კომპაქტური ამინდის სენსორი GPRS (SIM ბარათი) მონაცემთა ბმული: 4 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

პროექტის შეჯამება

ეს არის ბატარეაზე მომუშავე ამინდის სენსორი, რომელიც ემყარება BME280 ტემპერატურის/წნევის/ტენიანობის სენსორს და ATMega328P MCU- ს. ის მუშაობს ორ 3.6 V ლითიუმ -თიონილის AA ბატარეაზე. მას აქვს ძალიან დაბალი ძილის მოხმარება 6 μA. ის აგზავნის მონაცემებს ნახევარ საათში GPRS– ის საშუალებით (SIM800L GSM მოდულის გამოყენებით) ThingSpeak– ში, კონტროლირებადი DS3231 რეალურ დროში. ბატარეის ერთი ნაკრების სავარაუდო სერვისი არის> 6 თვე.

მე ვიყენებ ASDA გადახდის SIM ბარათს, რომელიც გვთავაზობს უაღრესად კარგ პირობებს ამ პროექტის მიზნებისათვის, რადგან მას აქვს ძალიან დიდი ვადა საკრედიტო ვადის გასვლისთვის (180 დღე) და მხოლოდ 5p/MB მონაცემთა მოცულობას იხდის.

მოტივაცია: ეკონომიკური, ნულოვანი მოვლის, ავტონომიური, ბატარეაზე მომუშავე გარემოს სენსორის განვითარება, რომელიც შეიძლება განთავსდეს ბუნებაში ამინდის ან სხვა მონაცემების მოსაპოვებლად და GSM/GPRS ქსელის საშუალებით IoT სერვერზე გადასაცემად.

ფიზიკური ზომები: 109 x 55 x 39 მმ (კორპუსის ფლანგების ჩათვლით). წონა 133 გ. IP რეიტინგი 54 (სავარაუდო).

მასალის ღირებულება: დაახ. 20 ფუნტი ერთეულზე.

შეკრების დრო: 2 საათი ერთეულზე (ხელით შედუღება)

ენერგიის წყარო: ორი ლითიუმის თიონილის AA ბატარეა, არ არის დატენვის საშუალება (3.6V, 2.6Ah).

ქსელის პროტოკოლი: GSM GPRS (2G)

პოტენციური გამოყენება: ნებისმიერი დისტანციური ადგილმდებარეობა GSM სიგნალის დაფარვით. ტყეები, შუქურები, ბუები, კერძო იახტები, ქარავნები, ბანაკების ადგილები, მთის თავშესაფარი ქოხები, დაუსახლებელი შენობები

საიმედოობის ტესტი: ერთი ერთეული გადის გრძელვადიან ტესტირებას უყურადღებოდ 30.8.20 წლიდან. პროგრამული უზრუნველყოფის ერთი ავარიის გარდა, იგი საიმედოდ აგზავნის მონაცემებს ყოველ 30 წუთში.

ნაბიჯი 1: საჭირო ნაწილები

• პერსონალურად დამზადებული PCB. გერბერის ფაილები დაპრესილია აქ (instructables.com დაბლოკავს ZIP ფაილის ატვირთვას). მე მკაცრად გირჩევთ jlcpcb.com PCB წარმოებისთვის. დიდ ბრიტანეთში მცხოვრები ადამიანებისთვის, მოხარული ვარ გამოგიგზავნოთ სათადარიგო PCB მატერიალური და საფოსტო ღირებულების მინიმალური წვლილისთვის - მომწერეთ.
• ATMega328P-AU
• შეცვლილი DS3231 რეალურ დროში (იხილეთ აბზაცი ქვემოთ)
• BME280 Breakout დაფა, როგორიცაა ეს ერთი
• SIM800L GSM GPRS მოდული
• SMD– ის სხვადასხვა ნაწილი დეტალური ჩამონათვალის მიხედვით.
• Hammond 1591, შავი ABS დანართი, IP54, ფლანგირებული, 85 x 56 x 35 მმ, RS Components UK– დან

