. Скобы, используемые для фиксации кабеля к стене
4. Ластик канцелярский
5. Медная проволока толщиной 1.5мм
6. Приборный корпус с местного радиорынка — 1.5$
7. Пара светодиодов разного цвета (взял с VHS-плеера)
8. Антенна и кнопка с колпачком (взял с Wi-Fi роутера)
9. 4-х контактный клеммник (взял со с диммера)
10. Разъём питания (взял со старого зарядника для 18650)
11. Разъём 6-пиновый (взял с DVD-привода)
12. Жестяная банка (из-под кофе например)
Arduino Pro Mini «RobotDyn» Atmega 168PA 3.3V 8MHz
Технические характеристики:Микроконтроллер: ATmega168PA
Рабочее напряжение прямое: .8 — 5.5 В
Рабочее напряжение через стабилизатор LE33: 3.3 В или 5 В (в зависимости от модели)
Рабочая температура: -40°C… 105°C
Входное напряжение: 3.35-12 В (модель 3.3 В) или 5-12 В (модель 5 В)
Цифровые Входы/Выходы: 14 (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ: 3, 5, 6, 9, 10, и 11)
Аналоговые входы: 6
Таймеры-счётчики: два 8-битных и один 16-битный
Режимы энергосбережения: 6
Постоянный ток через вход/выход: 40 мА
Флеш-память: 16 Кб (2 используются для загрузчика)
ОЗУ: 1 Кб
EEPROM: 512 байт
Ресурс записи/стирания памяти: 10,000 Flash/100,000 EEPROM
Тактовая частота: 8 МГц (модель 3.3 В) или 16 МГц (модель 5 В)
SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK)
I2C: A4 (SDA) и A5 (SCL)
UART TTL: 0 (RX) и 1 (TX)
Даташит: 48PA/88PA/168PA
Выбор пал на данную атмегу совершенно случайно. на одном форуме, где обсуждались энергоэкономичные проекты, в комментариях попался совет использовать именно 168-ю атмегу.
Однако пришлось повозится, чтобы такую плату отыскать, поскольку сплошь и рядом все лоты были завалены 328-ми атмегами на частоте 16МГц, работающими от 5В. Для моего проекта такие характеристики были избыточны и неудобны уже изначально, поиски усложнились.
В итоге набрёл на 3.3-вольтовую версию Pro Mini на Atmega 168PA на eBay, причём не простую китайскую, а под брендом RobotDyn от российского разработчика. Да, у меня тоже сначала, как и у вас, возникло зерно сомнения. А зря. Когда проект уже был собран, а AliExpress ввёл обязательную платную доставку для дешёвых товаров (после которой посылки стали теряться гораздо чаще), тo позже заказал обычную Pro Mini Atmega168 (без PA) 3.3V 8MHz. Я немного экспериментировал с режимами энергосбережения c обеими платами, прошивая в каждую специальный скетч, погружающий микроконтроллер в максимальный режим энергосбережения и вот что вышло:
1) Arduino Pro Mini «RobotDyn»: при подаче питания на стабилизатор напряжения (вывод RAW) и выпаянном светодиоде потребляемый ток составил ~250мкА
2) Arduino Pro Mini «NoName»: при подаче питания на стабилизатор напряжения (вывод RAW) и выпаянном светодиоде потребляемый ток составил ~3.92мА
— как вы поняли, разница в энергопотреблении почти в 16 раз, всё потому, что в NoName'мовской Pro Mini используется связка Atmega168+AMS1117, из которых сам МК ест всего 20мкА тока (это я проверил отдельно), всё остальное обжорство приходится на линейный преобразователь напряжения AMS1117 — даташит это только подтверждает:
В случае с платой от RobotDyn связка уже несколько иная — это Atmega168PA+LE33 — здесь применён уже другой LDO-стабилизатор, чьи характеристики в плане энергосбережения оказались более приятными:
Выпаивать я его не стал, поэтому не могу сказать, сколько Atmega168PA потребляет тока в чистом виде. В данном случае мне хватило ~250мкА при питании от нокиевского литиевого аккумулятора. Однако если выпаять AMS1117 c NoName'мовской платы, то ATmega168-я обычная, в чистом виде, как я и сказал выше, потребляет 20мкА.
Светодиоды, стоящие по питанию можно сковырнуть чем-то острым. Это не проблема. Стабилизатор выпаивал феном. Однако не у каждого есть фен и навыки работы с ним, поэтому оба вышеприведённых варианта имеют право на существование.
Модуль Neoway M590E
Технические характеристики:Частоты: EGSM900/DCS1800 Dual-band, or GSM850/1900 or Quad-band
Чувствительность: -107dBm
Максимальная мощность передачи: EGSM900 Class4(2W), DCS1800 Class1(1W)
Пиковый ток: 2А
Рабочий ток: 210мА
Ток в спящем режиме: 2.5мА
Рабочая температура: -40°C… +85°C
Рабочее напряжение: 3.3V… 4.5V (рекомендуемое 3.9V)
Протоколы: GSM/GPRS Phase2/2+, TCP/IP, FTP, UDP etc.
Интернет: GPRS CLASS 10
Даташит: M590
Самый дешёвый GSM-модуль, что можно найти на рынке, как правило б/у, выпаянный не всегда ловкими китайскими руками с оборудования. Почему не всегда ловкими? Да всё из-за выпайки феном — нередко людям эти модули приходят с закороченным плюсом и минусом, что является одной из причин их неработоспособности. Поэтому первым делом необходимо прозванивать контакты питания на короткое замыкание.
Примечание. Отдельный немаловажный, на мой взгляд, момент хотелось бы отметить — эти модули могут приходить с круглым коаксиальным разъёмом под антенну, что позволяет отдельно заказать антеннку посерьёзнее и без плясок с бубном её к модулю подключить. А могут приходить и без этого разъёма. Это если говорить о самых дешёвых наборах. Если не хочется уповать на счастливую случайность, то есть наборы чуть подороже, где этот разъём присутствует + в комплекте идёт внешняя антенна на текстолитовой плате.
Этот модуль к тому же ещё и капризен до питания, поскольку в пике он потребляет до 2А тока, а диод, идущий в комплекте, вроде как задуман для понижения напряжения с 5В (почему и написано на самой плате 5В) до 4.2В, но судя по жалобам народа, он создаёт больше хлопот, чем пользы.
Допустим этот модуль у вас уже собран, а вместо диода впаяна перемычка, поскольку мы не собираемся подавать на него напряжение 5В, а будем питать его напрямую от литиевого аккумулятора, что укладывается в пределы допустимых напряжений 3.3-4.2В.
