Sensorer ya hali ya hewa ya hali ya hewa na Kiunga cha data cha GPRS (SIM Card): Hatua 4

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Muhtasari wa Mradi

Hii ni sensorer ya hali ya hewa inayotumia betri kulingana na sensorer ya joto / shinikizo / unyevu wa BME280 na ATMega328P MCU. Inatumika kwa betri mbili za 3.6 V lithiamu thionyl AA. Inayo matumizi ya chini ya kulala ya 6 µA. Inatuma data nusu saa kupitia GPRS (kwa kutumia moduli ya SIM800L GSM) kwa ThingSpeak, inayodhibitiwa na saa halisi ya DS3231. Huduma inayokadiriwa kwenye seti moja ya betri ni> miezi 6.

Ninatumia kadi ya SIM ya kulipia-kama-wewe-kwenda ya ASDA, ambayo hutoa hali nzuri sana kwa madhumuni ya mradi huu, kwani ina muda mrefu sana wa kumalizika kwa mkopo (siku 180) na inatoza tu kiasi cha data cha 5p / MB.

Kuhamasisha: Ukuzaji wa sensa ya mazingira ya kiuchumi, sifuri, uhuru, inayotumia betri ambayo inaweza kuwekwa porini kupata hali ya hewa au data zingine na kusambaza kupitia mtandao wa GSM / GPRS kwa seva ya IoT.

Vipimo vya mwili: 109 x 55 x 39 mm (pamoja na flanges kesi). Uzito 133 g. Ukadiriaji wa IP 54 (inakadiriwa).

Gharama ya nyenzo: Takriban. £ 20 kwa kila kitengo.

Wakati wa Mkutano: masaa 2 kwa kila kitengo (kutengenezea mkono)

Chanzo cha nguvu: Betri mbili za Lithium thionyl AA, zisizoweza kuchajiwa (3.6V, 2.6Ah).

Itifaki ya mtandao: GSM GPRS (2G)

Matumizi yanayowezekana: Mahali popote pa mbali na chanjo ya ishara ya GSM. Misitu, taa za taa, maboya, yachts za kibinafsi, misafara, maeneo ya kambi, vibanda vya kukimbilia milimani, majengo yasiyokaliwa

Mtihani wa kuegemea: Kitengo kimoja kimekuwa kikifanyiwa upimaji wa muda mrefu bila kutunzwa tangu 30.8.20. Mbali na ajali moja ya programu, imekuwa ikituma data kwa uaminifu kila dakika 30.

Hatua ya 1: Sehemu Zinazohitajika

• PCB iliyoundwa. Zipped Gerber files hapa (instructables.com inaonekana kuzuia upakuaji wa faili za ZIP). Nilipendekeza jlcpcb.com kwa uzalishaji wa PCB. Kwa watu wanaoishi Uingereza, ninafurahi kukutumia PCB ya ziada kwa mchango mdogo kwa gharama ya vifaa na posta - nitumie ujumbe.
• ATMega328P-AU
• Iliyopita DS3231 Saa Saa (tazama aya hapa chini)
• Bodi ya kuzuka ya BME280, kama hii
• Moduli ya SIM800L GSM GPRS
• Sehemu anuwai za SMD kulingana na orodha kamili.
• Hammond 1591, Ufungaji wa Black ABS, IP54, Flanged, 85 x 56 x 35mm, kutoka kwa RS Components UK

Marekebisho ya DS3231

Mtandao wa kipinzani cha nne uliozungukwa na nyekundu unahitaji kutogunduliwa. Njia zingine za uharibifu ni sawa pia, lakini epuka kuziba pedi kwenye safu ya ndani ya pedi 4 (kuelekea upande wa MCU). Vipimo vingine 4 vimeunganishwa vyovyote vile na athari za PCB. Marekebisho haya ni muhimu ili kuruhusu pini ya SQW kufanya kazi kama kengele. Bila kuondoa vipinga, haitafanya kazi mpaka unganisha usambazaji wa VCC kwenye moduli, ambayo inashinda kusudi la kuwa na RTC ya nguvu ndogo sana.

Hatua ya 2: Kanuni za Mpangilio

Vipaumbele vya juu vya muundo huo ni:

• Uendeshaji wa betri na matumizi ya chini ya usingizi wa sasa
• Ubunifu thabiti

Ugavi wa umeme

Betri mbili za 3.6V Saft Lithium thionyl AA. P-channel MOSFET ya ulinzi wa polarity reverse.