მოდიფიკაცია DS3231

ოთხჯერ რეზისტენტული ქსელი, რომელიც შემოვლებულია წითლად, უნდა იყოს გასაყიდი. სხვა დამანგრეველი მეთოდებიც კარგია, მაგრამ თავიდან აიცილეთ ბალიშების გადაჯგუფება 4 ბალიშის შიდა რიგში (MCU- ს მხარეს). დანარჩენი 4 ბალიში მაინც უკავშირდება PCB კვალს. ეს მოდიფიკაცია აუცილებელია იმისათვის, რომ SQW pin- მა შეძლოს სიგნალიზაციის ფუნქცია. რეზისტორების მოხსნის გარეშე, ის არ იმუშავებს მანამ, სანამ არ დაუკავშირებთ VCC- ს მიწოდებას მოდულთან, რაც ამარცხებს ძალიან დაბალი სიმძლავრის RTC- ს მიზანს.

ნაბიჯი 2: სქემატური პრინციპები

დიზაინის მთავარი პრიორიტეტები იყო:

• ბატარეის მოქმედება ძილის დაბალი მოხმარებით
• კომპაქტური დიზაინი

Ენერგიის წყარო

ორი 3.6V Saft Lithium thionyl AA ბატარეა. P არხის MOSFET საპირისპირო პოლარობის დაცვის მიზნით.

წრეში არის ძაბვის ორი რეგულატორი:

• ტეხასის ინსტრუმენტები TPS562208 2 ამპერიანი მარეგულირებელი, სიმძლავრის SIM800L დაახლოებით 4.1 ვ. ეს არის ATMega– დან გადართვადი და უმეტეს შემთხვევაში ჩართულია გამორთვის რეჟიმში, ჩართვისას pin 5 – ის საშუალებით.
• MCP1700 3.3V მარეგულირებელი ATMega და BME280. ეს არის უკიდურესად ეფექტური დაბალი ვარდნის მარეგულირებელი წყნარი დენით მხოლოდ 1 µA. ვინაიდან ის მხოლოდ 6 ვ -მდეა შემწყნარებელი, მე დავამატე ორი მაკორექტირებელი დიოდი (D1, D2) სერიაში, რათა 7.2 ვ ძაბვა დავტოვო მისაღებ დონემდე 6 ვ -მდე. დამავიწყდა დავამატო ჩვეულებრივი 10 μF გამშლელი კონდენსატორი PCB– ზე დენის წყაროსთვის ATMega– ზე. ამიტომ, მე განვაახლე ჩვეულებრივი გამომავალი კონდენსატორი MCP1700– ზე 1 – დან 10 μF– მდე და ის მშვენივრად მუშაობს.
• ბატარეის ძაბვის მონიტორინგი ADC0– ით ATMega– ზე (ძაბვის გამყოფის საშუალებით)

რეალურ დროში საათი

შეცვლილი DS3231, რომელიც იღვიძებს ATMega– ს განსაზღვრული ინტერვალებით, რათა დაიწყოს გაზომვისა და მონაცემთა გადაცემის ციკლი. თავად DS3231 იკვებება CR2032 ლითიუმის უჯრედით.

BME280

მე შევეცადე ორიგინალური Bosch BME280 მოდულის დამოუკიდებლად გამოყენება, რომლის შედუღება თითქმის შეუძლებელია მისი მცირე ზომის გამო. ამიტომ, მე ვიყენებ ფართოდ გავრცელებულ გარღვევის დაფას. ვინაიდან მას აქვს არასაჭირო ძაბვის რეგულატორი, რომელიც მოიხმარს ენერგიას, მე მას ვრთავ N არხის MOSFET– ით გაზომვების დაწყებამდე.

SIM800L

ეს მოდული საიმედოა, მაგრამ, როგორც ჩანს, საკმაოდ ტემპერამენტულია, თუ კვების ბლოკი არ არის მყარი. აღმოვაჩინე, რომ 4.1V მიწოდების ძაბვა საუკეთესოდ მუშაობს. მე გავაკეთე PCB კვალი VCC და GND SIM800L დამატებითი სქელი (20 მლნ).

