Notificador de buzón y puerta de garaje: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Este Instructables se basa en Johan Moberg Mailbox Notifier. En comparación con este proyecto, hice algunos cambios:

1. Lejos de mi casa no solo está el buzón, sino también el garaje. Están en una ubicación cerca de la carretera y la casa está ubicada a unos 50 metros dentro del terreno. Debido al controlador remoto del garaje muy sensible, ha sucedido algunas veces, la puerta del garaje se abrió accidentalmente. Ahora me gustaría saber exactamente si la puerta del garaje está cerrada o no. Por lo tanto, extiendo el proyecto original para un contacto más, el contacto de la puerta del garaje.
2. MCU (Unidad de control por microprocesador) en el remitente sigue siendo Attiny-85, que es importante para el bajo consumo de energía. No hay suficientes pines digitales (no me gusta usar el pin Reset) y resuelvo un problema con una simple solución de hardware.
3. La indicación de los receptores se realiza mediante señales ópticas y acústicas. Las señales ópticas se realizan mediante leds y para las acústicas, se agrega un circuito que produce la canción. MCU (Unidad de control de microprocesador) en el remitente se cambia y es Arduino Nano. Originalmente me gustaría usar Attiny-85, pero la falta de un pin libre más fue un gran obstáculo. No existe una solución de hardware sencilla.
4. Se realizaron pequeños cambios en el software Arduino, para mantener la modificación de hardware anterior.
5. La comunicación inalámbrica semidúplex funciona bien si ambas unidades (emisor y receptor) funcionan. Pero, si una de ambas unidades falla (como batería baja, etc.), la otra unidad continúa funcionando y simula comunicación (receptor). En tal caso, la comunicación se interrumpe incluso si el error se corrige en cualquier sitio. Solución: debe crearse una nueva comunicación. Por esta razón hay un circuito de reinicio agregado en el remitente, con indicador.

Descripción

El proyecto consta de dos partes: emisor y receptor. El remitente ubicado en el lugar del garaje detecta señales del contacto del buzón y del contacto de apertura de la puerta del garaje. Si hay uno de estos contactos activado, el transmisor HC12 envía una señal inalámbrica al receptor. En el receptor se indica el estado de "alarma", como "llegó correo" o "puerta de garaje abierta" parpadeando el led correspondiente y la canción reproducida. Al restablecer el botón pulsador en la unidad receptora, podría cancelarse la indicación y comenzar un nuevo estado de espera de alarma.

Distancia máxima

El módulo de comunicación HC-12 está dedicado a distancias de hasta 1,8 km. Pero este valor es teórico y podría alcanzarse al aire libre. El alcance máximo del edificio interior es más corto. Tuve problemas para alcanzar una distancia de unos 100 m con una simple antena de cuerda. En este caso, ambas unidades se establecieron en el rango máximo: modo FU4 y velocidad de 1200 baudios. Una unidad estaba dentro del edificio, detrás de 4 muros gruesos. Con la conexión de antena SMA se estableció, pero no estable. En este caso, el problema se resolvió colocando la unidad receptora en la habitación orientada al lugar del garaje (solo una pared).

Según mis experiencias. Recomiendo usar antenas SMA con un cable de extensión adecuado. Este cable debe coincidir con los conectores en ambos lados (conector SMA de antena y conector Ipex HC-12).

Paso 1: Piezas y herramientas

Se utilizan las siguientes partes:

Se proporcionan enlaces para partes menos comunes.

Remitente:

• Attiny-85, ebay
• HC-12, ebay
• Resistencias 68, 150, 1k, 10k
• Diodo Schottky SR240, ebay
• Diodo universal, 1N589 o 1N4148
• Bloque de terminales, banggood
• Antena SMA, ebay
• Condensadores 1000M
• Transistor NPN, S9013, 2N2222 o similar
• Soporte para pilas AA (3 piezas) y pilas
• Interruptor Micro C + NO + NC para reinicio
• Led 5mm azul
• Contactos de láminas para interruptores de puerta de garaje y correo, banggood
• Imanes, banggood
• Prototipo de PCB, banggood
• Conectores XH, banggood

Receptor:

• Arduino-nano, banggood
• HC-12, ebay
• Estabilizador de voltaje 7805T
• Melodía IC UM66
• Transistor NPN, S9013, 2N2222 o similar
• Resistencias 2x470, 10k
• Olla de recorte 10k
• Pequeño altavoz
• Restablecer interruptor, banggood
• Led 10mm, verde y amarillo
• Diodo universal, 1N589 o 1N4148
• Condensador 2x10M, 1000M
• Adaptador principal 220V AC a 5V DC
• Antena SMA
• Conector jack para adaptador principal, banggood
• Led 10mm, 2pcs verde y amarillo
• Conectores XH, banggood

Instrumentos:

• Placa Arduino-uno Rev3 para configurar HC-12 y programar Attiny-85
• Soldador
• Multimetro
• Tablero de circuitos

Paso 2: remitente

El esquema del remitente está en la imagen de arriba.

