Notificador de bústia i porta de garatge: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Aquest Instructables es basa en Johan Moberg Mailbox Notifier. En comparació amb aquest projecte, vaig fer alguns canvis:

1. Lluny de casa meva no només hi ha la bústia, sinó també el garatge. Es troben en una ubicació propera a la carretera i la casa es troba a uns 50 metres dins del terreny. A causa d'un controlador de garatge remot molt sensible, ha passat algunes vegades que la porta del garatge estava oberta accidentalment. Ara voldria saber exactament si la porta del garatge està tancada o no. Per tant, amplio el projecte original per a un contacte més, el contacte de la porta del garatge.
2. Les MCU (unitat de control del microprocessador) del remitent continuen sent Attiny-85, cosa important per al baix consum d’energia. No hi ha prou pins digitals (no m'agrada fer servir Reset pin) i soluciono un problema mitjançant una simple solució de maquinari.
3. La indicació dels receptors es realitza mitjançant senyals òptics i acústics. Els senyals òptics són fets per leds i, per als acústics, s’afegeix cançó de producció de circuits. La MCU (Unitat de control del microprocessador) del remitent es canvia i és Arduino Nano. Originalment, m'agradaria utilitzar Attiny-85, però la manca d'un passador lliure més era un gran obstacle. No hi ha cap solució de maquinari senzilla.
4. Es van fer petits canvis al programari Arduino per mantenir la modificació del maquinari anterior.
5. La comunicació semidúplex sense fils funciona bé si ambdues unitats (emissor i receptor) funcionen. Però, si falla una de les dues unitats (com ara la bateria baixa, etc.), una altra unitat continua funcionant i pretén comunicar-se (receptor). En aquest cas, la comunicació s'interromp fins i tot si es corregeix un error en qualsevol lloc. Solució: s’hauria de crear una nova comunicació. Per aquest motiu, s'afegeix un circuit de restabliment al remitent, amb indicador.

Descripció

El projecte consta de dues parts: emissor i receptor. El remitent situat al lloc del garatge detecta els senyals del contacte de la bústia i del contacte obert de la porta del garatge. Si hi ha un d’aquests contactes activat, el transmissor HC12 envia senyal sense fils al receptor. Al receptor s'indica l'estat "alarma", com ara "el correu ha arribat" o "la porta del garatge s'obre" fent parpellejar el led corresponent i la cançó reproduïda. En restablir el polsador de la unitat receptora, es podria cancel·lar la indicació i s'inicia un nou estat d'espera d'alarma.

Distància màxima

El mòdul de comunicació HC-12 està dedicat a una distància d’1,8 km. Però aquest valor és teòric i es podria arribar a l’aire lliure. A l'interior de l'edifici, l'abast màxim és més curt. Vaig tenir problemes per arribar a una distància d’uns 100 m amb una antena de corda senzilla. En aquest cas, les dues unitats es van configurar al rang màxim: mode FU4 i velocitat de 1200 baud. Hi havia una unitat a l’interior de l’edifici, darrere de quatre gruixudes parets. Amb la connexió d'antena SMA es va establir, però no estable. En aquest cas, el problema es va solucionar col·locant la unitat receptora a la sala orientada al lloc del garatge (només una paret).

Segons les meves experiències. Recomano utilitzar antenes SMA amb un cable d’extensió adequat. Aquest cable hauria de coincidir amb els connectors dels dos costats (connector SMA d'antena i connector Ipex HC-12).

Pas 1: peces i eines

S’utilitzen les següents parts:

Es proporcionen enllaços per a parts menys habituals.

Remitent:

• Attiny-85, ebay
• HC-12, ebay
• Resistències 68, 150, 1k, 10k
• Diodo Schottky SR240, ebay
• Diode universal, 1N589 o 1N4148
• Bloc de terminals, molt bé
• Antena SMA, ebay
• Condensadors 1000M
• Transistor NPN, S9013, 2N2222 o similar
• Porta bateries AA (3 peces) i bateries
• Canvia Micro C + NO + NC per restablir
• Led de 5 mm de color blau
• Contactes Reed per a interruptors de portes de correu i garatge, molt bé
• Imants, banggood
• Prototip de PCB, banggood
• Connectors XH, banggood

Receptor:

• Arduino-nano, banggood
• HC-12, ebay
• Estabilitzador de tensió 7805T
• IC de melodia UM66
• Transistor NPN, S9013, 2N2222 o similar
• Resistències 2x470, 10k
• Retallar l'olla 10k
• Altaveu petit
• Canvia el restabliment, molt bé
• Led de 10 mm, verd i groc
• Diode universal, 1N589 o 1N4148
• Condensador 2x10M, 1000M
• Adaptador principal de 220 V CA a 5 V CC
• Antena SMA
• Connector jack per a l'adaptador principal, banggood
• Led de 10 mm, 2 unitats de color verd i groc
• Connectors XH, banggood

Eines:

• Taula Arduino-uno Rev3 per configurar HC-12 i programar Attiny-85
• Soldador
• Multímetre
• Taula de pa

Pas 2: remitent

L’esquema del remitent apareix a la imatge superior.