Надо будет его как-то ещё подключить к компьютеру, и проверить на работоспособность. Для этого случая лучше заранее прикупить себе USB-TTL-конвертер на CP2102 — посредством него мы будем общаться с модулем и платами Arduino по последовательному интерфейсу UART (USART).
Подключение показано ниже на картинке (нарисовал, как умею):
TX модема >>> RX конвертера
RX модема <<< TX конвертера
Плюс аккумулятора — Плюс модема
Минус литиевого аккумулятора объединён с GND модема и GND конвертера
Для запуска модема вывод BOOT через резистор 4.7 кОм подать на GND
Тем временем, на компьютере запустить программу Terminal v1.9b. Обратить внимание на настройки:
1) Выбрать COM-порт, к которому подключен TTL-конвертер, в моём случае это COM4, у вас может быть другой.
2) Выбрать скорость обмена данными. (Тут есть нюанс, ибо сами модули могут быть настроены под разные скорости, чаще всего 9600 бод или 115200 бод. Здесь нужно подбирать опытным путём, выбрав какую-то скорость, соединившись, и отправив команду АТ, если в ответ приходят крякозябры, то отключится, выбрать другую скорость и повторить команду. И так, пока не придёт в ответ ОК).
3) Выбрать длину пакета (в данном случае 8 бит), бит чётности отключен (none), стоп-бит (1).
4) Обязательно поставить галку +CR, и тогда к каждой посылаемой нами на модуль команде в конце будет автоматически добавляться символ переноса каретки — модуль понимает команды только с этим символом в конце.
5) Соединение, тут всё понятно, нажали и можем работать с модулем.
Если нажать на «Соединение» и после этого запустить модуль, подав BOOT через резистор 4.7К на землю, то сперва в терминале высветится надпись «MODEM:STARTUP», затем, через некоторое время надпись"+PBREADY", означающая, что была прочтена телефонная книга, несмотря на то, что она может быть пустой:
Под этим спойлером АТ-команды с примерами
Печатаем команду AT — в ответ модуль нам присылает нашу команду, поскольку включен режим эха, и OK:
Проверим статус модема командой AT+CPAS — в ответ опять наша команда, +CPAS: 0 и ОК.
0 — означает, что модуль готов к работе, но в зависимости от ситуации могут быть и другие цифры, например 3 – входящий звонок, 4 – в режиме соединения, 5 – спящий режим. По 1 и 2 информации не нашёл.
Изменение скорости передачи данных по UART происходит командой AT+IPR=9600 — это если нужна скорость 9600. Если какая-то другая, аналогично AT+IPR=19200 к примеру или AT+IPR=115200.
Проверим сигнал сети. AT+CSQ, в ответ приходит +CSQ: 22,1 — значение до запятой имеет диапазон 0… 31 (115… 52дБл) — это уровень сигнала, чем больше, тем лучше. Но 99 означает его отсутствие. Значение после запятой — качество сигнала 0… 7 — здесь уже наоборот, чем число меньше, тем лучше.
Отключим режим эха, отправив команду ATE0, чтобы дублирующие команды не мешались. Обратно этот режим включается командой ATE1.
Посмотреть версию прошивки AT+GETVERS
Проверим статус модема командой AT+CPAS — в ответ опять наша команда, +CPAS: 0 и ОК.
0 — означает, что модуль готов к работе, но в зависимости от ситуации могут быть и другие цифры, например 3 – входящий звонок, 4 – в режиме соединения, 5 – спящий режим. По 1 и 2 информации не нашёл.
Изменение скорости передачи данных по UART происходит командой AT+IPR=9600 — это если нужна скорость 9600. Если какая-то другая, аналогично AT+IPR=19200 к примеру или AT+IPR=115200.
Проверим сигнал сети. AT+CSQ, в ответ приходит +CSQ: 22,1 — значение до запятой имеет диапазон 0… 31 (115… 52дБл) — это уровень сигнала, чем больше, тем лучше. Но 99 означает его отсутствие. Значение после запятой — качество сигнала 0… 7 — здесь уже наоборот, чем число меньше, тем лучше.
Отключим режим эха, отправив команду ATE0, чтобы дублирующие команды не мешались. Обратно этот режим включается командой ATE1.
Посмотреть версию прошивки AT+GETVERS
Эти и многие другие команды можно посмотреть здесь.
Совмещение плат
Если Pro Mini припаять к макетной плате труда не составляет, то с GSM-модулем дело обстоит несколько сложнее, т.к. контактная гребёнка у него расположена только лишь с одной стороны и если припаять только её, то другая сторона платы останется просто висеть в воздухе. Тогда, опять же на глаз пришлось сверлить дополнительные 3 отверстия возле трёх углов на плате. Затем области вокруг каждого из отверстий были зачищены от маски. Для удобства, на беспаечную макетную плату (белую) поместил разъединённые выводы от гребёнки и, установив на них плату GSM-модуля нормально запаял:Позже пришлось делать ещё одно отверстие, в моём случае на букве «I», где написано «Мade In China», с краю платы.
Получилось так, что добавленный контакт, который по сути является GND, стал находится рядом c GND платы Pro Mini, и тем самым появилась возможность объединить землю GSM-модуля и Pro Mini каплей припоя (длинный вывод посередине и справа от него вывод Pro Mini) — стрелочками их отметил. Кривовато конечно вышло, зато надёжно теперь держится:
Между платами осталось некоторое пространство — в него я поместил плату контроля заряда разряда лития с предварительно выпаянным microUSB-разъёмом и припаянными проводами.
Платка входит туда очень плотно, при этом свечение светодиодов сбоку будет хорошо заметно через небольшое отверстие в корпусе.
Стойки для платы
Чтобы надёжно закрепить плату внутри корпуса, пришлось потратить пару дней на раздумия, как это можно реализовать. Вариант с термоклеем не рассматривался по нескольким причинам — он может отвалиться, деформироваться и самое главное — конструкция получилась бы трудно разбираемой.Пришёл к мысли, что самым простым и правильным вариантом здесь будет применить стойки, которых естественно у меня не было. Однако было пару нерабочих зарядников, откуда было выпилено по одной длинной стойке с резьбой под саморезы. Каждая стойка была распилена пополам допилена напильником до примерно 9.5мм — именно при такой высоте расположенный под платой аккумулятор имеет достаточный запас, примерно в 2мм — это сделано для того, чтобы паянные контакты платы своими остриями не касались него и чтобы была возможность вложить между ними кусочек поролона для фиксации.