სქემატური/PCB კომენტარები

• ქსელის ეტიკეტი "1" - ჩამოთვლილი როგორც "SINGLEPIN" ნაწილების სიაში უბრალოდ ეხება მამრობითი სათაურის პინს.
• სლაიდების გადართვის მიმდებარე ორი ქინძისთავები ნორმალური მუშაობისთვის ჯუმბერთან უნდა იყოს გადაბმული, წინააღმდეგ შემთხვევაში VCC ხაზი აქ ღიაა. საჭიროების შემთხვევაში, ისინი განკუთვნილია მიმდინარე გაზომვებისთვის.
• 100 μF კონდენსატორი (C12) SIM800L მოდულისთვის არ არის საჭირო. მას დაემატა სიფრთხილის ზომები (სასოწარკვეთილი) ღონისძიება სტაბილურობის მოსალოდნელი პრობლემების შემთხვევაში

რეკომენდირებულია ასამბლეის ნაბიჯები

1. შეაგროვეთ კვების ბლოკის ყველა კომპონენტი PCB ქვედა მარცხენა ნაწილში. TPS562208- ის ჩართვის პინი (პინი 5) უნდა იყოს ლოგიკურად მაღალი შესამოწმებლად, წინააღმდეგ შემთხვევაში მოდული არის გამორთვის რეჟიმში და გექნებათ 0V გამომავალი. შესამოწმებლად ჩართვის მაღალი მაჩვენებლის გასაყვანად, ATMega– ის მე –9 ბალიდან დროებითი მავთული (რომელიც PCB– ზე არის მიერთებული ძაბვის მარეგულირებლის PIN 5 –ზე) შეიძლება იყოს დაკავშირებული VCC წერტილთან; უახლოესი წერტილი იქნება R3– ის ქვედა პინთან, რომელიც მდებარეობს VCC ხაზზე.
2. გამოსცადეთ TPS562208– დან C2, C3 ან C4 და GND– ის ქვედა ქინძისთავებს შორის. უნდა გქონდეს დაახლოებით 4.1 ვ.
3. გამოცადეთ გამომავალი MCP1700– დან, U6– ისა და GND– ის ზედა მარჯვენა პინს შორის. უნდა გქონდეს 3.3 ვ.
4. Solder ATMega328P; დააკვირდით პინ 1 მარკერს ზედა მარცხენა კუთხეში. გარკვეული პრაქტიკაა საჭირო, მაგრამ არც ისე რთული.
5. ჩაწერეთ ჩამტვირთავი ATMega328 - გაკვეთილები ამისთვის სხვაგან. თქვენ სულაც არ უნდა გამოიყენოთ pin სათაურები MOSI, MISO, SCK და RST– თან დასაკავშირებლად. რამდენიმე წამი, რაც საჭიროა ჩამტვირთველის დაწვისთვის, შეგიძლიათ გამოიყენოთ დიუპონის მავთულები და გამოიყენოთ ცოტა კუთხე კარგი კონტაქტის მისაღწევად.
6. მიამაგრეთ 5x ქალი სათაური DS3231– ისთვის.
7. Solder SIM800L მამრობითი pin სათაურების საშუალებით
8. შემდუღებელი BME280
9. ატვირთეთ კოდი Arduino IDE– ში USB2TTL ადაპტერის გამოყენებით (აირჩიეთ Arduino Uno/Genuino როგორც სამიზნე).

ნაბიჯი 3: Arduino კოდი

იხილეთ Arduino კოდის ფაილი დანართში.

ნაბიჯი 4: რეალური სამყაროს ტესტი

მე გავხსენი ორი პატარა ხვრელი საქმის მარჯვენა მხარეს, ღრმად წინა მხრიდან. მე მათ შიგნიდან დავფარე Goretex– ის ლაქებით, რათა მოხდეს ჰაერის გაცვლა, მაგრამ გამოვრიცხო წყალი. მე დავამატე დამატებითი წვიმის დაცვა პატარა პლასტმასის სახურავებით. შემდეგ ჩამონტაჟებული მაქვს სრული ასამბლეა კორპუსში, კომპონენტები წინ და ბატარეა სახურავისკენ. მე ვამატებ ცოტაოდენი სილიკონის ცხიმს კორპუსში წყლის დამატებით დაცვის მიზნით.

ერთეული ამჟამად "დამონტაჟებულია" პატარა მდინარის გვერდით. აქ არის პირდაპირი მონაცემების არხი.