Notificatore di cassette postali e porte del garage: 5 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Questo Instructables è basato su Johan Moberg Mailbox Notifier. Rispetto a questo progetto ho apportato alcune modifiche:

1. Lontano da casa mia non c'è solo la cassetta delle lettere, ma anche il garage. Sono in una posizione vicino alla strada e la casa si trova a circa 50 metri all'interno della terra. A causa del telecomando del garage molto sensibile, è successo alcune volte che la porta del garage si è aperta accidentalmente. Ora vorrei sapere esattamente se la porta del garage è chiusa o meno. Pertanto estendo il progetto originale per un altro contatto, il contatto della porta del garage.
2. L'MCU (unità di controllo del microprocessore) nel mittente rimane Attiny-85, che è importante per il basso consumo energetico. Non ci sono abbastanza pin digitali (non mi piace usare Reset pin) e risolvo un problema con una semplice soluzione hardware.
3. L'indicazione dei ricevitori avviene tramite segnali ottici e acustici. I segnali ottici sono costituiti da led e per quello acustico viene aggiunto il circuito che produce la canzone. L'MCU (unità di controllo del microprocessore) nel mittente è cambiato ed è Arduino Nano. Inizialmente avrei voluto usare Attiny-85, ma la mancanza di un altro pin libero era un grosso ostacolo. Non esiste una soluzione hardware semplice.
4. Sono state apportate piccole modifiche al software Arduino, per mantenere le modifiche hardware di cui sopra.
5. La comunicazione half duplex wireless funziona bene se entrambe le unità (mittente e ricevente) funzionano. Ma, se una di entrambe le unità si guasta (come batteria scarica e così via), l'altra unità continua a funzionare e fa finta di comunicare (ricevitore). In tal caso, la comunicazione viene interrotta anche se l'errore viene corretto su qualsiasi sito. Soluzione: creare una nuova comunicazione. Per questo motivo è stato aggiunto un circuito di reset nel trasmettitore, con indicatore.

Descrizione

Il progetto si compone di due parti: mittente e destinatario. Il mittente situato nel sito del garage rileva i segnali dal contatto della casella di posta e dal contatto della porta del garage aperta. Se uno di questi contatti è attivato, il trasmettitore HC12 invia il segnale wireless al ricevitore. Sul ricevitore viene indicato lo stato di "allarme", tipo "posta arrivata" o "porta del garage aperta" tramite il lampeggio del led corrispondente e la riproduzione del brano. Premendo il pulsante di reset sull'unità ricevente, l'indicazione può essere annullata e inizia un nuovo stato di attesa di allarme.

Distanza massima

Il modulo di comunicazione HC-12 è dedicato per distanze fino a 1,8 km. Ma questo valore è teorico e potrebbe essere raggiunto a cielo aperto. La portata massima all'interno dell'edificio è più breve. Ho avuto problemi a raggiungere una distanza di circa 100 m con una semplice antenna a stringa. In questo caso entrambe le unità erano impostate sulla gamma massima - modalità FU4 e 1200 baud rate. Un'unità era all'interno dell'edificio, dietro 4 spesse mura. Con la connessione dell'antenna SMA è stata stabilita, ma non stabile. In questo caso il problema è stato risolto posizionando l'unità ricevente in una stanza orientata al sito del garage (una sola parete).

Secondo le mie esperienze. Consiglio di utilizzare antenne SMA con una prolunga adeguata. Questo cavo deve corrispondere ai connettori su entrambi i lati (connettore SMA dell'antenna e connettore HC-12 Ipex).

Passaggio 1: parti e strumenti

Ci sono le seguenti parti utilizzate:

I collegamenti sono forniti per le parti meno comuni.

Mittente:

• Attiny-85, ebay
• HC-12, ebay
• Resistori 68, 150, 1k, 10k
• Diodo Schottky SR240, ebay
• Diodo universale, 1N589 o 1N4148
• Morsettiera, banggood
• Antenna SMA, ebay
• Condensatori 1000M
• Transistor NPN, S9013, 2N2222 o simile
• Portabatterie AA (3 pezzi) e batterie
• Interruttore Micro C + NO + NC per Reset
• Led 5mm blu
• Contatti reed per interruttori posta e porte garage, banggood
• Magneti, banggood
• PCB prototipo, banggood
• Connettori XH, banggood

Ricevitore:

• Arduino-nano, banggood
• HC-12, ebay
• Stabilizzatore di tensione 7805T
• Circuito integrato di melodia UM66
• Transistor NPN, S9013, 2N2222 o simile
• Resistori 2x470, 10k
• Pot di rifilatura 10k
• Altoparlante piccolo
• Cambia reset, banggood
• Led 10mm, verde e giallo
• Diodo universale, 1N589 o 1N4148
• Condensatore 2x10M, 1000M
• Adattatore principale da 220 V CA a 5 V CC
• Antenna SMA
• Connettore jack per adattatore principale, banggood
• Led 10mm, 2pz verde e giallo
• Connettori XH, banggood

Utensili:

• Scheda Arduino-uno Rev3 per impostare HC-12 e programmare Attiny-85
• Saldatore
• Multimetro
• tagliere

Passaggio 2: mittente

Lo schema del mittente è nella foto sopra.

