Notificador de caixa de correio e porta de garagem: 5 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Este Instructables é baseado no Johan Moberg Mailbox Notifier. Comparando com este projeto, fiz algumas mudanças:

1. Longe da minha casa não fica só a caixa de correio, mas também a garagem. Eles estão em um local perto da estrada e a casa está localizada a cerca de 50 metros dentro do terreno. Devido ao controlador remoto de garagem muito sensível, já aconteceu algumas vezes, a porta da garagem foi aberta acidentalmente. Agora gostaria de saber exatamente se a porta da garagem está fechada ou não. Por isso estendo o projeto original para mais um contato, o contato do portão de garagem.
2. MCU (Unidade de controle do microprocessador) no remetente permanecem Attiny-85, o que é importante para o baixo consumo de energia. Não há pinos digitais suficientes (não gosto de usar o pino Reset) e resolvo um problema com uma solução de hardware simples.
3. A indicação dos receptores é feita por sinais ópticos e acústicos. Os sinais ópticos são feitos por leds e para o acústico, é adicionado um circuito de produção de música. MCU (Microprocessor Control Unit) no remetente é alterado e é o Arduino Nano. Originalmente, eu gostaria de usar o Attiny-85, mas a falta de mais um pino grátis era um grande obstáculo. Não existe uma solução de hardware simples.
4. Pequenas mudanças foram feitas no software Arduino, para manter as modificações de hardware acima.
5. A comunicação sem fio half duplex funcionará bem se ambas as unidades (emissor e receptor) estiverem funcionando. Mas, se uma das duas unidades falhar (como bateria fraca e assim por diante), a outra unidade continua funcionando e finge comunicação (receptor). Nesse caso, a comunicação é interrompida mesmo se o erro for corrigido em qualquer site. Solução: uma nova comunicação deve ser criada. Por esta razão, foi adicionado um circuito de reset no remetente, com indicador.

Descrição

O projeto consiste em duas partes: emissor e receptor. O remetente localizado no local da garagem detecta sinais do contato da caixa de correio e do contato de abertura da porta da garagem. Se houver um desses contatos ativado, o transmissor HC12 enviará um sinal sem fio ao receptor. No receptor é indicado o estado de "alarme", como "chegou correio" ou "porta da garagem aberta" piscando o led correspondente e a música reproduzida. Ao reiniciar o botão na unidade receptora, a indicação pode ser cancelada e iniciar um novo estado de espera pelo alarme.

Distância máxima

O módulo de comunicação HC-12 é dedicado para distâncias de até 1,8 km. Mas esse valor é teórico e pode ser alcançado a céu aberto. O alcance máximo dentro do edifício é mais curto. Tive dificuldade em alcançar uma distância de cerca de 100m com uma antena de corda simples. Neste caso, ambas as unidades foram definidas para o intervalo máximo - modo FU4 e taxa de transmissão de 1200 baud. Uma unidade estava dentro do prédio, atrás de 4 paredes grossas. Com a conexão de antena SMA foi estabelecida, mas não estável. Neste caso, o problema foi resolvido colocando a unidade receptora no quarto orientado para o local da garagem (apenas uma parede).

De acordo com minhas experiências. Recomendo o uso de antenas SMA com extensão adequada. Este cabo deve corresponder aos conectores em ambos os lados (conector SMA da antena e conector HC-12 Ipex).

Etapa 1: Peças e Ferramentas

Existem as seguintes peças usadas:

Links são fornecidos para partes menos comuns.

Remetente:

• Attiny-85, ebay
• HC-12, ebay
• Resistores 68, 150, 1k, 10k
• Diodo Schottky SR240, ebay
• Diodo universal, 1N589 ou 1N4148
• Bloco terminal, banggood
• Antena SMA, ebay
• Capacitores 1000M
• Transistor NPN, S9013, 2N2222 ou similar
• Suporte de bateria AA (3 peças) e baterias
• Chave Micro C + NO + NC para Reset
• Led 5mm azul
• Contatos Reed para e-mail e interruptores de porta de garagem, banggood
• Ímãs, banggood
• Protótipo PCB, banggood
• Conectores XH, banggood

Destinatário:

• Arduino-nano, banggood
• HC-12, ebay
• Estabilizador de tensão 7805T
• Melody IC UM66
• Transistor NPN, S9013, 2N2222 ou similar
• Resistores 2x470, 10k
• Trim Pot 10k
• Alto-falante pequeno
• Switch Reset, banggood
• Led 10mm, verde e amarelo
• Diodo universal, 1N589 ou 1N4148
• Capacitor 2x10M, 1000M
• Adaptador principal 220 V AC para 5 V DC
• Antena SMA
• Conector Jack para adaptador principal, banggood
• Led 10mm, 2pcs verde e amarelo
• Conectores XH, banggood

Ferramentas:

• Placa Arduino-uno Rev3 para configurar HC-12 e programar Attiny-85
• Ferro de solda
• Multímetro
• Tábua de pão

Etapa 2: Remetente

O esquema do remetente está na imagem acima.

As baterias são três peças do tipo AA. Seu consumo de pico ocorre durante a primeira comunicação iniciada, (cerca de 100mA). Tente tornar esse tempo o mais curto possível. Durante o tempo de espera, o consumo é muito baixo (menos de 1ma) e, durante o alarme, o consumo é de cerca de 40mA por um curto período de tempo. D1 protege os circuitos de sobretensão, se as baterias forem novas.

SW3, R1, C1 cria circuito de reinicialização. Indicação do estado após o reset, é led azul D4. Este led deve acender após o reset e indicar: "o remetente está pronto para estabelecer a conexão". Se o LED azul estiver aceso, a comunicação pode ser iniciada pressionando o botão Reset no receptor.

D2 e D3 são diodos Schottky com baixa tensão direta. Devido a estes díodos, o interruptor "porta da garagem aberta" está a utilizar a mesma interrupção de software que o interruptor "chegou correio". Se SW1 (e-mail) estiver conectado ao aterramento, a interrupção e o alarme para e-mail serão ativados. Se SW2 (garagem) estiver conectado ao aterramento, a interrupção para correio é ativada junto com o alarme para garagem. Desta forma foi resolvido um pino faltando no MCU.

A indicação de alarme adequada é feita por software. Esta solução de hardware permite usar apenas uma interrupção simples.

A descrição do Attiny-85 e HC-12 é muito bem feita nos mencionados Johan Moberg Instructables.

Etapa 3: Receptor

O receptor é alimentado pela alimentação principal pelo adaptador 220V AC a 5V DC. Pode ser qualquer pequeno adaptador com corrente de saída DC de cerca de 0,3A. Como a tensão de saída do adaptador depende da corrente de saída (havia tensão de cerca de 8 V com baixa corrente), adicionei o estabilizador de tensão simples IC1. Diodo D1 diminui a tensão para HC-12.

A saída D7 do Arduino Nano conecta a tensão de cerca de 4 V ao gerador de melodia IC2 durante o estado de alarme. T1 amplifica o sinal para o alto-falante. O volume pode ser ajustado pelo resistor variável R4. Recomendo deixar algum buraco na tampa do receptor para acessar esse resistor. D5 e D6 são saídas para leds de alarme. Os pinos D3, D4 são conectados ao HC-12 e fornecem comunicação serial. O pino D2 é a entrada e o estado de detecção da chave "Reset".

O interruptor de reinicialização é usado para duas funções:

1. Ative a primeira conexão. Depois de pressioná-lo, a comunicação deve começar.
2. Depois que a conexão for estabelecida e o alarme ocorrer, o botão Reset pode redefinir o alarme e alterar o estado do receptor para "espera".

A indicação do LED é a seguinte:

1. Ambos os leds estão acesos e acesos permanentemente. Este é o estado inicial após o receptor ser ligado. Se o remetente estiver pronto - o LED azul no remetente está aceso, a conexão pode ser estabelecida pressionando o botão Reiniciar no receptor.
2. Depois que a conexão for estabelecida, os dois leds piscarão alternadamente por cerca de 2 segundos.
3. Em caso de alarme, o led correspondente pisca por cerca de 1 segundo, o outro led apaga.

Etapa 4: Software

Arquivos ino do Arduino com software completo estão incluídos nesta etapa.

O software para o remetente deve ser carregado no MCU Attiny-85. Para programar o Attiny, use o Arduino Uno e o software Arduino IDE no PC. Existem muitos tutoriais de como fazer isso, na internet. Eu recomendo este Attiny85 Programming. Após carregar o programa no Attiny, insira o chip no soquete na placa de circuito do Remetente.

