Mailbox en garagedeurmelder - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Dit Instructables is gebaseerd op Johan Moberg Mailbox Notifier. In vergelijking met dit project heb ik enkele wijzigingen aangebracht:

1. Ver weg van mijn huis is niet alleen de brievenbus, maar ook de garage. Ze bevinden zich op een locatie dicht bij de weg en het huis ligt ongeveer 50 meter binnen het land. Door zeer gevoelige garagecontroller op afstand is het een paar keer gebeurd dat de garagedeur per ongeluk open stond. Nu zou ik graag precies willen weten of de deur van de garage gesloten is of niet. Daarom verleng ik het oorspronkelijke project voor nog een contact, het garagedeurcontact.
2. MCU (Microprocessor Control Unit) in zender blijft Attiny-85, wat belangrijk is voor een laag stroomverbruik. Er zijn niet genoeg digitale pinnen (ik gebruik de reset-pin niet graag) en ik los een probleem op met een eenvoudige hardware-oplossing.
3. Ontvangers indicatie wordt gedaan door optische en akoestische signalen. Optische signalen worden gemaakt door leds en voor akoestische signalen is er een circuit dat een lied produceert. MCU (Microprocessor Control Unit) in afzender is gewijzigd en het is Arduino Nano. Oorspronkelijk zou ik Attiny-85 willen gebruiken, maar het ontbreken van nog een vrije pin was een groot obstakel. Er is geen eenvoudige hardware-oplossing.
4. Er zijn kleine wijzigingen aangebracht in de Arduino-software om bovenstaande hardware-aanpassing te behouden.
5. Draadloze halfduplexcommunicatie werkt goed als beide eenheden (zender en ontvanger) werken. Maar als een van beide eenheden uitvalt (zoals een bijna lege batterij enzovoort), blijft de andere eenheid werken en doet alsof er communicatie is (ontvanger). In een dergelijk geval wordt de communicatie onderbroken, zelfs als de fout op een site is verholpen. Oplossing: er moet een nieuwe communicatie worden gemaakt. Om deze reden is er een reset circuit in de zender toegevoegd, met indicator.

Beschrijving

Het project bestaat uit twee delen: zender en ontvanger. Afzender op garageplaats detecteert signalen van brievenbuscontact en garagedeur open contact. Als er een van deze contacten is geactiveerd, stuurt de zender HC12 een draadloos signaal naar de ontvanger. Op de ontvanger wordt de status "alarm" aangegeven, zoals "mail aangekomen" of "garagedeur open" door het knipperen van de bijbehorende led en het afgespeelde nummer. Door een reset-drukknop op de ontvangereenheid kan de indicatie worden geannuleerd en begint een nieuwe staat van wachten op alarm.

Maximale afstand

HC-12 communicatiemodule is bedoeld voor afstanden tot 1,8 km. Maar deze waarde is theoretisch en kan in open lucht worden bereikt. Binnen het gebouw is het maximale bereik korter. Ik had moeite om een afstand van ongeveer 100 meter te bereiken met een eenvoudige snaarantenne. In dit geval waren beide units ingesteld op maximaal bereik - FU4-modus en 1200 baudrate. Eén eenheid bevond zich in het gebouw, achter 4 dikke muren. Met SMA werd antenneverbinding tot stand gebracht, maar niet stabiel. In dit geval werd het probleem opgelost door de ontvangereenheid in de kamer te plaatsen, gericht op de plaats van de garage (slechts één muur).

Volgens mijn ervaringen. Ik raad aan om SMA-antennes te gebruiken met het juiste verlengsnoer. Deze kabel moet overeenkomen met connectoren aan beide zijden (antenne SMA-connector en HC-12 Ipex-connector).

Stap 1: Onderdelen en gereedschappen

Er zijn de volgende onderdelen gebruikt:

Er zijn links voorzien voor minder gebruikelijke onderdelen.

Afzender:

• Attiny-85, ebay
• HC-12, ebay
• Weerstanden 68, 150, 1k, 10k
• Diode Schottky SR240, ebay
• Diode universeel, 1N589 of 1N4148
• Aansluitblok, banggood
• SMA-antenne, ebay
• Condensatoren 1000M
• Transistor NPN, S9013, 2N2222 of vergelijkbaar
• Batterij AA houder (3 stuks) en batterijen
• Schakel Micro C + NO + NC voor Reset
• Led 5mm blauw
• Reed-contacten voor post- en garagedeurschakelaars, banggood
• Magneten, banggood
• Prototype PCB, banggood
• Connectoren XH, banggood

Ontvanger:

• Arduino-nano, banggood
• HC-12, ebay
• Spanningsstabilisator 7805T
• Melodie IC UM66
• Transistor NPN, S9013, 2N2222 of soortgelijke
• Weerstanden 2x470, 10k
• Trimpot 10k
• Kleine luidspreker
• Schakelaar Reset, banggood
• Led 10mm, groen en geel
• Diode universeel, 1N589 of 1N4148
• Condensator 2x10M, 1000M
• Hoofdadapter 220V AC naar 5V DC
• SMA-antenne
• Jack connector voor hoofdadapter, banggood
• Led 10mm, 2 stuks groen en geel
• Connectoren XH, banggood

Gereedschap:

• Arduino-uno Rev3-bord voor het instellen van HC-12 en het programmeren van Attiny-85
• Soldeerbout
• Multimeter
• Breadboard

Stap 2: Afzender

Schema van de afzender staat op de foto hierboven.