Kuna vidhibiti viwili vya voltage katika mzunguko:

• Ala za Texas TPS562208 2 Amp mdhibiti wa kushuka chini ili kuwezesha SIM800L karibu 4.1V. Hii inaweza kubadilishwa kutoka kwa ATMega na huwekwa kwenye hali ya kuzima mara nyingi kupitia Wezesha pin 5.
• Mdhibiti wa MCP1700 3.3V wa ATMega na BME280. Huu ni mdhibiti mzuri wa kushuka kwa chini na sasa ya quiescent ya karibu 1 µA. Kwa kuwa inastahimili hadi pembejeo za 6V, niliongeza diode mbili za kurekebisha (D1, D2) katika safu ya kusambaza usambazaji wa 7.2V kwa kiwango kinachokubalika karibu na 6V. Nilisahau kuongeza kawaida µF decoupling capacitor kwenye PCB kwa usambazaji wa umeme kwenye ATMega. Kwa hivyo, nimeboresha kawaida capacitor ya pato kwenye MCP1700 kutoka 1 hadi 10 andF na inafanya kazi vizuri.
• Ufuatiliaji wa voltage ya betri kupitia ADC0 kwenye ATMega (kupitia mgawanyiko wa voltage)

Saa ya wakati halisi

DS3231 iliyobadilishwa, ambayo huamsha ATMega kwa vipindi maalum ili kuanza mzunguko wa upimaji na usambazaji wa data. DS3231 yenyewe inaendeshwa na seli ya CR2032 ya lithiamu.

BM80280

Nimejaribu kutumia moduli ya asili ya Bosch BME280 peke yake, ambayo ni ngumu sana kuuuza kwa sababu ya saizi yake ya dakika. Kwa hivyo, ninatumia bodi ya kuzuka inayopatikana sana. Kwa kuwa hii ina mdhibiti wa voltage isiyo ya lazima, ambayo hutumia nishati, ninaiwasha na N-channel MOSFET kabla ya vipimo.

SIM800L

Moduli hii ni ya kuaminika lakini inaonekana kuwa ya upole ikiwa usambazaji wa umeme sio ngumu. Niligundua kuwa voltage ya usambazaji ya 4.1V inafanya kazi vizuri. Nimetengeneza athari za PCB za VCC na GND kwa SIM800L nene zaidi (mil 20).

Maoni ya kimkakati / PCB

• Lebo ya mtandao "1" - iliyoorodheshwa kama "SINGLEPIN" katika orodha ya sehemu inahusu tu pini ya kichwa cha kiume.
• Pini mbili zilizo karibu na swichi ya slaidi zinahitaji kufungwa na jumper kwa operesheni ya kawaida, vinginevyo laini ya VCC imefunguliwa hapa. Zimekusudiwa kwa vipimo vya sasa ikiwa inahitajika.
• 100 capacF capacitor (C12) ya moduli ya SIM800L sio lazima. Iliongezwa kama hatua ya tahadhari (kukata tamaa) ikiwa kuna shida za utulivu zinazotarajiwa

Hatua za kusanyiko zilizopendekezwa

1. Unganisha vifaa vyote vya umeme katika sehemu ya chini kushoto ya PCB. Wezesha pini (pini 5) ya TPS562208 lazima iwe juu kwa mantiki kwa upimaji, vinginevyo moduli iko katika hali ya kuzima na utakuwa na pato la 0V. Ili kuvuta Wezesha pini juu kwa upimaji, waya wa muda kutoka pedi 9 ya ATMega (ambayo kwenye PCB imeunganishwa kwa PIN 5 ya mdhibiti wa voltage) inaweza kushikamana na kituo cha VCC; hatua ya karibu itakuwa kwenye pini ya chini ya R3, ambayo iko kwenye laini ya VCC.
2. Pato la jaribio kutoka kwa TPS562208 kati ya pini za chini za C2, C3 au C4 na GND. Unapaswa kuwa na karibu 4.1V.
3. Pato la jaribio kutoka kwa MCP1700, kati ya pini ya juu kulia ya U6 na GND. Unapaswa kuwa na 3.3V.
4. Solder ATMega328P; angalia alama 1 ya pini kwenye kona ya juu kushoto. Mazoezi mengine yanahitajika, lakini sio ngumu sana.
5. Choma bootloader kwenye ATMega328 - mafunzo kwa hii mahali pengine. Sio lazima utumie vichwa vya pini kuungana na MOSI, MISO, SCK na RST. Kwa sekunde chache inachukua kuchoma bootloader, unaweza kutumia waya za Dupont na kutumia angulation kidogo kufikia mawasiliano mazuri.
6. Ambatisha kichwa cha pini cha kike cha 5x kwa DS3231.
7. Solder SIM800L kupitia vichwa vya pini vya kiume
8. Solder BME280
9. Pakia nambari katika Arduino IDE ukitumia adapta ya USB2TTL (chagua Arduino Uno / Genuino kama lengo).

Hatua ya 3: Msimbo wa Arduino

Tazama nambari ya chanzo ya Arduino katika kiambatisho cha faili.

Hatua ya 4: Mtihani wa ulimwengu halisi

Nilichimba mashimo mawili madogo upande wa kulia wa kesi hiyo kina kirefu mbele tu. Niliwafunika kutoka ndani na viraka vya Goretex ili kuruhusu ubadilishaji wa hewa lakini kuwatenga maji. Niliongeza kinga ya ziada ya mvua na paa ndogo za plastiki. Kisha mimi huweka mkutano kamili katika kesi hiyo na vifaa vinavyoelekea mbele na betri inakabiliwa na kifuniko. Ninaongeza mafuta kidogo ya silicon kwenye kesi ya kuongeza kinga ya kuingia kwa maji.

Kitengo hicho kwa sasa "kimewekwa" karibu na mto mdogo. Hapa kuna malisho ya data ya moja kwa moja.