GPRS (SIM карт) өгөгдлийн холбоос бүхий цаг агаарын авсаархан мэдрэгч: 4 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Төслийн хураангуй

Энэ бол BME280 температур/даралт/чийгшлийн мэдрэгч ба ATMega328P MCU дээр суурилсан батерейгаар ажилладаг цаг агаарын мэдрэгч юм. Энэ нь 3.6 V лити тионил АА гэсэн хоёр батерейгаар ажилладаг. Энэ нь хэт бага унтлагын хэрэглээ бөгөөд 6 мкА байна. Энэ нь өгөгдлийг GPRS-ээр (SIM800L GSM модулийг ашиглан) DS3231 бодит цагийн хяналттай ThingSpeak руу хагас цагаар илгээдэг. Нэг багц батерейны тооцоолсон үйлчилгээний хугацаа> 6 сар байна.

Би ASDA-ийн төлөх төлбөрийн SIM картыг ашигладаг бөгөөд энэ нь маш сайн нөхцлийг санал болгодог бөгөөд энэ нь зээлийн ашиглалтын хугацаа маш урт (180 хоног) бөгөөд зөвхөн 5p/MB дата эзэлхүүнтэй байдаг.

Урам зориг: Байгаль орчинд байрлуулж, цаг агаар болон бусад өгөгдлийг олж авах, GSM/GPRS сүлжээгээр дамжуулан IoT сервер рүү дамжуулах боломжтой хэмнэлттэй, арчилгаа багатай, бие даасан, батерейгаар ажилладаг байгаль орчны мэдрэгчийг хөгжүүлэх.

Физик хэмжээс: 109 x 55 x 39 мм (хайрцагны фланцыг оруулаад). Жин 133 гр. IP үнэлгээ 54 (тооцоолсон).

Материалын өртөг: ойролцоогоор. Нэг нэгжид 20 фунт.

Угсрах хугацаа: нэгж тутамд 2 цаг (гараар гагнах)

Цахилгаан эх үүсвэр: Хоёр литийн тионил АА батерей, цэнэглэдэггүй (3.6V, 2.6Ah).

Сүлжээний протокол: GSM GPRS (2G)

Боломжит хэрэглээ: GSM дохионы хамрах хүрээ бүхий алслагдсан байршил. Ой, гэрэлт цамхаг, хөвүүр, хувийн дарвуулт завь, машин тэрэг, кемпийн талбай, уулын хоргодох байр, хүн амьдардаггүй барилга

Найдвартай байдлын тест: Нэг нэгж 30.8.20-оос хойш удаан хугацааны туршилтыг хяналтгүй явуулж байна. Нэг програм хангамжийн эвдрэлээс гадна 30 минут тутамд өгөгдлийг найдвартай илгээдэг.

Алхам 1: Шаардлагатай эд ангиуд

• Захиалгаар хийсэн ПХБ. Энд зиплэгдсэн Gerber файлууд байна (Instablesables.com нь ZIP файл байршуулалтыг хааж байгаа бололтой). Би PCB үйлдвэрлэхийн тулд jlcpcb.com сайтыг маш их зөвлөж байна. Их Британид амьдардаг хүмүүсийн хувьд материал, шуудангийн зардалд хамгийн бага хувь нэмэр оруулахын тулд танд сэлбэг ПХБ илгээж байгаадаа баяртай байна.
• ATMega328P-AU
• Өөрчлөгдсөн DS3231 бодит цагийн цаг (доорх догол мөрийг үзнэ үү)
• BME280 Breakout самбар, жишээ нь
• SIM800L GSM GPRS модуль
• Нарийвчилсан жагсаалтын дагуу SMD -ийн төрөл бүрийн хэсгүүд.
• Хаммонд 1591, Хар ABS бүрхүүл, IP54, Хоног, 85 x 56 x 35 мм, RS бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс Их Британи