Les bateries són tres peces de tipus AA. El seu màxim consum es produeix durant la primera comunicació iniciada (aproximadament 100 mA). Intenteu que aquest temps sigui el més curt possible. Durant el temps d’espera, el consum és molt baix (menys d’1 mA) i, durant l’alarma, el consum és d’uns 40 mA per poc temps. D1 protegeix els circuits de sobretensió si les bateries són noves.

SW3, R1, C1 crea un circuit de reinici. La indicació d’estat després del restabliment és el LED blau D4. Aquest led s'ha d'encendre després de restablir-lo i indicar: "el remitent està a punt per establir la connexió". Si el led blau està encès, es pot iniciar la comunicació prement el botó Restableix del receptor.

D2 i D3 són díodes Schottky amb baixa tensió directa. Degut a aquests díodes, l'interruptor "porta de garatge oberta" utilitza la mateixa interrupció de programari, ja que l'interruptor "va arribar". Si SW1 (correu) està connectat a terra, la interrupció i l’alarma del correu s’activaran. Si el SW2 (garatge) està connectat a terra, s'activa la interrupció per correu electrònic junt amb l'alarma per al garatge. D'aquesta manera es va resoldre un pin que faltava a l'MCU.

El programari fa una indicació d’alarma adequada. Aquesta solució de maquinari permet utilitzar només una interrupció senzilla.

La descripció d'Attiny-85 i HC-12 està molt ben feta dins dels esmentats Johan Moberg Instructables.

Pas 3: receptor

El receptor s’alimenta des de l’alimentació principal mitjançant l’adaptador de 220 V CA a 5 V CC. Podria ser qualsevol adaptador petit amb una corrent de sortida CC d’uns 0,3A. Com que el voltatge de sortida de l'adaptador depèn del corrent de sortida (hi havia un voltatge aproximat de 8V amb baix corrent), he afegit un estabilitzador de tensió IC1 simple. El díode D1 disminueix la tensió per HC-12.

La sortida D7 d’Arduino Nano connecta el voltatge d’uns 4V al generador de melodia IC2 durant l’estat d’alarma. T1 amplifica el senyal a l'altaveu. El volum es podria ajustar mitjançant la resistència variable R4. Recomano deixar algun forat a la coberta del receptor per accedir a aquesta resistència. D5 i D6 són sortides per leds d'alarma. Els pins D3 i D4 estan connectats a HC-12 i proporcionen comunicació en sèrie. El pin D2 és l'entrada i l'estat de sentit del commutador "Restableix".

El commutador de reinici s'utilitza per a dues funcions:

1. Activeu la primera connexió. Després de prémer-la, s'hauria de començar la comunicació.
2. Després que s'estableixi la connexió i es produeix l'alarma, el botó Reinicia pot restablir l'alarma i canviar l'estat del receptor per "esperar".

La indicació LED és la següent:

1. Els dos leds estan encesos i s’encenen permanentment. Aquest és l'estat inicial després d'encendre el receptor. Si el remitent està a punt: el led blau del remitent està activat, es pot establir la connexió mitjançant el botó de reinici del receptor.
2. Un cop establerta la connexió, els dos LED parpellegen alternativament en un període aproximat de 2 segons.
3. En cas d'alarma, el led corresponent parpelleja en un període aproximat d'1 segon, l'altre led és fosc.

Pas 4: programari

Els fitxers Arduino ino amb programari complet s’inclouen en aquest pas.

El programari per al remitent s'ha de carregar a MCU Attiny-85. Per programar Attiny, utilitzeu el programari Arduino Uno i Arduino IDE al PC. Hi ha molts tutorials sobre com fer-ho a Internet. Recomano aquesta programació Attiny85. Després de carregar el programa a Attiny, inseriu el xip al sòcol de la placa de circuits del remitent.