Programar o Arduino Nano é o mesmo que programar o Arduino Uno. Use o cabo USB e o IDE Arduino com a placa Nano selecionada em "Ferramentas" e "Gerenciador de placas". Este processo pode ser feito com a placa inserida na placa do pão. Depois de programar, coloque a placa Nano no soquete do PCB do receptor.

Ambas as unidades HC-12 devem ser definidas com os mesmos parâmetros com o Arduino Uno. As instruções estão em Instructables originais.

Etapa 5: Hardware e configuração

As partes mais críticas são os contatos do correio e da porta da garagem. Esses contatos são colocados dentro da caixa de correio e no trilho mecânico da porta da garagem, no local de alcance da porta, durante o fechamento. O contato da caixa postal consiste em um interruptor reed e um ímã de neodímio. Interruptor Reed é montado por fita adesiva, dentro da caixa em um lado do orifício para inserção de letras. O ímã é preso à aba da correspondência de forma que, com a aba parcialmente aberta, ative o interruptor. Os fios são conectados a um pequeno conector XH.

A mesma solução de contato é usada para o portão da garagem. Nesse caso, o contato também pode ser criado pelo interruptor de limite. Depende de você qual variante será escolhida. Mas há mais algumas possibilidades: os mesmos sistemas de garagem podem ter bloco de terminais com contatos de fim de curso, dentro da caixa de controle da garagem. Neste caso, basta conectar os fios aos parafusos competentes.

Remetente

As peças são colocadas no protótipo de PCB, que é cortado em um tamanho menor. Na placa, foram colocados soquetes para o módulo HC-12 e para o Attiny-85, conectores para bateria e blocos de terminais para ambos os contatos de alarme. Fora da placa está colocado o interruptor de reinicialização, o led azul e a antena SMA. Todos os outros componentes estão soldados no PCB e conectados por fios na parte inferior da placa. O suporte da bateria e o PCB são montados dentro de uma caixa de plástico. Pode ser qualquer caixa de plástico com dimensões adequadas, eu uso uma caixa de junção à prova de umidade. A caixa é montada sob o teto da garagem e os fios são conduzidos por tubos de plástico.

Na foto da caixa do remetente existem algumas partes, que não são assuntos deste artigo. Eu adicionei mais alguns eletrônicos dentro da caixa.

Receptor

Os componentes do receptor podem ser colocados em qualquer caixa universal. Eu usei a caixa de plástico da campainha da porta sem fio antiga. As peças são soldadas no protótipo de PCB novamente, incluindo os dois diodos led. Existem soquetes para o módulo MCU e HC-12, e conectores machos soldados na placa para alto-falante, botão Reset e tensão de alimentação. Na tampa frontal são feitos furos para leds, na parte superior para botão Reset e antena.

Configuração

Conforme escreveu o autor do projeto original, há muitos e muitos motivos que podem impedir uma comunicação bem-sucedida entre o remetente e o destinatário. Em primeiro lugar, verifique a conexão do fio e a soldagem. Se tudo estiver bem, tente estabelecer comunicação com as duas unidades colocadas na mesa, lado a lado. Se houver problemas, verifique os módulos HC-12 em circuito simples com arduino, em duas placas de ensaio. Use as instruções de acordo com um artigo muito bom sobre o módulo: Comunicação de longo alcance O software HC-12 messenger é simples. Carregue o mesmo software no Arduino e verifique a comunicação. Se estiver OK, ambos os módulos são bons.

Na próxima etapa, tente estender o arduino uno com HC-12 na placa de ensaio, para todos os componentes do remetente e do receptor, e programe os dois arduinos. Nesse caso, verifique os pinos do arduino uno comparando-os ao Attiny-85 e Nano nos arquivos ino e altere os números dos pinos, se necessário. Por esse motivo, adicionei dentro dos arquivos ino os pinos arduino correspondentes nas linhas de comentários. Se o problema persistir, tente encontrar o erro na programação, usando o serial do hardware. Dessa forma, você pode inserir alguns pontos críticos do programa, verificar as mensagens e vê-las no monitor serial. Você pode ver quais partes do programa foram concluídas e quais não foram. Simule interruptores para correio e garagem tocando em fios. Após a resolução do problema, substitua as placas traseiras por MCUs (Attiny e Nano).

A primeira comunicação entre as unidades deve ser feita em mesa. Se tudo estiver OK, monte as unidades no lugar e verifique novamente.

Obrigado pela leitura e boa sorte.