Le batterie sono tre pezzi di tipo AA. Il loro consumo di picco è durante la prima comunicazione iniziata, (circa 100mA). Cerca di ridurre il più possibile questo tempo. Durante il tempo di attesa il consumo è molto basso (inferiore a 1ma) e durante l'allarme il consumo è di circa 40mA per breve tempo. D1 protegge i circuiti dalla sovratensione, se le batterie sono nuove.

SW3, R1, C1 crea il circuito di ripristino. L'indicazione dello stato dopo il reset è il led blu D4. Questo led deve accendersi dopo il reset e indicare: "il mittente è pronto per stabilire la connessione". Se il led blu è acceso, la comunicazione può essere avviata premendo il pulsante Reset sul ricevitore.

D2 e D3 sono diodi Schottky con bassa tensione diretta. A causa di questi diodi, l'interruttore "porta del garage aperta" utilizza lo stesso interrupt software dell'interruttore "posta arrivata". Se SW1 (posta) è collegato a massa, si attiva l'interruzione e l'allarme per la posta. Se SW2 (garage) è collegato a massa, l'interrupt per la posta viene attivato insieme all'allarme per il garage. In questo modo è stato risolto un pin mancante su MCU.

L'indicazione di allarme adeguata viene eseguita dal software. Questa soluzione hardware consente di utilizzare un solo semplice interrupt.

La descrizione di Attiny-85 e HC-12 è molto ben fatta all'interno di Johan Moberg Instructables.

Passaggio 3: ricevitore

Il ricevitore è alimentato dall'alimentazione principale tramite l'adattatore da 220 V CA a 5 V CC. Potrebbe essere un qualsiasi piccolo adattatore con corrente di uscita CC di circa 0,3 A. Poiché la tensione di uscita dell'adattatore dipende dalla corrente di uscita (c'era una tensione di circa 8 V con bassa corrente), ho aggiunto un semplice stabilizzatore di tensione IC1. Il diodo D1 riduce la tensione per HC-12.

L'uscita Arduino Nano D7 collega la tensione di circa 4V al generatore di melodie IC2 durante lo stato di allarme. T1 amplifica il segnale all'altoparlante. Il volume può essere regolato dal resistore variabile R4. Consiglio di lasciare un buco nel coperchio del ricevitore per accedere a questo resistore. D5 e D6 sono uscite per led di allarme. I pin D3, D4 sono collegati a HC-12 e forniscono la comunicazione seriale. Il pin D2 è l'ingresso e rileva lo stato dell'interruttore "Reset".

L'interruttore di ripristino viene utilizzato per due funzioni:

1. Attiva la prima connessione. Dopo averlo premuto, dovrebbe iniziare la comunicazione.
2. Dopo che la connessione è stata stabilita e si è verificato l'allarme, il pulsante di ripristino può ripristinare l'allarme e modificare lo stato del ricevitore per "attesa".

L'indicazione del LED è la seguente:

1. Entrambi i led sono accesi e accesi in modo permanente. Questo è lo stato iniziale dopo l'accensione del ricevitore. Se il mittente è pronto - il led blu sul mittente è acceso, la connessione può essere stabilita tramite il pulsante di reset sul ricevitore.
2. Dopo che la connessione è stata stabilita, entrambi i led lampeggiano alternativamente per un periodo di circa 2 secondi.
3. In caso di allarme, il led corrispondente lampeggia in un periodo di circa 1 secondo, l'altro led è spento.

Passaggio 4: software

I file ino Arduino con il software completo sono inclusi in questo passaggio.

Il software per il mittente deve essere caricato nell'MCU Attiny-85. Per programmare Attiny utilizzare Arduino Uno e il software Arduino IDE su PC. Ci sono molti tutorial su come farlo, su internet. Raccomando questo Attiny85 Programmazione. Dopo aver caricato il programma su Attiny, inserire il chip nella presa sulla scheda del mittente.