Programar Arduino Nano és el mateix que programar Arduino Uno. Utilitzeu el cable USB i Arduino IDE amb la placa Nano seleccionada a "Eines" i "Gestor de taules". Aquest procés es podria fer amb una placa inserida a la taula de pa. Després de programar, col·loqueu la placa Nano al sòcol del PCB del receptor.

Les dues unitats HC-12 s'han de configurar amb els mateixos paràmetres amb Arduino Uno. Les instruccions estan en instruccions originals.

Pas 5: maquinari i configuració

Les parts més importants són els contactes per al correu i la porta del garatge. Aquests contactes es col·loquen dins de la bústia de correu i a la pista mecànica de la porta del garatge, al lloc on arriben les portes durant el tancament. El contacte de la bústia consisteix en un interruptor de canya i un imant de neodimi. L'interruptor Reed es munta mitjançant cinta adhesiva a l'interior de la caixa d'un costat del forat per inserir lletres. L'imant s'adjunta a la solapa de correu de manera que, en part, la solapa oberta activi l'interruptor. Els cables estan connectats a un petit connector XH.

La mateixa solució de contacte s’utilitza per a la porta del garatge. En aquest cas, el contacte també es podria crear mitjançant un interruptor de límit. Depèn de vosaltres, quina variant s’escolliria. Però hi ha algunes possibilitats més: els mateixos sistemes de garatge poden tenir borns amb contactes de límit final, dins de la caixa de control del garatge. En aquest cas, només cal connectar els cables a cargols competents.

Remitent

Les peces es col·loquen al prototip de PCB, que es talla a mida més petita. Al tauler, hi ha endolls per al mòdul HC-12 i per a l’Attiny-85, connectors per a bateria i blocs de terminals per a tots dos contactes d’alarma. Fora del tauler es col·loca el commutador de reinici, led blau i antena SMA. La resta de components es troben al PCB soldats i connectats per cables a la part inferior de la placa. El suport de la bateria i el PCB es munten a la caixa de plàstic. Podria ser qualsevol caixa de plàstic amb les dimensions adequades, faig servir una caixa de connexions a prova d’humitat. La caixa es munta sota el sostre del garatge i els cables es condueixen a través de tubs de plàstic.

A la foto del quadre del remitent hi ha algunes parts que no són objecte d’aquest article. Vaig afegir més electrònica dins de la caixa.

Receptor

Els components del receptor es podrien col·locar en qualsevol caixa universal. He utilitzat una caixa de plàstic del campanar de la porta sense fils vell. Les peces es tornen a soldar al prototip de PCB, inclosos els dos díodes LED. Hi ha preses de corrent per al mòdul MCU i HC-12 i connectors masculins soldats a la placa per a altaveu, botó de reinici i tensió d’alimentació. A la coberta frontal es fan forats per als leds, a la part superior per al botó de reinici i l'antena.

Configuració

Tal com ha escrit l'autor del projecte original, hi ha moltes i moltes raons que poden impedir que la comunicació entre l'emissor i el receptor sigui exitosa. En primer lloc, comproveu la connexió de filferro i la soldadura. Si tot està bé, intenteu establir la comunicació amb les dues unitats col·locades sobre la taula, una al costat de l’altra. Si hi ha problemes, comproveu els mòduls HC-12 en un circuit senzill amb arduino, en dues taules de suport. Utilitzeu instruccions segons molt bon article sobre el mòdul: Comunicació a llarg abast Hi ha un programari senzill HC-12 Messenger. Carregueu el mateix programari a arduino i comproveu la comunicació. Si està bé, tots dos mòduls són bons.

Com a pas següent, intenteu estendre arduino uno amb HC-12 a la placa de configuració, a tots els components per al remitent i el receptor, i programeu els dos arduinos. En aquest cas, comproveu els pins arduino uno en comparació amb els fitxers ino d'Attiny-85 i Nano i, si cal, canvieu els números de pin. Per aquest motiu, he afegit dins dels fitxers ino els corresponents pins arduino a les línies de comentaris. Si el problema persisteix, intenteu trobar un error a la programació mitjançant la sèrie de maquinari. D'aquesta manera, podeu introduir alguns punts crítics del programa, comprovar els missatges i veure'ls al monitor sèrie. Podeu veure quines parts del programa es completen i quines no. Simuleu interruptors per al correu i el garatge tocant els cables. Després de la resolució de problemes, substituïu els taulers posteriors per MCU (Attiny i Nano).

La primera comunicació entre unitats s’ha de fer sobre la taula. Si tot està bé, munteu les unitats al lloc i torneu a comprovar-ho.

Gràcies per llegir i molta sort.