Что касается прикрепления платы непосредственно к корпусу, то здесь нарезал четыре полоски из банки из-под кофе, на концах которых просверлил по отверстию, затем закрепил их на тех же саморезах, которые вкручены в стойки. Ниже на фото посмотрите, как это выглядит.
Следующий этап — прикрутить пару стоек с другой стороны платы, то есть сверху, чтобы при закрытом корпусе, крышка слегка упиралась в эти стойки, создавая дополнительную фиксацию. Чуть позже, под это дело мне в руки попался корпус из-под советского пропагандистского радио (если бы он нашёлся раньше — все стойки взял бы отсюда), где нашёл парочку более-менее подходящих по высоте, но сперва я их по центру рассверлил дрелью под саморезы. Потом спилил их и также допилил напильником, убрав излишки. Тут у меня вышла одна тонкость — на фото можно заметить, что одна белая стойка прикручена к гетинаксовой плате с краю, а другая белая — непосредственно к плате модуля, т.к. с одного края плата модема полностью закрывает собой плату нижнюю, а с противоположного края — наоборот — выглядывает уже нижняя. При этом в обеих платах пришлось дополнительно рассверливать отверстия, чтобы шляпки саморезов могли свободно пройти.
Ну и наконец, осталось сделать так, чтобы плата всегда была параллельна корпусу — под это дело замечательно подошли скобы, которые применяют для фиксации проводов и кабелей на стене, гвозди из них я предварительно извлёк. Скобы хорошо цепляются к плате вогнутой стороной без каких-либо дополнительных приспособлений, единственное — справа от SIM-карты, ширина скобы оказалась избыточной и пришлось её также отшлифовать.
Все детали подгонялись на глаз и опытным путём, ниже фото всего вышесказанного:
Разъёмы. Светодиоды. Кнопка.
Так как гребёнка у меня закончилась, пришлось с платы DVD-привода демонтировать 6-пиновый разъём, который припаял затем к Pro Mini, это для удобства перепрошивки платы. Рядом же припаял круглый разъём (нокиевский 3.5мм) для заряда лития.Корпус 6-пинового разъёма немного допилил напильником, ибо его края немного выступали над корпусом. Гнездо зарядки идеально плотно упёрлось в стенку корпуса.
С другой стороны платы припаял кнопку для перезагрузки устройства и два светодиода для отладки прошивки — красный светодиод подключен к GSM-модулю, второй зелёный светодиод к 10-му выводу Pro Mini — по нему мне проще отлаживать программу.
Доработка аккумулятора
Плоский нокиевский аккумулятор от телефонов Nokia не менее распространённый элемент, чем 18650, однако многие попросту отказываются от его использования из-за неудобства подключения контактов, которые на самом аккумуляторе утоплены вглубь. Паять их нежелательно, поэтому решено было воспользоваться способом, предложенным этими весёлыми ребятами, а именно сделать из канцелярского ластика и медной проволоки (толщиной 1.5мм) контактную колодку самому.Сперва проткнул кусочек ластика двумя проволоками с предварительно зачищенными концами, и прикинул к контактам аккумулятора, чтобы расстояние между ними совпадало,
кончики загнул, залудил паяльником, а за длинные концы чуть вытащил назад, чтобы полученные контакты оказались утоплены в ластик.
Примерка на аккумуляторе:
Закрепить контактную колодку можно канцелярской резинкой или замотать синей изолентой, что я и сделал в итоге.
Сборка.
Основная часть работы сделана, осталось всё это собрать и зафиксировать.Между аккумулятором и платой вложил кусочек поролона, чтобы тот не елозил потом внутри корпуса. На питание модуля я дополнительно припаял конденсатор на 2200 мкФ.
При подключенной зарядке:
Корпус. Внешний клеммник.
Корпус заимел на местном радиорынке примерно за 1.5$, если перевести в доллары, размером 95x60x25мм, практически с пачку сигарет. В нём я просверлил несколько отверстий. Сперва для 4-х контактного клеммника, взятого от неработающего диммера.Два крайних контакта я полностью освободил от болтов с прокладками, просверлил отверстия под более длинные болты, на которых весь клеммник и будет держаться на корпусе. На самом же корпусе, понятно дело, два крайних отверстия будут большими, а два посередине поменьше — в них будут продеты контакты, один из которых подключен к VCC Pro Mini, а второй контакт к пину 2.
Сверление отверстий хоть и простое на первый взгляд занятие, но всё же не менее трудоёмкое, очень легко промахнуться, поэтому делал это сначала сверлом меньшего диаметра, потом побольше.
Для тактовой кнопки я подобрал колпачок со слегка вогнутой вершиной, чтобы через узкое отверстие в корпусе по ней удобно было попасть спичкой или скрепкой.
Плата в корпусе с подключенным шлейфом USB-TTL конвертера:
Про антенну.
Антенна, как вы могли заметить по ходу обзора, постоянно менялась, так как я экспериментировал с разными самодельными антеннами. Изначально на плате модуля присутствовал круглый коаксиальный разъём, но на пятый раз его использования под внешнюю антенну он просто развалился, поэтому имейте ввиду, что он хлипкий. В итоге выдрал из старого роутера антенну на текстолите, её и припаял к плате модуля, т.к. она немного лучше ловит сеть, чем пружинка и проволока.
Ну и совсем в сборе с подключенной зарядкой выглядит так:
Тест. Как это работает:
Помимо тестов с антенками я проверял, как будет себя вести сигнализация на улице, в мороз -15. Для этого я просто поместил внутренности целиком в контейнер и оставлял на балконе на ночь, сигнализация при этом не стартовала, причина оказалась в общем-то очевидна — литий не любит мороз. Это подтвердилось другим тестом, где аккумулятор я оставлял дома, а плату через длинные провода выводил на улицу и оставлял так на сутки в тот же мороз — срабатывание, как ни в чём не бывало. С другой стороны было бы странно, если бы сигнализация не заработала т.к. в даташитах что на атмегу, что на модуль, что на кварц — допустимые температуры работы до -40 градусов.Принцип работы организован по внешнему прерыванию, изначально пин 2 замкнут на VCC и тем самым на выводе поддерживается логический 1, а контроллер спит. Как только контакт нарушается и на пине 2 появляется 0, микроконтроллер просыпается, опускает 3-й пин (к которому через резистор подключен BOOT модема) к земле — запускается модуль, МК периодически опрашивает модуль на готовность, и как только он поймает сеть, сразу посылает вызов на указанный в коде номер телефона хозяина. После отклонения вызова, девайс отключается, не посылая больше бесконечных вызовов, чем грешат многие китайские сигнализации.