Batterijen zijn drie stuks van het type AA. Hun piekverbruik is tijdens de eerste communicatie gestart, (ongeveer 100mA). Probeer deze tijd zo kort mogelijk te maken. Tijdens de wachttijd is het verbruik zeer laag (minder dan 1ma), en tijdens alarm is het verbruik gedurende korte tijd ongeveer 40mA. D1 beschermt circuits tegen overspanning, als de batterijen nieuw zijn.

SW3, R1, C1 creëert een resetcircuit. Indicatie van status na reset, is blauwe led D4. Deze led moet na reset gaan branden en aangeven: "afzender is gereed om verbinding te maken". Als de blauwe led brandt, kan de communicatie worden gestart door op de Reset-knop op de ontvanger te drukken.

D2 en D3 zijn Schottky-diodes met een lage voorwaartse spanning. Vanwege deze diodes gebruikt schakelaar "garagedeur open" dezelfde software-onderbreking, als de schakelaar "mail is aangekomen". Als SW1 (mail) is aangesloten op aarde, wordt interrupt en alarm voor mail geactiveerd. Als SW2 (garage) is aangesloten op aarde, wordt de onderbreking voor post geactiveerd samen met het alarm voor de garage. Op deze manier werd een ontbrekende pin op MCU opgelost.

Geschikte alarmindicatie wordt gedaan door software. Deze hardware-oplossing maakt het mogelijk om slechts één simpele interrupt te gebruiken.

Beschrijving van Attiny-85 en HC-12 is zeer goed gedaan binnen genoemde Johan Moberg Instructables.

Stap 3: Ontvanger

Ontvanger wordt gevoed vanuit de hoofdstroom door adapter 220V AC naar 5V DC. Het kan elke kleine adapter zijn met een DC-uitgangsstroom van ongeveer 0,3 A. Omdat de uitgangsspanning van de adapter afhangt van de uitgangsstroom (er was een spanning van ongeveer 8V met een lage stroomsterkte), heb ik een eenvoudige spanningsstabilisator IC1 toegevoegd. Diode D1 verlaagt de spanning voor HC-12.

Arduino Nano-uitgang D7 sluit tijdens alarmstatus een spanning van ongeveer 4V aan op de IC2-melodiegenerator. T1 versterkt signaal naar luidspreker. Volume kan worden aangepast door variabele weerstand R4. Ik raad aan om een gat in het deksel van de ontvanger te laten om toegang te krijgen tot deze weerstand. D5 en D6 zijn uitgangen voor alarmleds. D3-, D4-pinnen zijn verbonden met HC-12 en bieden seriële communicatie. D2-pin is invoer- en detectiestatus van de "Reset" -schakelaar.

Reset-schakelaar wordt gebruikt voor twee functies:

1. Activeer de eerste verbinding. Nadat u erop hebt gedrukt, zou de communicatie moeten starten.
2. Nadat de verbinding tot stand is gebracht en het alarm is opgetreden, kan de resetknop het alarm resetten en de status van de ontvanger wijzigen voor "wachten".

LED indicatie is volgende:

1. Beide leds zijn aan en branden permanent. Dit is de beginstatus nadat de ontvanger is ingeschakeld. Als de afzender gereed is - blauwe led op afzender is aan, verbinding kan tot stand worden gebracht met de reset-drukknop op de ontvanger.
2. Nadat de verbinding tot stand is gebracht, knipperen beide leds afwisselend in een periode van ongeveer 2 seconden.
3. In geval van alarm knippert de corresponderende led in een periode van ongeveer 1 seconde, de andere led is donker.

Stap 4: Software

Arduino ino-bestanden met volledige software zijn opgenomen in deze stap.

Software voor afzender moet worden geladen in MCU Attiny-85. Gebruik voor het programmeren van Attiny Arduino Uno en Arduino IDE-software op pc. Er zijn veel tutorials hoe je dit moet doen, op internet. Ik raad deze aan Attiny85 Programmeren. Nadat u het programma in Attiny hebt geladen, plaatst u de chip in de socket op de printplaat van de zender.

