GPRS (SIM картасы) бар ықшам ауа райы датчигі: 4 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:22

Жобаның қысқаша мазмұны

Бұл BME280 температура/қысым/ылғалдылық датчигі мен ATMega328P MCU негізіндегі батареямен жұмыс істейтін ауа райы сенсоры. Ол 3,6 В екі литий тионил АА батареясымен жұмыс істейді. Ол өте төмен ұйқыны 6 мкА құрайды. Ол деректерді GPRS арқылы (SIM800L GSM модулін қолдана отырып) DS3231 нақты уақыт режимінде басқарылатын ThingSpeak-ке жарты сағат сайын жібереді. Батареяның бір жиынтығында қызмет мерзімі> 6 ай.

Мен ASDA ақылы SIM картасын қолданамын, ол осы жобаның мақсаттары үшін өте жақсы шарттар ұсынады, себебі оның несиелік мерзімі өте ұзақ (180 күн) және тек 5p/MB деректер көлемін алады.

Мотивация: ауа райын немесе басқа деректерді алу үшін және GSM/GPRS желісі арқылы IoT серверіне жіберу үшін табиғатта орналастырылатын үнемді, нөлдік қызмет көрсететін, автономды, аккумулятормен жұмыс істейтін экологиялық сенсорды әзірлеу.

Физикалық өлшемдер: 109 x 55 x 39 мм (корпус фланецтерін қоса). Салмағы 133 г. IP рейтингі 54 (есептік).

Материалдық құны: шамамен. Бірлік үшін 20 фунт.

Құрастыру уақыты: бірлікке 2 сағат (қолмен дәнекерлеу)

Қуат көзі: екі литий тионил АА батареясы, қайта зарядталмайды (3.6В, 2.6Ач).

Желілік протокол: GSM GPRS (2G)

Потенциалды қолдану: GSM сигналының қамтуымен кез келген қашықтағы орын. Ормандар, маяктар, қалқандар, жеке яхталар, керуендер, кемпингтер, таудағы саяжайлар, адам тұрмайтын ғимараттар

Сенімділік сынағы: бір қондырғы 30.8.20 жылдан бері қараусыз ұзақ мерзімді тестілеуден өтеді. Бағдарламалық қамтамасыз етудің бір бұзылуынан басқа, ол әр 30 минут сайын сенімді түрде жібереді.

1 -қадам: Қажетті бөлшектер

• Тапсырыс бойынша жасалған ПХД. Гербер файлдары осында (Instructables.com ZIP файлдарын жүктеуді бұғаттайды). Мен PCB өндірісі үшін jlcpcb.com ұсындым. Ұлыбританияда тұратын адамдар үшін мен сізге материалдық және пошталық шығындарға аз ғана үлес қосатын ПХД қосалқысын жіберуге қуаныштымын - маған хабарлаңыз.
• ATMega328P-AU
• Өзгертілген DS3231 нақты уақыт сағаты (төмендегі абзацты қараңыз)
• BME280 Breakout тақтасы, мысалы
• SIM800L GSM GPRS модулі
• Толық тізім бойынша SMD -нің әр түрлі бөліктері.
• Hammond 1591, Қара ABS корпусы, IP54, фланецті, 85 x 56 x 35 мм, RS компоненттерінен Ұлыбритания

DS3231 модификациясы

Қызыл түстермен қоршалған төрт қабатты резисторлық желі сатылмаған болуы керек. Басқа да деструктивті әдістер жақсы, бірақ 4 жастықшаның ішкі қатарында (MCU жағына қарай) жастықшаларды байланыстырудан аулақ болыңыз. Қалған 4 жастықша бәрібір ПХД іздері арқылы қосылады. Бұл өзгерту SQW түйреуішінің дабыл ретінде жұмыс істеуіне мүмкіндік беру үшін қажет. Резисторларды алып тастамай, модульге VCC қосылмайынша жұмыс істемейді, бұл өте төмен қуатты РТЖ болу мақсатын бұзады.

2 -қадам: Схемалық принциптер

Дизайн үшін басымдықтар:

• Батареяның төмен ұйқы ток тұтынуымен жұмыс істеуі
• Шағын дизайн

Нәр беруші

3.6В екі литий тионилді ААА батареялары. P-арналы MOSFET кері полярлықтан қорғауға арналған.