DS3231 -ийн өөрчлөлт

Улаан өнгийн дугуйлсан дөрвөлсөн резистор сүлжээг гагнахгүй байх шаардлагатай. Бусад илүү хор хөнөөлтэй аргууд нь бас зүгээр боловч 4 дэвсгэрийн дотор талын дэвсгэр дээр (MCU -ийн хажуу тийш) гүүр хийхээс зайлсхий. Бусад 4 дэвсгэрийг ПХБ -ийн ул мөрөөр холбосон болно. Энэхүү өөрчлөлт нь SQW зүүг дохиолол болгон ажиллуулахад зайлшгүй шаардлагатай юм. Резисторыг салгахгүйгээр маш бага хүчдэлтэй RTC-ийн зорилгыг зөрчсөн модульд VCC тэжээлийг холбох хүртэл энэ нь ажиллахгүй болно.

Алхам 2: Схемийн зарчим

Энэхүү дизайны тэргүүлэх чиглэлүүд нь:

• Бага унтдаг гүйдлийн хэрэглээтэй батерейны ажиллагаа
• Компакт дизайн

Цахилгаан хангамж

3.6V хүчдэл бүхий хоёр литийн тионил АА батерей. Урвуу туйлшралыг хамгаалах зориулалттай P сувгийн MOSFET.

Хэлхээнд хоёр хүчдэлийн зохицуулагч байдаг.

• Texas Instruments TPS562208 2 Amp-ийг бууруулах зохицуулагч нь SIM800L-ийг 4.1V орчим хүчээр тэжээдэг. Үүнийг ATMega -аас сольж болох бөгөөд 5 -р хэсгийг идэвхжүүлэх замаар ихэнхдээ унтраах горимд оруулдаг.
• ATMega болон BME280 -ийн MCP1700 3.3V зохицуулагч. Энэ бол ердөө л 1 мкА орчим тайван гүйдэл бүхий маш үр ашигтай нам бууруулагч зохицуулагч юм. Зөвхөн 6V хүртэл оролтыг тэсвэрлэдэг тул би 7.2V тэжээлийг 6V орчим зөвшөөрөгдөх хэмжээнд хүртэл бууруулахын тулд хоёр шулуутгагч диодыг (D1, D2) цувралаар нэмсэн. Би ATMega -ийн тэжээлийн хангамжийн хувьд ПХБ дээр ердийн 10 µF задлах конденсатор нэмэхээ мартсан байна. Тиймээс би MCP1700 дээрх ердийн гаралтын конденсаторыг 1 -ээс 10 µF болгож сайжруулсан бөгөөд энэ нь сайн ажилладаг.
• ATMega дээрх ADC0 -ээр батерейны хүчдэлийн хяналт (хүчдэл хуваагчаар)

Бодит цагийн цаг

Хэмжих, өгөгдөл дамжуулах мөчлөгийг эхлүүлэхийн тулд ATMega -ийг тогтоосон хугацаанд сэрээдэг DS3231 өөрчлөгдсөн. DS3231 өөрөө CR2032 лити эсээр тэжээгддэг.

BME280

Би анхны Bosch BME280 модулийг бие даан ашиглахыг хичээсэн бөгөөд энэ нь жижиг хэмжээтэй тул гагнах бараг боломжгүй юм. Тиймээс би өргөн хэрэглэгддэг таслах самбарыг ашиглаж байна. Энэ нь шаардлагагүй хүчдэлийн зохицуулагчтай бөгөөд энерги зарцуулдаг тул хэмжихийн өмнөхөн би N сувагтай MOSFET-ээр асаадаг.

SIM800L

Энэхүү модуль нь найдвартай боловч цахилгаан хангамж нь хатуу биш бол нэлээд даруухан мэт санагддаг. 4.1V тэжээлийн хүчдэл хамгийн сайн ажилладаг болохыг олж мэдсэн. Би VCC ба GND -ийн ПХБ -ийн ул мөрийг SIM800L -д нэмэлт зузаан (20 миль) хийсэн.