Дополнительная информация
#include <avr/sleep.h>
#include <SoftwareSerial.h> // библиотека программного UART
SoftwareSerial gsm(7, 6); // RX(7), TX(6)
void wakeUp(){} // пустой обработчик прерывания
///////////////////////////////////////////
void gsmOFF(){ //
PORTD|=(1<<3); // ВЫКЛЮЧЕНИЕ МОДУЛЯ
_delay_ms(10); //
gsm.println("AT+CPWROFF"); // ПЕЧАТАЕМ КОМАНДУ OFF
PORTB &=~ (1<<2); // выключить LED 10
} //
//=========================================
void gsmON(){ //
PORTD|=(1<<6); // 6-му порту (TX) назначить 1
PORTD &= ~(1<<3); // ЗАПУСК МОДУЛЯ
_delay_ms(10); //
while(!gsm.find("+PBREADY")); // ждём прочтения тел. книги
PORTB |= (1<<2); // включить LED 10
_delay_ms(100); //
while(1){ //
gsm.println("AT+CREG?"); // проверяем в сети ли модуль
if (gsm.find("0,1")) break; // если сеть есть, выходим из цикла
_delay_ms(400); // проверка раз в 0,4 сек
} //
} //
///////////////////////////////////////////
//
void sleepNow(){ // функция засыпания
ADCSRA = 0x00; // отключить подсистему АЦП (экономия 140 мкА)
PORTD&=~(1<<6); // в вывод TX поставить 0
_delay_ms(100); //
set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN); // режим сна PWR_DOWN
sleep_enable(); // включение сна
attachInterrupt(0, wakeUp, LOW); // включить прерывания
sleep_mode(); //
sleep_disable(); //
detachInterrupt(0); // отключить прерывания
}
void setup(){
gsm.begin(9600); // скорость работы UART
DDRD = B01001000; // 3-й и 6-й выводы на выход
DDRB |= (1<<2); // вывод 10 на выход
gsmON(); // запуск модуля для теста
gsmOFF(); // выключаем модуль
}
void loop(){
if (!(PIND&(1<<2))){ // если на 0-ом прерывании появился 0
gsmON();
gsm.println("ATD+79xxxxxxxxx;"); // отзваниваемся, в ответ приходит OK и CONNECT
_delay_ms(100);
if (gsm.find("OK"))
while(1){ // ожидание сброса вызова
gsm.println("AT+CPAS"); // при каждой итерации опрашиваем модуль
if (gsm.find("0")) break; // если 0, то выходим из цикла while
_delay_ms(100); // проверка раз в 0,1 сек
}
for (char i=0; i<14; i++){
PORTB|=(1<<2); // LED 10 ON
_delay_ms(200);
PORTB&=~(1<<2); // LED 10 OFF
_delay_ms(200);
}
gsmOFF(); // выключить модуль
_delay_ms(10);
while(1); // блокируем программу
}
else {
sleepNow(); // укладываем контроллер спать
}
}
Схема (без платы контроля заряда-разряда)
Выводы и мысли. Планы.
Сигнализация используется на даче, работой удовлетворён, однако с дальнейшим изучением AVR, приходит всё больше идей для дальнейшей ей модификации. Ардуино с его лже-языком Wiring меня сильно расстроила, т.к. обнаружился один неприятный момент в работе. Когда я использовал функции для работы с портами digitalWrite(); или pinMode(); — то GSM-модуль почему-то очень часто зависал. Но стоило заменить их на выкрутасы вроде DDRB|=(1<<PB3); — мне стало понятно, почему Ардуино не стоит серьёзно воспринимать.Только лишь операция прямого обращения к портам заставила заработать девайс, как и было задумано.
По энергосбережению...
Собранный девайс отработал четыре полных месяца без подзарядки и продолжает работать, хотя правильнее сказать «спать». Проверяется это простой перезагрузкой через белую кнопку. При энергопотреблении 250 мкА (через стабилизатор LE33) и аккумуляторе ~1430 mAh, хотя ладно, ввиду неновизны аккумулятора округлим до 1000mAh, получается, что девайс может отсыпаться около 5.5 месяцев без подзарядки. Если всё-таки выпаять стабилизатор, то время работы можно смело умножить в 10 раз. Но в моём случае в этом нет нужды, т.к всё равно нужно раз в три месяца тратить баланс с симки, заодно и девайс можно проверить и подзарядить.
Приведённый в обзоре пример энергосбережения — далеко не предел, т.к. судя по информации из даташита, можно понизить тактовую частоту микроконтроллера (а делается это установкой фьюзов) до 1МГц и, если подать 1.8В напряжения, то потребление опустится ниже планки 1мкА в активном режиме. Весьма недурно! Но если МК при этом будет тактироваться от внутреннего RC-генератора, то появится другая проблема — эфир UART окажется засорен мусором и ошибками, особенно если контроллер нагреть или охладить.
По доработке...
1) Обычная проволока, установленная на разрыв не совсем удобна, планирую поэкспериментировать с датчиком Холла и герконом, хотя про последний говорят, что не шибко надёжен, ибо контакты внутри него могут залипнуть.
2) Неплохо было бы добавить возможность смены «номера хозяина» без участия компьютера и перепрошивки. Это уже с EEPROM придётся поработать.
3) Попробовать прерывания от сторожевого таймера, но не просто любопытства ради, а чтобы микроконтроллер периодически просыпался сам, делал замеры напряжения аккумулятора и отправлял полученное значение по SMS, чтобы быть в курсе насколько аккумулятор разряжен.
4) Солнечная панель может и вовсе избавить от необходимости подзаряжать девайс, это будет актуально особенно для малоёмких аккумуляторов.
5) Ещё давно хотел прикупить LiFePo4 аккумуляторы, которые по отзывам нормально переносят мороз, да вот пока искал годный лот, весна уже незаметно наступила.
6) Поработать над эстетической составляющей
Какую Pro Mini купить?
Если фена нет, то Pro Mini «RobotDyn» Atmega168PA 3.3V, чем-то острым сковыриваете светодиод и имеете ~250мкА.
Если есть фен, то любую плату, выпаиваете стабилизатор и светодиод по питанию — получаете ~20мкА потребления тока.
По основной ссылке Arduino Pro Mini Atmega168PA 3.3V «RobotDyn» — закончился.