Las baterías son tres piezas de tipo AA. Su consumo máximo es durante la primera comunicación iniciada (aproximadamente 100 mA). Trate de hacer que este tiempo sea lo más corto posible. Durante el tiempo de espera, el consumo es muy bajo (menos de 1 ma), y durante la alarma, el consumo es de aproximadamente 40 mA por poco tiempo. D1 protege los circuitos de sobretensión, si las baterías son nuevas.

SW3, R1, C1 crea un circuito de reinicio. Indicación de estado después del reset, es led azul D4. Este led debe encenderse después del reinicio e indicar: "el emisor está listo para establecer la conexión". Si el LED azul está encendido, la comunicación puede iniciarse presionando el botón Reset en el receptor.

D2 y D3 son diodos Schottky con voltaje directo bajo. Debido a estos diodos, el interruptor "puerta de garaje abierta" utiliza la misma interrupción de software, ya que el interruptor "llegó el correo". Si SW1 (correo) está conectado a tierra, se activa la interrupción y la alarma para correo. Si el SW2 (garaje) está conectado a tierra, la interrupción del correo se activa junto con la alarma del garaje. De esta manera se resolvió un pin faltante en MCU.

La indicación de alarma adecuada se realiza mediante software. Esta solución de hardware permite utilizar una simple interrupción.

La descripción de Attiny-85 y HC-12 está muy bien hecha en el interior mencionado de Johan Moberg Instructables.

Paso 3: receptor

El receptor se alimenta desde la alimentación principal mediante un adaptador de 220 V CA a 5 V CC. Podría ser cualquier adaptador pequeño con una corriente de salida de CC de aproximadamente 0,3 A. Debido a que el voltaje de salida del adaptador depende de la corriente de salida (había voltaje de aproximadamente 8 V con baja corriente), he agregado un estabilizador de voltaje simple IC1. Voltaje de disminución del diodo D1 para HC-12.

La salida D7 de Arduino Nano conecta un voltaje de aproximadamente 4 V al generador de melodía IC2 durante el estado de alarma. T1 amplifica la señal al altavoz. El volumen se puede ajustar mediante la resistencia variable R4. Recomiendo dejar un agujero en la tapa del receptor para acceder a esta resistencia. D5 y D6 son salidas para leds de alarma. Los pines D3, D4 están conectados a HC-12 y proporcionan comunicación en serie. El pin D2 es la entrada y el estado de detección del interruptor "Reset".

El interruptor de reinicio se utiliza para dos funciones:

1. Active la primera conexión. Después de presionarlo, debería comenzar la comunicación.
2. Después de que se establece la conexión y se produce la alarma, el botón de reinicio puede reiniciar la alarma y cambiar el estado del receptor a "espera".

La indicación LED es la siguiente:

1. Ambos leds están encendidos y encendidos permanentemente. Este es el estado inicial después de que se enciende el receptor. Si el remitente está listo: el LED azul del remitente está encendido, la conexión se puede establecer mediante el botón Restablecer en el receptor.
2. Una vez establecida la conexión, ambos leds parpadean alternativamente en un período de aproximadamente 2 segundos.
3. En caso de alarma, el LED correspondiente parpadea en un período de aproximadamente 1 segundo, el otro LED está apagado.

Paso 4: software

En este paso se incluyen archivos Arduino ino con software completo.

El software para el remitente debe cargarse en MCU Attiny-85. Para programar Attiny, use el software Arduino Uno y Arduino IDE en la PC. Hay muchos tutoriales sobre cómo hacerlo, en Internet. Recomiendo esta programación Attiny85. Después de cargar el programa en Attiny, inserte el chip en el zócalo de la placa de circuito del remitente.