Схем/ПХБ -ийн тайлбар

• Сүлжээний шошго "1" - хэсгүүдийн жагсаалтад "SINGLEPIN" гэж бичигдсэн нь эрэгтэй толгойн зүүг л хэлнэ.
• Гулсах унтраалгатай зэргэлдээ орших хоёр тээглүүрийг хэвийн ажиллуулахын тулд холбогчоор холбох хэрэгтэй, эс тэгвээс энд VCC шугам нээлттэй байна. Эдгээр нь шаардлагатай бол одоогийн хэмжилт хийхэд зориулагдсан болно.
• SIM800L модулийн 100 мкФ конденсатор (C12) шаардлагагүй. Тогтвортой байдлын асуудал гарч болзошгүй тохиолдолд үүнийг урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээ болгон нэмсэн

Зөвлөмж болгож буй угсрах алхамууд

1. ПХБ -ийн зүүн доод хэсэгт цахилгаан хангамжийн бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг угсарна. TPS562208 -ийн идэвхжүүлэх зүү (5 -р зүү) нь туршихад логик өндөр байх ёстой, эс тэгвээс модуль унтрах горимд байгаа бөгөөд та 0V гаралттай байх болно. Туршилтанд идэвхжүүлэх зүүг өндөрт татахын тулд ATMega -ийн 9 -р дэвсгэрээс түр зуурын утсыг (ПХБ дээр хүчдэлийн зохицуулагчийн ПИН 5 руу залгасан) VCC цэгт холбож болно; хамгийн ойрын цэг нь VCC шугам дээр байрладаг R3 -ийн доод зүү байх болно.
2. TPS562208 -аас C2, C3 эсвэл C4 ба GND доод тээглүүрүүдийн хоорондох туршилтын гаралт. Та ойролцоогоор 4.1V байх ёстой.
3. U6 ба GND -ийн баруун дээд зүү хооронд MCP1700 -аас гарсан гаралтын туршилт. Та 3.3V хүчдэлтэй байх ёстой.
4. ATMega328P гагнуур; зүүн дээд буланд байгаа зүү 1 тэмдгийг ажиглана уу. Зарим дадлага хийх шаардлагатай боловч тийм ч хэцүү биш юм.
5. Ачаалагчийг ATMega328 дээр бичээрэй, өөр зааварчилгаа авахын тулд та MOSI, MISO, SCK, RST -т холбогдохын тулд зүү толгой ашиглах шаардлагагүй. Ачаалагчийг шатаахад хэдэн секундын турш та сайн холбоо барихын тулд Dupont утаснуудыг ашиглаж, бага зэрэг өнцөг үүсгэж болно.
6. DS3231 -ийн 5х эмэгтэй зүү толгойг хавсаргана уу.
7. SIM800L -ийг эрэгтэй зүү толгойгоор гагнах
8. Гагнуур BME280
9. USB2TTL адаптер ашиглан кодыг Arduino IDE дээр байршуулах (Arduino Uno/Genuino -г зорилтот болгон сонгоно уу).

Алхам 3: Arduino код

Файлын хавсралт дахь Arduino эх кодыг үзнэ үү.

Алхам 4: Бодит ертөнцийн тест

Би хэргийн баруун талд хоёр жижиг цооног өрөмдсөн. Би тэднийг дотроос Goretex нөхөөсөөр бүрхэж, агаар солилцох боломжтой боловч ус оруулахгүй. Жижиг хуванцар дээвэртэй би борооны нэмэлт хамгаалалтыг нэмж оруулав. Дараа нь би иж бүрдлийг хайрцагт хийж, бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг урагш, батерейг таг руу нь харуулав. Ус нэвтрэх хамгаалалтыг сайжруулахын тулд би хайрцагт бага зэрэг цахиурын тос нэмнэ.

Одоогийн байдлаар уг төхөөрөмжийг жижиг голын хажууд "суурилуулсан" байна. Энд шууд өгөгдлийн тэжээл байна.