GPRS (SİM Kart) Məlumat Bağlantılı Kompakt Hava Sensoru: 4 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

Layihənin xülasəsi

Bu, BME280 temperatur/təzyiq/rütubət sensoru və ATMega328P MCU-ya əsaslanan batareya ilə işləyən hava sensoru. İki ədəd 3.6 V lityum tionil AA batareyası ilə işləyir. 6 µA çox aşağı yuxu istehlakına malikdir. DS3231 real vaxt saatı ilə idarə olunan məlumatları GPRS (SIM800L GSM modulu istifadə edərək) vasitəsilə ThingSpeak-a yarım saat ərzində göndərir. Bir batareya dəsti üçün təxmin edilən xidmət> 6 aydır.

Bu layihənin məqsədləri üçün son dərəcə yaxşı şərtlər təqdim edən ASDA-ı ödə-ödə SIM kartından istifadə edirəm, çünki kredit üçün çox uzun bir istifadə müddəti var (180 gün) və yalnız 5p/MB məlumat həcmini tutur.

Motivasiya: Hava və ya digər məlumatları əldə etmək və GSM/GPRS şəbəkəsi vasitəsi ilə IoT serverinə ötürmək üçün vəhşi təbiətə yerləşdirilə bilən, qənaətcil, sıfır baxımlı, muxtar, akkumlyatorla işləyən bir ekoloji sensorun inkişafı.

Fiziki ölçülər: 109 x 55 x 39 mm (korpus flanşları daxil olmaqla). Çəkisi 133 q. IP reytinqi 54 (təxmini).

Material dəyəri: təxminən. Vahid başına 20 funt.

Montaj müddəti: vahid üçün 2 saat (əllə lehimləmə)

Enerji mənbəyi: İki Lityum tionil AA batareya, şarj olunmur (3.6V, 2.6Ah).

Şəbəkə protokolu: GSM GPRS (2G)

Potensial istifadə: GSM siqnal əhatə dairəsinə malik istənilən uzaq yer. Meşələr, fənərlər, şamandıralar, şəxsi yaxtalar, karvanlar, düşərgələr, dağ sığınacaqları, yaşayışsız binalar

Etibarlılıq testi: Bir vahid 30.8.20 tarixindən bəri uzunmüddətli sınaqdan keçir. Bir proqram qəzasından başqa, hər 30 dəqiqədən bir məlumatı etibarlı şəkildə göndərir.

Addım 1: Lazım olan hissələr

• Xüsusi hazırlanmış PCB. Buradakı Gerber faylları (Instructables.com, ZIP fayl yükləmələrini maneə törədir). PCB istehsalı üçün jlcpcb.com saytını çox tövsiyə edirəm. İngiltərədə yaşayan insanlar üçün, maddi və poçt xərclərinə minimum qatqı üçün sizə ehtiyat PCB göndərməkdən məmnunam - mənə mesaj göndərin.
• ATMega328P-AU
• Dəyişdirilmiş DS3231 Realtime Clock (aşağıdakı paraqrafa baxın)
• BME280 Breakout lövhəsi, bu kimi
• SIM800L GSM GPRS Modulu
• Ətraflı siyahıya görə müxtəlif SMD hissələri.
• Hammond 1591, Qara ABS Paneli, IP54, Flanşlı, 85 x 56 x 35 mm, RS Komponentləri İngiltərədən

DS3231 modifikasiyası

Qırmızı rəngə boyanmış dördqat müqavimət şəbəkəsinin satılmaması lazımdır. Digər daha dağıdıcı üsullar da qaydasındadır, ancaq 4 yastığın iç sırasındakı yastıqların (MCU tərəfinə doğru) köprülənməsindən çəkinin. Digər 4 yastıq hər halda PCB izləri ilə bağlanır. Bu dəyişiklik, SQW pininin həyəcan siqnalı kimi işləməsinə icazə vermək üçün vacibdir. Rezistorları çıxarmadan, modula VCC təchizatı bağlamayana qədər işləməyəcək, bu da çox aşağı güclü RTC-yə sahib olmaq məqsədini məğlub edir.

Addım 2: Şematik Prinsiplər

Dizaynın əsas prioritetləri bunlar idi:

• Aşağı yuxu cərəyanı istehlakı ilə işləyən batareya
• Kompakt dizayn

Enerji təchizatı

İki ədəd 3.6V Saft Lityum tionil AA batareyası. Əks polariteyi qorumaq üçün P-kanallı MOSFET.