Альтернативная ссылка: Ali — 2.54$
На этом пока всё, надеюсь, обзор был интересен и полезен.
Самые обсуждаемые обзоры
+48 |
3066
61
|
+36 |
1386
42
|
раньше занимался сборкой и установкой gsmсигналок квартирных
Раз «PORTD|=(1<<3);» уже не пугает, то можно освоить AVR Studio и будиться при помощи WDT. И максимальный сон в 8с не помеха — можно посчитать время и заснуть дальше, такие короткие включения на времени работы почти не отразятся. Зато можно будет периодически слать сообщения что коробочка еще жива.
Правда #define придется переделать под atmega168
Программатор удобен и полезен для прошивки голого МК, но его можно заменить Ардуиной со скетчем ArduinoISP.
А скомпиленный в Студии код можно грузить и через USB/UART и ардуинский бутлоадер при помощи xloader.russemotto.com/
Не понял про потребление 168, отличие с 328 не только в размере памяти? Или память много потребляет? Тогда 88 или 48 будут ещё экономнее?
У какого-то оператора (билайн что ли) с GSM-трекером нарывался на ситуацию, когда после нескольких месяцев без списывания денег они врубают весьма бодрый режим «сохранения номера», при котором каждый день списывают 5 руб и тем самым очень быстро обнуляют счет симки трекера.
не, к плате управления вопросов нет, вопросы к gsm модулю, с его потреблением.
это, особенно в момент связи, немалые токи потребления
У многих ОпСоСов есть шлюзы SMS<->e-mail, туда можно слать.
Но даже простая сигнализация, делающая одну попытку дозвона при срабатывании — лучше чем никакой.
Если вы говорите, что в неотапливаемом доме у вас зимой в -25 на улице — темп не падает хотя бы до -10 — я не поверю никогда в жизни.
смысл в Аккумуляторе?
Ко всему прочему, такие акумы у многих тупо валяются без дела.
PS.Обновил.
Утром доехать и пентов вызвать, по горячим следам больше шансов найти, чем через 3 месяца.
Бомжатину выгнать.
Застать на месте бригаду, методично разбирающую дачу на стройматериалы.
Но это уже гораздо сложнее реализовать. Вообще, при всём уважении к мастерству, нужно заметить, что комлектующих тут на $10, а времени и труда на все $100.
Потребление в режиме ожидания — 0, только саморазряд аккумулятора.
На питание поставить преобразователь «с чего угодно на 3.3 вольт», акк — любой, можно батарею.
Добавить только реле (ключ), чтобы при подаче питания оно это питание продолжало давать даже после размыкания шлейфа, и отключалось по команде от сигнализации, при уходе в спящий режим после дозвона.
Но если надо с нулевым потреблением — от чего-то придётся отказаться.
Хотя наверно есть электронные ключи (преобразующие обрыв шлейфа в замыкание цепи питания) с потреблением в режиме ожидания более низким, чем сигналка из обзора.
Детектиться должен обрыв, иначе такую сигналку обойти проще пареной репы.
И «защита от обхода» не всегда нужна.
Сильно не схоже? :D
Если есть — хорошо, если нет — проще сделать из пластиковой трубочки и стального шарика.
Ртути там капелька диаметром в миллиметр.
А главное — он герметичен и надежно срабатывает, в отличие от самопального датчика из стального шарика, который в гараже через месяц покроется ржавчиной и может быть сработает только если по нему молотком специально лупить.
Из-за наличия ртути — почта, теоретически, не должна пересылать (если ей сообщать правду о пересылаемом предмете)…
А пластиковую трубочку и запаять можно, герметично.
Я же пишу, если есть ртутный — хорошо, если нет — проще и быстрей сделать из шарика.
Хотя вариант с прищепкой (ниже) ещё проще.
ну как бы да, она кристализуется (замерзает) :)
просто считал, что она прилипнет к металическому стержню и не будет шевелиться, но раз производители пишут, что норм, то смысла спорить не вижу ;)
Там губки деревянной прищепки покрывали жестью от консервной банки, зачищенной шкуркой. И зажимали плоскую пуговицу с привязанной ниткой. Нитку дёрнули, пуговица вылетела, губки зажались.
Этот даже поинтереснее, чем XC6206P332MR, странно что раньше на него не натыкался
Вместо перебора ардуин сковырнули бы на китайской AMS1117 и все.
А если нет требований к быстродействию — то на более распространенной и дешевой Pro Mini 5V atmega328 можно было поменять кварц на 8МГц, а то и вообще от него избавиться (еще съэкономив энергию), переведя фьюзами на внутренний генератор (правда могут быть проблемы с UART при изменении температуры).
Уже сковырнул, но я планирую построить ещё одну сигналку, с учётом замечаний, уже без стабилизатора конечно.
А вреден он потому, что уровни входов-выходов ардуины получаются ограничены величиной 3.3в, а gsm модуль при этом работает с уровнями батареи. Скорее всего, именно в этом (а вовсе не в «глючности» языка wire) и кроются корни тех проблем, что наблюдались автором.
За обзор плюс!
Забыл ещё упомянуть — если я использую подобные аккумуляторы для своих поделок, то я удаляю встроенную плату защиты, так как в плате зарядки уже есть защита от переразряда/перезаряда. Зачем дублировать?
Ну а 1800 — эту куда ближе к антенне на 2400, сделанной «плюс-минус лапоть» по-китайски.
Потому и работает :)
Что это обозначает на практике? Решили операторские ребята сделать так, что все кто по тайм-адвансу дальше 4 единиц — не обслуживаются, и получается что? Терминал может видеть свободные слоты, но никогда не получится их использовать, если ты находишься дальше 2км от антенны. Это так, из личного опыта…
Есть мнение, что такие малопотребляющие решения лучше делать не на адруине, а на STM32 или ESP8266. Всё дело в том, что у этих чипов есть режим глубокого сна, и аппаратный таймер, который может будить чип в указанное время. Режим глубокого сна хорош тем, что потребление электричества падает до величины порядка ~10 мкА. В Ардуине, насколько знаю, этого нет.
Ну и пара идей в развитие.
Можно завести напряжение батареи на вход АЦП контроллера. Тогда можно всегда будет или запросить уровень заряда, или сам контроллер может просигналить, что батарея разряжена.
Ещё можно прикрутить камеру, чтобы снимки делала в момент срабатывания и закачивала на какой-нить сайт.
WiFi 70 мА
Поддержание WiFi 20 мА
Power safe 1 мА
Deep Sleep 10 мкА
Power Off 0.5 мкА
В Ардуине вообще ничего нет — это кусок гетинакса с деталюшками.