Arduino Nano programmeren is hetzelfde als Arduino Uno programmeren. Gebruik een USB-kabel en Arduino IDE met het geselecteerde Nano-bord in "Tools" en "Board manager". Dit proces kan worden gedaan met een bord in een broodbord. Plaats na het programmeren het Nano-bord in de socket op de ontvangerprint.

Beide eenheden HC-12 moeten met Arduino Uno op dezelfde parameters worden ingesteld. Instructies zijn in originele Instructables.

Stap 5: Hardware en instellingen

De meest kritische onderdelen zijn contacten voor post en garagedeur. Deze contacten worden tijdens het sluiten in de brievenbus en bij het mechanische spoor van de garagedeur geplaatst, op de plaats die de deur bereikt. Brievenbuscontact bestaat uit reed-schakelaar en neodymium-magneet. Reed-schakelaar is gemonteerd met plakband, in de doos aan één kant van het gat voor het invoegen van letters. Magneet is zo aan de postklep bevestigd, dat de gedeeltelijk geopende klep de schakelaar activeert. Draden zijn verbonden met een kleine XH-connector.

Dezelfde contactoplossing wordt gebruikt voor garagedeuren. In dit geval kan ook contact worden gemaakt door de eindschakelaar. Welke variant je kiest, is aan jou. Maar er zijn nog meer mogelijkheden: Dezelfde garagesystemen kunnen een aansluitblok hebben met eindschakelaarcontacten, in de garagebedieningskast. Sluit in dit geval gewoon de draden aan op competente schroeven.

Afzender

Onderdelen worden op prototype-PCB's geplaatst, die op een kleiner formaat worden gesneden. Op het bord zijn stopcontacten geplaatst voor de HC-12-module en voor Attiny-85, connectoren voor de batterij en klemmenblokken voor beide alarmcontacten. Buiten bord is geplaatst Reset schakelaar, blauwe led en SMA antenne. Alle andere componenten zijn op de print gesoldeerd en verbonden door draden aan de onderkant van het bord. Batterijhouder en PCB zijn in een plastic doos gemonteerd. Het kan elke plastic doos met de juiste afmetingen zijn, ik gebruik een dampdichte aansluitdoos. Box wordt onder garagedak gemonteerd en draden worden door plastic buizen geleid.

Op de foto van de verzenddoos staan enkele onderdelen, die geen onderwerp zijn van dit artikel. Ik heb wat meer elektronica in de doos toegevoegd.

Ontvanger

Componenten van de ontvanger kunnen in elke universele doos worden geplaatst. Ik heb een plastic doos gebruikt van een oude draadloze deurbel. Onderdelen zijn weer gesoldeerd op prototype PCB, inclusief beide led diodes. Er zijn sockets voor MCU- en HC-12-module en mannelijke connectoren op het bord gesoldeerd voor luidspreker, resetknop en voedingsspanning. In het voordeksel zijn gaten gemaakt voor leds, in het bovenste gedeelte voor resetknop en antenne.

Instelling

Zoals de auteur van het originele project heeft geschreven, zijn er vele en vele redenen die een succesvolle communicatie tussen zender en ontvanger kunnen verhinderen. Controleer allereerst de draadverbinding en het solderen. Als alles in orde is, probeer dan communicatie tot stand te brengen met beide units die naast elkaar op tafel zijn geplaatst. Als er problemen zijn, controleer dan HC-12-modules in een eenvoudig circuit met arduino, op twee breadboards. Gebruik instructies volgens zeer goed artikel over module: Lange afstand communicatie Er is eenvoudige software HC-12 messenger. Laad dezelfde software op beide Arduino en controleer de communicatie. Als het goed is, zijn beide modules goed.

Probeer als volgende stap arduino uno uit te breiden met HC-12 op breadboard, naar alle componenten voor zender en ontvanger, en programmeer beide arduino's. Controleer in dit geval arduino uno-pinnen in vergelijking met Attiny-85 en Nano in ino-bestanden en wijzig indien nodig pinnummers. Om deze reden heb ik binnen ino-bestanden overeenkomstige arduino-pinnen toegevoegd in opmerkingenregels. Als het probleem aanhoudt, probeer dan een fout in de programmering te vinden met behulp van hardwareserieel. Op deze manier kunt u een aantal kritieke programmapunten invoeren, berichten controleren en ze in een seriële monitor bekijken. U kunt zien welke onderdelen van het programma zijn voltooid en welke niet. Simuleer schakelaars voor post en garage door draden aan te raken. Vervang na het oplossen van problemen de achterpanelen door MCU's (Attiny en Nano).

De eerste communicatie tussen eenheden moet op tafel plaatsvinden. Als alles in orde is, monteert u de units op hun plaats en controleert u opnieuw.

Bedankt voor het lezen en veel succes.