Compact Weather Sensor with GPRS (SIM Card) Data Link: 4 Steps

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Долбоордун корутундусу

Бул BME280 температура/басым/нымдуулук сенсоруна жана ATMega328P MCUга негизделген батарея менен иштеген аба ырайы сенсору. Бул 3.6 V литий тионил АА эки батарейкасы менен иштейт. Бул 6 µAнын өтө төмөн уктоо керектөөсүнө ээ. Бул маалыматты DS3231 реалдуу убакыт сааты менен башкарылган ThingSpeakке GPRS (SIM800L GSM модулун колдонуп) аркылуу жарым саат сайын жөнөтөт. Батареялардын бир топтому боюнча эсептелген кызмат> 6 ай.

Мен ASDA акы төлөнүүчү SIM картасын колдоном, ал бул долбоордун максаттары үчүн абдан жакшы шарттарды сунуштайт, анткени анын кредиттик мөөнөтү өтө узак (180 күн) жана маалымат көлөмү 5p/MB гана.

Мотивация: Аба ырайын же башка маалыматтарды алуу жана GSM/GPRS тармагы аркылуу IoT серверине берүү үчүн жапайы жаратылышта жайгаштырыла турган, үнөмдүү, автономдуу, аккумулятор менен иштеген экологиялык сенсорду иштеп чыгуу.

Физикалык өлчөмдөр: 109 x 55 x 39 мм (корпус фланецтерин кошкондо). Салмагы 133 гр. IP рейтинги 54 (болжолдуу).

Материалдык баасы: болжол менен. Бирдикке 20 фунт.

Чогултуу убактысы: бирдикке 2 саат (кол менен ширетүү)

Электр булагы: Эки литий тионил АА батареясы, кайра заряддалбайт (3.6V, 2.6Ah).

Тармак протоколу: GSM GPRS (2G)

Потенциалдуу колдонуу: GSM сигналынын камтуусу бар каалаган алыскы жер. Токойлор, маяктар, буйлар, жеке яхталар, кербендер, кемпингдер, тоо баш калкалоочу алачыктар, эл жашабаган имараттар

Ишенимдүүлүк тести: Бир бирдик 30.8.20дан бери узак мөөнөттүү тестирлөөдөн өтпөй келет. Бир программалык камсыздоонун бузулушунан тышкары, ал маалыматты ар бир 30 мүнөт сайын ишенимдүү жөнөтүп келет.

1 -кадам: Керектүү бөлүктөр

• Ыңгайлаштырылган PCB. Zipped Gerber файлдары бул жерде (instructables.com ZIP файлын жүктөөнү бөгөттөйт окшойт). Мен PCB өндүрүү үчүн jlcpcb.com сунуштадым. Улуу Британияда жашаган адамдар үчүн, мен сизге материалдык жана почта баасына минималдуу салым кошуу үчүн запастык ПКБ жөнөтүүгө кубанычтамын - мага билдирүү.
• ATMega328P-AU
• Өзгөртүлгөн DS3231 реалдуу убакыт сааты (төмөндөгү абзацты караңыз)
• BME280 Breakout тактасы, мисалы
• SIM800L GSM GPRS модулу
• Толук тизмеге ылайык ар кандай SMD бөлүктөрү.
• Hammond 1591, Black ABS тиркемеси, IP54, Фланец, 85 x 56 x 35mm, RS Компоненттеринен Улуу Британия

DS3231дин өзгөртүлүшү

Кызыл түскө боёлгон төрт каршылыктуу резистор тармагы сатылбашы керек. Башка дагы кыйратуучу методдор жакшы, бирок 4 катмардын ички катарында (MCU тарапка карай) көпүрөлөрдөн алыс болуңуз. Калган 4 төшөмө баары бир ПХБ издери менен туташат. Бул өзгөртүү SQW пининин ойготкуч катары иштөөсүнө уруксат берүү үчүн абдан маанилүү. Резисторлорду алып салбастан, VCC жабдууларын модулга туташтырмайынча иштебейт, ал абдан аз кубаттуулуктагы РТКнын максатын талкалайт.

2 -кадам: Схемалык принциптер

Дизайн үчүн эң биринчи приоритеттер:

• Батарейканын иштеши аз уктоо учурдагы керектөө менен
• Компакт дизайн

Электр камсыздоо

Эки 3.6V Saft литий тионил АА батареялары. Тескери полярдык коргоо үчүн P-канал MOSFET.