А вот в ATMEGA аппаратный таймер есть и зовется он WatchDog.
STM да, можно, но он сложнее, чем ATMEGA.
Советы:
1) брать платки на ATMEGA328 и не заморачиваться
2) сон в 8 секунд и пробуждение по WDT
3) всю питаемую периферию (если есть) через ключ или твердотельное реле на ногу микроконтроллера, перед сном на нее 0, чтобы отрубилось все, при выходе из сна 1 и подождать, чтобы периферия в себя пришла (если надо)
4) проснулись:
— увеличили счетчик засыпаний, он * 8 примерно даст время работы
— проверили напругу, температуру — если что-то вне нормы — очнули модем, послали SMS
— проверили примерное время работы, если больше недели (или любого другого отрезка) — сформировали SMS сообщение «I'm alive» + телеметрия, сбросили признак жизни для следующего раза
— в определенное время (раз в день / неделю / месяц) пробудили модем, пошерстили смс — есть управляющие? — обработали + очистили все сообщения
5) управляющие сообщения (каждое содержит пароль): баланс, напряжение, температура (либо одно сообщение телеметрии, где все объеденено), смена номера, включить модем в определенное время на определенное время + другие фантазии
Глубокий сон по WDT хорош тем, что если что повисло — все равно отвиснет :)
А ардуина суть есть демоборда на Atmega168, у которого вполне есть режимы сна с минимальным током 0,1мкА и которые можно включить даже из Arduino IDE, но об этих возможностях не трубят чтоб чайников не распугать :)
А вот на прерывания WDT, используемые для побудки, загрузчик повлиять не в состоянии.
Если начнутся бутлупы — передергиваем питание и есть 5 сек на перепрошивку
STM32 и ESP8266 — камни конечно почётные и хорошие, но боюсь, что их функционал мне будет на данном этапе избыточен, а ближе где-то к концу обзора я писал про Ардиуно, что если понизить тактовую частоту через фьюзы, то потребление снизиться до долей 1мкА — об этом в даташите на 168 атмегу написано. Ну и опять — солнечную панель если применить — то и париться не нужно будет.
За идеи спасибо. WDT+замер напряжения аккумулятора — первое, чем займусь.
atmega с суффиксом P действительно может потреблять меньше в одинаковых условиях. Технология PicoPower. Бывает и в attiny.
При питании от лития действительно можно обойтись без стабилизатора даже у мег с питанием от 2,7В, если у периферийных устройств нет особых требований.
Просыпаться можно и от RTC, NXP PCF8563 декларирует до 200 наноампер в дежурном режиме, и есть нога прерывания с открытым коллектором, которая будет активна, пока не сбросить по I2C. Но если качественно спать — проще, наверное, обойтись.
У ардуины для работы функций millis/micros и tone задействованы таймеры 0 и 1. Соответственно, нулевой дёргает прерывание довольно часто. Бутлоадер на старте ждёт без всякого энергосбережения. Может, ещё какие приколы есть.
Герконы используются массово в охране, и ничего, работают.
И да, резинки для денег любят рассыхаться.
У меня есть другая Pro Mini, на обычной меге 168 — на ней построю ещё одну сигналку, уже с учётом правок и замечаний.
Раздобуду как, попробую и его. Часов реального времени у меня сейчас пока нет, была где-то пачка таймера555 — интересно как он в плане экономичности
Судя по таблице векторов прерываний, и как было написано в даташите, прерывания от обычных таймеров менее приоритетны (не считая аппаратного сброса по WDT), чем внешние прерывания и соответственно в первую очередь будут обрабатываться внешние события.
Есть специализированные микросхемы, например TPL5010/TPL5110/TPL5111. 30-70 рублей в терраэлектронике, потребление — 35 наноампер (не включая единоразовое считывание времязадающего резистора), интервал до 2 часов.
PCF8563 тоже недорогая — 25 рублей в чип-дипе, но она подходит больше когда точное время и/или интервал нужны.
Я не про очерёдность прерываний, а про энергосбережение. tone() таймер запустит только при активации, а вот таймер millis() работает всегда.
Метод оповещения у вас выбран спорный. Могу назвать много «что если», но думаю сами догадаетесь. Из того, что видится мне — высылка смс с кодом, который нужно отправить в ответ назад для подтверждения получения тревоги. Если система не приняла подтверждение, то с таймаутом в 5 минут пытаться слать новое смс с новым кодом. Для звонка — ждать звонка в ответ и сбрасывать его со стороны сигнализации
Моё мнение — метод для тех кому лень возиться с еепром или если отсутствует энергонезависимая память в устройстве.
Итого за сутки 288 смс :) Если сработала сигналка, а ты на рыбалке, и телефон не в сети.
Подтверждение нужно. Повис модуль, упала временно сеть, произошла хрень на SMSC, в конце концов пришли с глушаком ГСМ-а. Хорошо, делать нотификацию не с равными интервалами — 1/5/15/60минут/3/9/12часов…
С конфигурированием по SMS подумаю, как можно сделать.
livegpstracks.com/forum/viewtopic.php?f=17&t=262
Например: https://aliexpress.com/item/item/Hot-Super-SIM-Card-Reader-Writer-Cloner-Edit-Copy-Backup-GSM-CDMA-USB2017/32802910748.html
Ещё видел интересные решения на базе обычных CR123. Ставились 5 штук в параллель, не боятся мороза. Девайс раз в сутки подымал ЖПС, брал координату, подымал ЖСМ, и по интернету отправлял её. Срок работы — 5 лет. Саморазряда у таких батарей вообще нет.
Да, было бы прикольно, чтобы девайс смс-ом сообщал о критическом разряде батарей…
Ну и датчик удара всунуть
Еще надо сделать управление, типа позвонил и dtmf кодами снял сигналку или поставил
На ардуино имеет смысл делать что-то типа пейджера. Когда дверь авто открывается через радиомодуль посылается сигнал на приемник, который у вас в кармане. Параллельно можно через GSM модуль сделать звонок на ваш мобильник. Но на GSM надежды нет.
Говорят, в городе на несколько километров даже сквозь здания.
Причём они, скорее всего, такие и есть, даже если их такими сделать не старались.
Обычный брелок сигнализации разве не работает этим типа пейджером?