Programar Arduino Nano es lo mismo que programar Arduino Uno. Utilice un cable USB y Arduino IDE con la placa Nano seleccionada en "Herramientas" y "Administrador de placa". Este proceso se puede realizar con la placa insertada en la placa de pruebas. Después de programar, coloque la placa Nano en el zócalo del PCB del receptor.

Ambas unidades HC-12 deben configurarse con los mismos parámetros que Arduino Uno. Las instrucciones están en Instructables originales.

Paso 5: Hardware y configuración

Las partes más críticas son los contactos para el correo y la puerta del garaje. Estos contactos se colocan dentro del buzón de correo y en el riel mecánico de la puerta del garaje, en el lugar al que llega la puerta, durante el cierre. El contacto del buzón consta de un interruptor de láminas y un imán de neodimio. El interruptor de lengüeta está montado con cinta adhesiva, dentro de la caja en un lado del orificio para insertar letras. El imán se adjunta a la solapa del correo de tal manera que, parcialmente abierta, se activa el interruptor. Los cables están conectados a un pequeño conector XH.

La misma solución de contacto se utiliza para la puerta del garaje. En este caso, el contacto también podría crearse mediante un interruptor de límite. Depende de usted, qué variante se elegiría. Pero hay algunas posibilidades más: Los mismos sistemas de garaje pueden tener un bloque de terminales con contactos de interruptor de límite, dentro de la caja de control del garaje. En este caso, simplemente conecte los cables a los tornillos competentes.

Remitente

Las piezas se colocan en un prototipo de PCB, que se corta a un tamaño más pequeño. En la placa se encuentran colocados enchufes para módulo HC-12 y para Attiny-85, conectores para batería y bloques de terminales para ambos contactos de alarma. Fuera de la placa se coloca el interruptor de reinicio, el led azul y la antena SMA. Todos los demás componentes están soldados en la PCB y conectados mediante cables en la parte inferior de la placa. El soporte de la batería y la PCB están montados dentro de la caja de plástico. Podría ser cualquier caja de plástico con las dimensiones adecuadas, yo uso una caja de conexiones a prueba de humedad. La caja se monta debajo del techo del garaje y los cables se pasan a través de tubos de plástico.

En la foto del buzón del remitente hay algunas partes que no son temas de este artículo. Agregué más componentes electrónicos dentro de la caja.

Receptor

Los componentes del receptor se pueden colocar en cualquier caja universal. He usado una caja de plástico del antiguo timbre de puerta inalámbrico. Las piezas se vuelven a soldar en el prototipo de PCB, incluidos los dos diodos LED. Hay enchufes para módulo MCU y HC-12, y conectores macho soldados en la placa para altavoz, botón de reinicio y voltaje de alimentación. En la tapa frontal se realizan orificios para leds, en la parte superior para botón Reset y antena.

Configuración

Como ha escrito el autor del proyecto original, hay muchas y muchas razones que pueden impedir una comunicación exitosa entre el remitente y el receptor. En primer lugar, vuelva a comprobar la conexión del cable y la soldadura. Si todo está bien, intente establecer comunicación con ambas unidades colocadas en la mesa, una al lado de la otra. Si hay problemas, verifique los módulos HC-12 en circuito simple con arduino, en dos placas de prueba. Instrucciones de uso de acuerdo con muy buen artículo sobre el módulo: Comunicación de largo alcance Existe un software simple HC-12 Messenger. Cargue el mismo software en arduino y verifique la comunicación. Si está bien, ambos módulos están bien.

Como siguiente paso, intente extender arduino uno con HC-12 en la placa de pruebas, a todos los componentes para el remitente y el receptor, y programe ambos arduinos. En este caso, compruebe los pines de arduino uno en comparación con Attiny-85 y Nano en archivos ino y cambie los números de pin, si es necesario. Por esta razón, he agregado dentro de los archivos ino los pines arduino correspondientes en las líneas de comentarios. Si el problema persiste, intente encontrar un error en la programación, utilizando el hardware serial. De esta manera, puede ingresar a algunos puntos críticos del programa, verificar los mensajes y verlos en el monitor en serie. Puede ver qué partes del programa están completadas y cuáles no. Simule interruptores para correo y garaje tocando cables. Después de resolver el problema, reemplace las placas traseras con MCU (Attiny y Nano).

La primera comunicación entre unidades debe realizarse en la mesa. Si todo está bien, monte las unidades en su lugar y vuelva a verificar.

Gracias por leer y buena suerte.