La programmazione di Arduino Nano è la stessa della programmazione di Arduino Uno. Usa il cavo USB e l'IDE Arduino con la scheda Nano selezionata in "Strumenti" e "Gestione schede". Questo processo può essere eseguito con la scheda inserita nella breadboard. Dopo la programmazione, posizionare la scheda Nano nella presa sulla PCB del ricevitore.

Entrambe le unità HC-12 dovrebbero essere impostate sugli stessi parametri con Arduino Uno. Le istruzioni sono in Instructables originale.

Passaggio 5: hardware e impostazioni

Le parti più critiche sono i contatti per la posta e la porta del garage. Questi contatti sono posti all'interno della cassetta postale e sul binario meccanico della porta del garage, nel punto in cui arriva la porta, durante la chiusura. Il contatto della cassetta postale è composto da interruttore reed e magnete al neodimio. L'interruttore reed è montato tramite nastro adesivo, all'interno della scatola su un lato del foro per l'inserimento delle lettere. Il magnete è attaccato al lembo della posta in modo tale che il lembo parzialmente aperto attivi l'interruttore. I cavi sono collegati a un piccolo connettore XH.

La stessa soluzione di contatto viene utilizzata per la porta del garage. In questo caso il contatto potrebbe essere creato anche dal finecorsa. Sta a te scegliere quale variante scegliere. Ma ci sono altre possibilità: gli stessi sistemi di garage possono avere morsettiere con contatti di finecorsa, all'interno della scatola di controllo del garage. In questo caso, basta collegare i fili alle viti competenti.

Mittente

Le parti vengono posizionate sul PCB prototipo, che viene tagliato a dimensioni più piccole. Sulla scheda sono posizionate le prese per il modulo HC-12 e per Attiny-85, connettori per batteria e morsettiere per entrambi i contatti di allarme. All'esterno della scheda è posizionato l'interruttore di reset, il led blu e l'antenna SMA. Tutti gli altri componenti sono saldati sul PCB e collegati da fili nella parte inferiore della scheda. Il portabatteria e il PCB sono montati all'interno di una scatola di plastica. Potrebbe essere qualsiasi scatola di plastica con dimensioni adeguate, io uso una scatola di giunzione a prova di umidità. La scatola è montata sotto il tetto del garage e i cavi sono condotti attraverso tubi di plastica.

Sulla foto della scatola del mittente ci sono alcune parti, che non sono oggetto di questo articolo. Ho aggiunto un po' di elettronica all'interno della scatola.

Ricevitore

I componenti del ricevitore possono essere inseriti in qualsiasi scatola universale. Ho usato la scatola di plastica del vecchio campanello senza fili. Le parti vengono nuovamente saldate sul PCB prototipo, inclusi entrambi i diodi led. Ci sono prese per MCU e modulo HC-12 e connettori maschio saldati sulla scheda per altoparlante, pulsante di ripristino e tensione di alimentazione. Nella parte frontale sono realizzati i fori per i led, nella parte superiore per il pulsante di Reset e l'antenna.

Collocamento

Come ha scritto l'autore del progetto originale, ci sono molte e molte ragioni che possono impedire una corretta comunicazione tra mittente e destinatario. Prima di tutto, ricontrolla la connessione del filo e la saldatura. Se tutto è a posto, prova a stabilire una comunicazione con entrambe le unità poste sul tavolo, fianco a fianco. Se ci sono problemi, controlla i moduli HC-12 in circuito semplice con arduino, su due breadboard. Utilizzare le istruzioni secondo l'ottimo articolo sul modulo: Comunicazione a lungo raggio C'è un semplice software HC-12 messenger. Carica lo stesso software su arduino e controlla la comunicazione. Se OK, entrambi i moduli sono validi.

Come passaggio successivo, prova ad estendere arduino uno con HC-12 su breadboard, a tutti i componenti per mittente e destinatario e programma entrambi gli arduino. In questo caso, controlla i pin di arduino uno confrontandoli con Attiny-85 e Nano nei file ino e cambia i numeri dei pin, se necessario. Per questo motivo, ho aggiunto all'interno dei file ino corrispondenti pin arduino nelle righe dei commenti. Se il problema persiste, provare a trovare l'errore nella programmazione, utilizzando l'hardware seriale. In questo modo, puoi inserire alcuni punti critici del programma, controllare i messaggi e vederli nel monitor seriale. Puoi vedere quali parti del programma sono state completate e quali no. Simula interruttori per posta e garage toccando i fili. Dopo la risoluzione dei problemi, sostituire le schede posteriori con MCU (Attiny e Nano).

La prima comunicazione tra le unità dovrebbe essere effettuata sul tavolo. Se tutto è a posto, montare le unità sul posto e ricontrollare.

Grazie per aver letto e buona fortuna.