А понизить можно вот этой платкой: https://aliexpress.com/item/item/Ultra-small-LM2596-power-supply-module-DC-DC-BUCK-3A-adjustable-buck-module-regulator-ultra-LM2596S/32653212622.html
входное напряжение: 4 В ~ 35 В
выходное напряжение: 1.23 В ~ 30 В
Ну тогда покажу, что я купил с месяц назад и сейчас жду
— https://aliexpress.com/item/item/DC-DC-SX1308-Step-UP-Adjustable-Power-Module-Boost-Converter-2-24V-to-2-28V/32613351851.html
— https://aliexpress.com/item/item/5A-Lithium-Charger-Step-down-5A-5V-32V-to-0-8V-30V-Power-Supply-Module-LED/1859122482.html
— https://aliexpress.com/item/item/DC-CC-12A-300W-Step-Down-Buck-Converter-7-32V-To-0-8-28V-Power-module/32247251105.html
Вообще то у меня несколько мест, где необходимо понижать, а в другом месте повышать (вентилятор на 30 вольт) напряжение. Помогут ли мне эти приобретения? Покупал, читая отзывы покупателей.
А второй и третий понижающие. Можно использовать.
Аккум, кстати, можно заменить на высокомощную (по меркам технологии) литий-тионилхлоридную батарейку.
И забыть про питание до следующего рукоприкладства.
— датчик движения не совсем надёжен
— при срабатывании заваливает бесконечными звонками
— могут возникнуть проблемы с таможней, т.к. у него есть встроенный микрофон
— по отзывам, иногда приходит нерабочий, кому-то со ржавой платой приходил внутри
Как она ведёт себя на морозе?
Эти батарейки давно используются у военных, геологов, нефтяников и пр., там где нет электричества, а сигнал жизнедеятельности получать надо.
Падение емкости при превышении номинального тока на мой взгляд — более важная проблема этих батареек.
EVE ER18505M — 30$/5шт. (3500mAh, до 2А токоотдача(имп.))
PKCELL ER14505 — 22$/10шт. (2400mAh, до 200mA токоотдачи(имп.))
Первые (вкупе с электролитическим конденсатором на питании) должны подойти для питания GSM-модуля, который при запуске как раз и берёт до 2А.
Вторые присматриваю уже для другого проекта — энергоэффективного дозиметра для замеров радиации:)
Всё-таки непросто отыскать высокотоковые элементы…
:)
И красивую плату ради перфекционизма заказывать это не просто $10, а еще пара месяцев времени и приличная квалификация для подготовки данных в нужном формате и со вcяческими DRC.
В моём случае это не интересно, так как девайс готовый, а хочется самому сделать и реализовать, с возможностью дальнейшей модификации.
Изначально был навесной монтаж с пугающе изогнутыми проводами, т.к. отслеживал работу, а эстетику я отложил далеко на потом. Благодаря советам и замечаниям, я составил жирный список того, что стоит исправить/добавить. Не серчайте, это мой первый опыт в сборке подобных девайсов.
Как вариант, использовать вот такое аккуратное решение — ИО 102-2 (СМК-1) — на основе геркона и магнита, его можно отыскать в своём городе недорого (30-50р.)
Минусов обсуждаемого девайса очень много. Основные:
1. Где гарантия что аккумулятор «вытянет» регистрацию при отрицательных температурах.
2. Раз уж оператор оператору рознь то нужно в алгоритме чтобы по таймеру устройство просыпалось, запрашивало баланс и пересылало хозяину СМС с этой информацией.
3. Нужен выход на сирену — 100% ибо сигнал Вы получите, но не факт что будете рядом…
Как по мне, дак проще готовый модуль взять за 1900 руб. типа Сова-900 с тех поддержкой и продуманными алгоритмами работы.
Для гаража видео есть: www.youtube.com/watch?v=KaXKvvYg3nU&feature=youtu.be
Гораздо удобнее будет именно в процессе эксплуатации. А не мучатся в итоге со старыми телефонами/ китайскими дешёвыми устройствами/ самодельным ёжиком из проводов и т.п.
Люди ведутся сперва на такое (это я про RF-V13), потом начинают прозревать что в итоге неудобная штука, а спустя ещё какой-то момент времени перестают пользоваться совсем — просто потому что в процессе эксплуатации она не удобна и чаще не эффективна как могла бы быть.
Готовое — это готовое, со своими особенностями и минусами, которые зачастую не пофиксить.
Прелесть самодельного решения — в дорабатываемости под себя.
За наводку на «Сову» спасибо. Узрел там пару идей для своего проекта. Но сравнение не корректно, ибо «Сова» зависима от розетки, а здесь рассматривается энергоэкономичный вариант.
А так устройство выключено, сам находишься совсем в другом месте и вот как определить что всё ОК. У Совы можно либо позвонить или послать СМС и она перешлёт своё текущее состояние в том числе баланс на сим карте — по моему узнать в любой момент времени что на объекте всё в порядке стоит гораздо дороже чем энергоэкономичное решение (при условии что никто не стесняет Вас в размерах источника питания).
Хотя очень интересную тему Вы обсуждаете. Спасибо! Побольше бы возможных решений.
1) В качестве аккумодержателя можно использовать, собственно, сам родной корпус старой мобилки. Древних Нокий и прочих кнопочников достаточно в загашниках.
Собсно, «донора» можно распотрошить ещё и на экранчик (благо под Мегу и Нокиевские экранчики наработок достаточно) и динамик.
2) В автомобильных сигнализациях ещё актуальна борьба с GSM-глушилками. Там используют активный опрос сигналки — если она не отвечает (по GSM/радио/Internet) — значит кто-то её глушит (либо иной форсмажор). В дачном варианте наверное не столь актуально. По крайней мере, пока.
Не совсем понятно, зачем динамик, если для сирены, то как-то маловато будет такого.
А вот с дисплейчиком идея отличная, будем прорабатывать, к тому же я как-то рисовал к нему свои шрифты.
В случае сигналки для автомобиля дело усложняется, тут девайс практически всегда должен быть в онлайне, а значит питаться будет от свинцового аккумулятора, лучше всего резервного спрятанного. Обязательно сделать возможность фотовидеосъёмки салона авто при помощи камер с ик-подсветкой — всё это дело логировать + дополнительные возможности вроде запуска сирены, если контроллер обнаружил, что модуль не может найти сеть. Не сообщит на сервер, хоть напугает.
Для авто если делать — то только комплексное решение.
Только пару строк, связанных с прерываниями — можно удалить, если прерывания не нужны:
Вот код сваял с вашей функцией:
Если одобрите что проблем не будет залью. Или позже когда дойдет до меня как все работает тоже залью. =)
Можете и так для начала попробовать, Вы с внешними прерываниями решили использовать?