Dövrədə iki gərginlik tənzimləyicisi var:

• Texas Instruments TPS562208 2 Amp aşağı salınan tənzimləyici, SIM800L-i təxminən 4.1V-də gücləndirir. Bu ATMega -dan dəyişdirilə bilər və pin 5 -i aktivləşdirməklə çox vaxt bağlanma rejiminə keçir.
• ATMega və BME280 üçün MCP1700 3.3V tənzimləyicisi. Bu, yalnız 1 µA ətrafında sakit bir cərəyana malik son dərəcə səmərəli aşağı düşmə tənzimləyicisidir. Yalnız 6V girişə qədər dözümlü olduğu üçün, 7.2V təchizatı 6V ətrafında məqbul bir səviyyəyə endirmək üçün iki düzəldici diod (D1, D2) əlavə etdim. ATMega -da enerji təchizatı üçün PCB -də adi 10 µF ayıran kondansatör əlavə etməyi unutmuşam. Buna görə, MCP1700 -də adi çıxış kondansatörünü 1 -dən 10 µF -ə yüksəltdim və yaxşı işləyir.
• ATMega -da ADC0 vasitəsilə batareya gərginliyinin monitorinqi (gərginlik bölücü vasitəsilə)

Real vaxt saatı

Ölçmə və məlumat ötürmə dövrünə başlamaq üçün ATMega -nı müəyyən vaxtlarda oyadan modifikasiya edilmiş DS3231. DS3231 özü CR2032 lityum hüceyrə ilə təchiz edilmişdir.

BME280

Orijinal Bosch BME280 modulunu təkbaşına istifadə etməyə çalışdım ki, bu da kiçik ölçüsünə görə lehimləmək demək olar ki, mümkün deyil. Buna görə də geniş yayılmış kəsmə lövhəsindən istifadə edirəm. Enerji istehlak edən lazımsız bir gərginlik tənzimləyicisinə malik olduğundan, ölçmələrdən dərhal əvvəl onu N-kanallı MOSFET ilə işə salıram.

SIM800L

Bu modul etibarlıdır, lakin enerji təchizatı möhkəm deyilsə, olduqca təmkinli görünür. 4.1V -lik bir təchizat gərginliyinin ən yaxşı işlədiyini gördüm. VCC və GND üçün PCB izlərini SIM800L -ə əlavə qalınlığa (20 mil) etdim.

Şematik/PCB şərhləri

• Parça siyahısında "SINGLEPIN" olaraq qeyd olunan "1" şəbəkə etiketi, sadəcə bir kişi baş pininə aiddir.
• Sürüşmə açarına bitişik olan iki sancağın normal işləməsi üçün tullanan ilə körpü bağlanmalıdır, əks halda burada VCC xətti açıqdır. Lazım gələrsə, cari ölçmələr üçün nəzərdə tutulmuşdur.
• SIM800L modulu üçün 100 µF kondansatör (C12) lazım deyil. Gözlənilən sabitlik problemləri halında ehtiyat tədbiri olaraq (ümidsiz) əlavə edildi

Tövsiyə olunan montaj addımları

1. PCB -nin sol alt hissəsindəki bütün enerji təchizatı komponentlərini yığın. TPS562208 -in Enable pin (pin 5) test üçün məntiqi yüksək olmalıdır, əks halda modul bağlanma rejimindədir və 0V çıxışı olacaq. Test üçün Enable pinini yüksək çəkmək üçün ATMega pad 9 -dan müvəqqəti bir tel (PCB -də gərginlik tənzimləyicisinin PIN 5 -ə bağlanmışdır) VCC nöqtəsinə qoşula bilər; ən yaxın nöqtə, VCC xəttində yerləşən R3 -ün aşağı pimi olacaq.
2. TPS562208 -dən C2, C3 və ya C4 və GND alt pinləri arasında test çıxışı. Təxminən 4.1V olmalıdır.
3. U6 -nın sağ üst pimi ilə GND arasında MCP1700 -dən test çıxışı. 3.3V gücünüz olmalıdır.
4. Lehim ATMega328P; sol üst küncdəki pin 1 işarəsinə baxın. Bəzi təcrübələr tələb olunur, amma çox da çətin deyil.
5. Yükləyicini ATMega328 -ə yazın - bunun üçün başqa yerlərdə dərslər. MOSI, MISO, SCK və RST -ə qoşulmaq üçün mütləq pin başlıqlarından istifadə etmək lazım deyil. Yükləyicini yandırmaq üçün lazım olan bir neçə saniyə ərzində, Dupont tellərindən istifadə edə və yaxşı bir əlaqə əldə etmək üçün bir az əyilmə istifadə edə bilərsiniz.
6. DS3231 üçün 5x dişi pin başlığı əlavə edin.
7. Kişi pin başlıqları ilə SIM800L lehimləyin
8. Lehim BME280
9. USB2TTL adapterindən istifadə edərək kodu Arduino IDE -yə yükləyin (hədəf olaraq Arduino Uno/Genuino seçin).

Addım 3: Arduino Kodu

Fayl əlavəsində Arduino mənbə koduna baxın.

Addım 4: Real Dünya Testi

Qutunun sağ tərəfində, ön tərəfə qədər iki kiçik delik açdım. Hava mübadiləsinə icazə vermək, ancaq suyu istisna etmək üçün onları içəridən Goretex yamaqları ilə örtdüm. Kiçik plastik damları olan bəzi əlavə yağış qoruyucuları əlavə etdim. Daha sonra komponentləri qabağa və batareyanı qapağa baxan vəziyyətdə komplekti korpusa yerləşdirirəm. Su girişindən qorunmaq üçün qutuya bir az silikon yağı əlavə edirəm.

Bölmə hazırda kiçik bir çayın yanında "quraşdırılıb". İşdə canlı məlumat lenti.