Райондо эки чыңалуу жөндөгүчү бар:

• Техас инструменттери TPS562208 2 Amp басаңдатуучу жөнгө салуучу SIM800Lди 4.1В айланасында иштетет. Бул ATMegaдан которулат жана көпчүлүк учурда 5 пинти иштетүү аркылуу өчүрүү режимине коюлат.
• ATMega жана BME280 үчүн MCP1700 3.3V жөнгө салуучу. Бул өтө эффективдүү төмөн тамчы жөнгө салуучу, болгону 1 мкА айланасында. 6V кирүүсүнө чейин гана чыдамдуу болгондуктан, мен 7.2V менен камсыздоону 6V тегерегинде алгылыктуу деңгээлге түшүрүү үчүн эки түзөтүүчү диодду (D1, D2) коштум. Мен ATMegaдагы электр менен камсыздоо үчүн ПХБга кадимки 10 мкФ ажыратуучу конденсаторду кошууну унутуп койдум. Ошондуктан, мен MCP1700дөгү кадимки чыгаруу конденсаторын 1ден 10 µFке чейин көтөрдүм жана ал жакшы иштейт.
• ATMegaдагы ADC0 аркылуу батареянын чыңалуусун көзөмөлдөө (чыңалуу бөлүүчү аркылуу)

Реалдуу убакыт сааты

Өзгөртүлгөн DS3231, өлчөө жана маалыматтарды берүү циклин баштоо үчүн ATMega -ны белгиленген аралыкта ойготот. DS3231 өзү CR2032 литий клеткасы менен иштейт.

BME280

Мен Bosch BME280 түп модулун өз алдынча колдонууга аракет кылдым, аны мүнөттүк өлчөмүнө байланыштуу ширетүү дээрлик мүмкүн эмес. Ошондуктан, мен кеңири таралган брейк тактасын колдонуп жатам. Бул энергияны керектөөчү кереги жок чыңалуу жөндөгүчүнө ээ болгондуктан, мен аны өлчөөнүн алдында N-канал MOSFET менен кошом.

SIM800L

Бул модуль ишенимдүү, бирок, эгерде электр энергиясы катуу болбосо. Мен 4.1V камсыздоо чыңалуусу эң жакшы иштээрин байкадым. Мен VCC жана GND үчүн PCB издерин SIM800Lге кошумча коюу кылдым (20 миль).

Схемалык/PCB комментарийлери

• "1" тармак энбелгиси - бөлүктөр тизмесинде "СИНГЛЕПИН" деп көрсөтүлгөн, жөн эле эркек баш пинге тиешелүү.
• Слайд которгучуна жанаша жайгашкан эки казык кадимкидей иштеши үчүн секиргич менен көпүрөлөнүшү керек, антпесе бул жерде VCC линиясы ачык. Керек болсо алар учурдагы өлчөөлөргө арналган.
• SIM800L модулу үчүн 100 µF конденсатор (C12) кереги жок. Ал күтүлгөн туруктуулук көйгөйлөрү пайда болгон учурда сактык чарасы катары кошулган

Сунушталган чогултуу кадамдары

1. ПКБнын төмөнкү сол жагында электр менен камсыздоонун бардык компоненттерин чогултуп алыңыз. TPS562208'дин Иштетүү пини (пин 5) тестирлөө үчүн логикалык жактан жогору болушу керек, антпесе модуль өчүрүү режиминде жана сизде 0В чыгышы болот. Тестирлөө үчүн Иштетүү пинин бийик тартып алуу үчүн, ATMega 9 -аянтынан убактылуу зым (ПКБда чыңалуу жөндөгүчүнүн PIN 5ине туташкан) VCC чекитине туташтырылышы мүмкүн; жакынкы чекит VCC линиясында жайгашкан R3 астындагы пинге болмок.
2. TPS562208ден C2, C3 же C4 жана GND астындагы казыктардын ортосунда тестирлөө. Сиз болжол менен 4.1V болушу керек.
3. UCP менен GNDдин жогорку оң казыгынын ортосунда MCP1700дөн чыккан тест. Сиз 3.3V болушу керек.
4. Solder ATMega328P; сол жактагы бурчта пин 1 белгисин байкаңыз. Кээ бир практика талап кылынат, бирок өтө деле кыйын эмес.
5. ATMega328ге жүктөгүчтү күйгүзүңүз - бул үчүн башка жерде үйрөткүчтөр. Жүктөгүчтү күйгүзүү үчүн бир нече секунд талап кылынат, сиз Dupont зымдарын колдонуп, жакшы байланышка жетүү үчүн бир аз бурууну колдоно аласыз.
6. DS3231 үчүн 5x ургаачы пин башын тиркеңиз.
7. Solder SIM800L эркек пин баштары аркылуу
8. Solder BME280
9. USB2TTL адаптерин колдонуп кодду Arduino IDEге жүктөңүз (бута катары Arduino Uno/Genuino тандаңыз).

3 -кадам: Arduino коду

Файлдын тиркемесинен Arduino баштапкы кодун караңыз.

4-кадам: Чыныгы дүйнөлүк тест

Мен корпустун оң жагында эки кичинекей тешикти бурчка карай терең бургам. Аларды ичтен Goretex патчтары менен жаап койдум, бирок аба алмашууга мүмкүндүк берет, бирок суу кирбейт. Мен кичинекей пластикалык чатыры бар кошумча жамгырдан коргоону коштум. Мен андан кийин компоненттерди алдыга каратып, батарейканы капкакка каратып корпуска салып коём. Мен суу кирүүдөн коргоо үчүн корпуска бир аз кремний майын кошом.

Учурдагы агрегат кичинекей дарыянын жанына "орнотулган". Бул жерде жандуу маалымат түрмөгү.