Если первая заливка пройдет успешна, закомментирую их.
А в перспективе да, я их планирую использовать.
Может вы подскажите, такая задача: два модуля ардуино должны будут просыпаться 1 раз в сутки в строго определенное заданное время одновременно. Первый будет передавать данные, второй принимать. Точность нужна наверное на секунды(может минуты) чтобы они не зря бодрствавали и жрали свои батареи. Я так понимаю внутренними таймерами/счетчиками самой ардуины это будет не точно, т.е. две ардуины быстро рассинхронизируются. Я прав? Через какое время приблизительно они рассинхронизируются на 1 секунду к примеру. Поэтому я планию использовать RTC DS3231, запрограммировав его на будильник. И в идеале он своей ногой SQW(даст ли он этот сигнал от своей CR2032 еще не знаю) будет будить ардуино. Вот для чего мне прерывания. Я не ошибаюсь?
У меня вторая RobotDyn 8/3.3v с стабом маркировка S2PF.
Даташит не находится. В режим сна(LowPower.cpp) 60мкА, без светодиода, питание подано на RAW.
Как сообщает один товарищ, например можно ещё Brown-Out Detector (BOD) отключить, однако просто так сделать это у меня не получилось, видимо во фьюзы придётся уже лезть.
Ещё важный момент — по внешнему прерыванию.
Если оно настроено на разрыв цепи, т.е. по логическому нулю на выводе 2 (прерывание 0), то нужно не просто закоротить этот вывод на VCC, но сам вывод 2 притянуть резистором (в моём случае 1М) к земле — при обрыве растяжки, этот вывод гарантированно притянется к земле и появится лог. 0. Без этого резистора, при обрыве растяжки, вывод 2 останется висеть в воздухе и ловить помехи и тем самым прерывание будет срабатывать с задержкой, ожидая когда появится случайный лог.0. Этот резистор отъедает 5мкА общего питания, но ради надёжности это не критично. Если резистор ставить поменьше, то потребление будет больше.
Помимо прочего, во фьюзах можно уменьшить частоту тактирования, что тоже прибавит экономии, но тут уже опасность окирпичивания МК неправильной установкой параметров:)
без, засыпает, ток 20мкА.
RobotDyn стаб S2PF, 56мкА, случайно её купил у местных продавцов. Посмотрим еще какая придет с али. Но как по мне 20мкА лучше. Фена нет, AMS1117 раскрошил аккуратно. Тело хрупкое.
Огромное спасибо за подтягивающий резистор. Ведь мог долго мучаться!
BOD для меня пока не актуален. Нужно закончить датчики и посмотреть сколько они жрать будут и там может быть что-то решать.
Скетч прошивки ардуино под спойлером «Дополнительная информация»?
Нажал сброс на ардуине (или отключил питание) и опять посылает звонок только первый раз. Потом опять засыпает и не реагирует на обрыв провода.
В чем может быть проблема? Может так и задумано?
Еще нюанс. При первом включении модем не дозвонился. Т.е. вызов мне не пришел. Я-уж грешил на то, что указал неверный номер телефона. Но при последующих включениях дозванивался без проблем.
А после звонка потребление увеличивается до 6мА (горит все тот-же ардуиновский светодиод). Почему потребление не вернулось к первой отметке (1мА)?
— это сделано потому, чтобы модем не слал бесконечные звонки после обрыва растяжки. У Вас вместо растяжки что-то другое, вроде геркона?
Светодиод можно и сковырнуть аккуратно чем-то остреньким
Это потому, что программа не засыпает, а переходит в бесконечный цикл. Попробуйте заменить вышеприведённую строчку в программе на:
Было и у меня такое — дело в модеме, а точнее в слабой антенне. Заимел себе недавно пару антенн для теста, буду с ними экспериментировать, дабы выяснить, что лучше.
Параллельно собираю другую сигнализацию, но с учётом всех минусов этой. Как будет готово, там и новый обзор должен написать.
Тогда все стало на свои места. Может действительно, нет смысла опять засыпать. Нужно идти и смотреть кто залез. :)
Вот что получилось:
Спасибо за разработку!
Еще один вопрос.
Если ардуиновский стабилизатор выпаять, то АКБ подключать (по схеме) вместо RAW к VCC?
Ардуина без проблем будет работать в диапазоне 2,7-4,2 вольта?
Без проблем. Этот диапазон даже шире. Вот выдержка из даташита:
Кстати, какая маркировка на стабилизаторе Вашей платы?
У меня так-же Arduino Pro Mini «RobotDyn» Atmega 168PA 3.3V 8MHz
Запаял назад — вернулся к 291 мкА.
Видимо при питании от АКБ 4,2 вольта ток потребления увеличился.
Ток подавали только на один вывод VCC, или оба проверили?
RAW не использовал
Ещё не мешало бы взглянуть на полную схему, или хотя бы словами, что к чему через что подключено. Сверьте код, который загружаете с тем, что в обзоре. Могу ещё к завтра скетч написать, который будет заточен чисто на погружение контроллера в сон. Хотя в любом случае он может пригодится. Если будете снова пробовать удалять стабилизатор, то скажете.
Код точно тот, что в обзоре. Я его скопировал. Только свой номер прописал.
Проверил — оба VCC соединены между собой.
Особо не заморачивайтесь. В пинципе 291мкА — нормально. 6 месяцев протянет.
Выпаял стабилизатор.
Подавал напряжение с регулируемого БП и мерял потребляемый ток.
4,2в 546мкА
4,1в 530мкА
4,0в 515мкА
3,9в 501мкА
3,8в 488мкА
3,7в 475мкА
3,6в 470мкА
3,5в 323мкА
3,4в 291мкА
3,3в 261мкА
3,2в 233мкА
3,1в 208мкА
3,0в 186мкА — при этом напряжении сигнализация не работает.
Получается, что выпаивать стабилизатор нет смысла.
в void setup()
Delay(30000); // Задержка 30 секунд.
Можно и под другому _delay_ms(30000);
Чтобы получилось так:
Если хотите 20 секунд, то в скобках пропишете 20000 — это величина в миллисекундах.
Если я нажал ресет, то у меня через 15 сек. модем уже засыпает. И после этого, если концевик небыл замкнут, уже ни на что не реагирует.Теперь после сработки ардуина ждет около 10 сек., а потом запускает модем.
PS. Все. Разобрался. Работает. Тестирую дальше.
PSPS Да, все работает! Меня ввело в заблуждение засыпание модема. Я думал, что он не должен заснуть.