Схемада екі кернеу реттегіші бар:

• Texas Instruments TPS562208 2 Amp төмендету реттегіші SIM800L-ді 4,1 В шамасында қуаттандырады. Бұл ATMega -дан ауысады және 5 -ші істікті қосу арқылы көбінесе өшіру режиміне қосылады.
• ATMega және BME280 үшін MCP1700 3.3V реттегіші. Бұл тек 1 мкА шамасында тыныш токпен өте тиімді төмен төмен түсетін реттегіш. 6В кернеуге төзімді болғандықтан, мен 7.2В кернеуін 6В шамасында қолайлы деңгейге дейін төмендету үшін екі түзеткіш диодты (D1, D2) қостым. Мен ATMega -дегі қуат көзі үшін ПХД -ге 10 мкФ ажырататын конденсаторды қосуды ұмытып кеттім. Сондықтан мен MCP1700 кәдімгі шығыс конденсаторын 1 -ден 10 мкФ дейін жаңарттым және ол жақсы жұмыс істейді.
• ATMega -де ADC0 арқылы батарея кернеуін бақылау (кернеу бөлгіш арқылы)

Нақты уақыттағы сағат

Өлшеу мен деректерді беру циклін бастау үшін ATMega -ді белгіленген аралықта оятатын өзгертілген DS3231. DS3231 өзі CR2032 литий ұяшығымен жұмыс істейді.

BME280

Мен Bosch BME280 түпнұсқалық модулін дербес қолдануға тырыстым, оны минуттық өлшеміне байланысты дәнекерлеу мүмкін емес. Сондықтан мен кеңінен таралған тарату тақтасын қолданамын. Қажет емес кернеу реттегіші болғандықтан, ол энергияны тұтынады, мен оны өлшеу алдында N-арналы MOSFET көмегімен қосамын.

SIM800L

Бұл модуль сенімді, бірақ егер қуат көзі қатты болмаса. Мен 4.1В кернеуі жақсы жұмыс істейтінін білдім. Мен VCC және GND үшін ПХД іздерін SIM800L -ге қосымша қалың (20 миль) жасадым.

Схемалық/ПХД түсініктемелері

• Бөлшектер тізімінде «SINGLEPIN» ретінде көрсетілген «1» желілік жапсырмасы ерлерге арналған түйреуішті білдіреді.
• Слайд қосқышына іргелес орналасқан екі түйреуіш қалыпты жұмыс істеуі үшін секіргішпен байланыстырылуы қажет, әйтпесе мұнда VCC желісі ашық. Олар қажет болған жағдайда ағымдағы өлшеулерге арналған.
• SIM800L модулі үшін 100 мкФ конденсатор (C12) қажет емес. Ол күтілетін тұрақтылық проблемалары туындаған жағдайда сақтық шарасы ретінде қосылды

Ұсынылатын құрастыру қадамдары

1. ПХД -ның төменгі сол жақ бөлігіндегі қуат көзінің барлық компоненттерін жинаңыз. TPS562208 қосқыш түйреуіші (түйреуіш 5) тестілеу үшін логикалық жоғары болуы керек, әйтпесе модуль өшіру режимінде және сізде 0В шығысы болады. Қосу түйреуішін тестілеу үшін жоғары тарту үшін ATMega 9 тақтасынан уақытша сымды (ПХД кернеу реттегішінің ПИН -5 -ке жалғанған) ВКС нүктесіне қосуға болады; ең жақын нүкте VCC сызығында орналасқан R3 төменгі түйреуіші болады.
2. TPS562208 -ден C2, C3 немесе C4 пен GND төменгі түйреуіштері арасындағы шығыс сынағы. Сізде шамамен 4,1 В болуы керек.
3. UCP мен GND жоғарғы оң жақ түйреуіші арасындағы MCP1700 -ден шығыс сынағы. Сізде 3,3 В болуы керек.
4. ATMega328P дәнекері; сол жақ жоғарғы бұрыштағы 1 -ші түйреуішті қадағалаңыз. Кейбір жаттығулар қажет, бірақ өте қиын емес.
5. Жүктеушіні ATMega328 -ге жазыңыз - бұл үшін басқа жерде оқулықтар. Сізге MOSI, MISO, SCK және RST қосылу үшін түйреуіштерді қолдану міндетті емес. Жүктеуші жүктелуі үшін бірнеше секунд қажет болады, сіз Dupont сымдарын қолдана аласыз және жақсы байланысқа жету үшін аздап бұрыш жасай аласыз.
6. DS3231 үшін 5x аналық түйреуішті бекітіңіз.
7. Пісіру SIM800L еркек штырьды тақырыптар арқылы
8. Дәнекерлеуші BME280
9. USB2TTL адаптері арқылы кодты Arduino IDE -ге жүктеңіз (мақсат ретінде Arduino Uno/Genuino таңдаңыз).

3 -қадам: Arduino коды

Файл қосымшасында Arduino бастапқы кодын қараңыз.

4-қадам: Нақты әлемдегі тест

Мен корпустың оң жағында алдыңғы жағына қарай екі кішкене тесік бұрғыладым. Мен оларды ауа алмасуға мүмкіндік беретін Goretex патчтарымен қаптадым, бірақ суды қоспадым. Мен кішкене пластикалық төбесі бар жаңбырға қарсы қосымша қорғаныс қостым. Содан кейін мен толық жинақты корпусқа бөліктерді алға қаратып, батареяны қақпаққа қаратып саламын. Мен су кіруден қорғау үшін корпусқа аздап кремний майын қосамын.

Қазіргі уақытта қондырғы шағын өзеннің жанында «орнатылған». Міне, тікелей деректер арнасы.