Gsm-сигнализация для автомобиля на базе arduino uno

Домашняя автоматизация с Arduino & Raspberry Pi. Часть 1. Введение

Несколько лет назад, я впервые стал владелец собаки. Я не хотел оставлять Коди в конуре, одну, в течение всего дня. У меня была камера, но я не мог смотреть за ним в течении всего дня. А что делать если он попадет в какую-то беду? Что если какая то неприятность в доме, например пожар?

Я хотел каким-то образом получать уведомления по электронной почте, когда он лает, или когда случается что-то плохое.

Далее чтение различных статей привело к разработке, и это в конечном итоге привело к полномасштабной системы домашней автоматизации на основе аппаратных средств с открытым исходным кодом (Arduino) и программным обеспечение (OpenHAB).

К Arduino очень просто подключить различные датчики. Используя дополнительные модули мы создаем сеть различных датчиков с выходом в интернет.

Вы можете удаленно просмотреть состояние датчиков с помощью смартфона. Все узлы/датчики беспроводные, так что вы не ограничены местом нахождения порта Ethernet.

Вот так это выглядит.

Это главные элементы конструкции:

• Дешевизна. Каждый узел датчика стоит менее 20$, но вы можете увеличить вашу стоимость.
• Гибкость. Узлы на основе Arduino позволяют расширять систему к нуждам каждой среды измерения. Вы не привязаны к примерам которые я вам предоставил, хотя я стремился реализовать много образцов.
• Хорошая надежность, время работы и дальность беспроводных датчиков.
• Я использовал ка питание от батареи так и питание от сети.

Итак, вот список датчиков из этой инструкции. Я хочу обеспечить дом полным набором человеческих чувств. Ваш дом должен быть умным и чувствительным.

Лай собаки (любой громкий звук) Датчик

Стиральная машина с сушкой Датчик

Получение звукового оповещения когда стиральная машинка / сушилка завершает работу, что-то вроде «Washer Complete». Больше не будет забытого белья в стиралке и ожидания завершения стирки. Используйте смартфон приложение, чтобы проверить окончание стирки.

Датчик света

Мониторинг зоны вторжения

Отслеживание собаки

Что понадобится

Пройдемся по списку желаемого, с учетом того, что охранная сигнализация будет сделана на Arduino. То есть, рассмотрим модули, подключаемые к микроконтроллеру в рамках проекта для осуществления нужных действий.

Понадобится:

1. Сам Arduino Pro Mini. Названая модель выбрана по причине устойчивости по питанию. При подаче на нее 3.3 В, вычислительная часть работает на частоте 8 Mhz, при 5 В — на 16 Mhz.
2. Сенсор, определяющий движение — MH-SR602 MINI.
3. Модуль связи посредством сотовых протоколов — SIM800C(L) GSM Module.
4. Часы реального времени, сделанные в виде дополнения, изначально созданного для использования с микроконтроллером другой фирмы — DS3231 RTC Module For Raspberry Pi. Их функция заключается не только в том, чтобы отсчитывать временные интервалы, но и перезагружать Arduino или GSM модуль в случае их зависания.
5. Так как Arduino Pro не имеет собственного USB разъема, потребуется конвертер интерфейсов, в роли которого будет выступать CP2102 MICRO USB to UART TTL Module или аналогичный.
6. Немного компонентов электронных плат, включая несколько конденсаторов, резисторов, транзистор, микрофон, фотодиод и зумер. Их номиналы будут указаны позже, непосредственно под представленной схемой.

Что собой представляет модуль Arduino?

Arduino реализуются в виде небольших плат, которые имеют собственный микропроцессор и память. На плате также располагается набор функциональных контактов, к которым можно подключать различные электрифицированные устройства, включая и датчики, используемые для охранных систем.

Процессор Arduino позволяет загружать в себя программу, написанную пользователем самостоятельно. Создавая собственный уникальный алгоритм, можно обеспечивать оптимальные режимы работы охранных сигнализаций для разных объектов и для разных условий использования и решаемых задач.

Arduino GSM модуль

5.Блок зарядки аккумуляторной батареи

Наличие схемы резервного питания влечёт за собой необходимость постоянной подзарядки аварийного аккумулятора. В случае с LI-ION аккумулятором этот вопрос упрощается до максимума, так как существует множество готовых решений в виде законченных модулей. Для этих целей в своём проекте я планирую использовать недорогой и популярный модуль на базе микросхемы TP4056. Они бывают разных модификаций, но в основном отличаются наличием защиты и типом разъёма. У пользователя имеется возможность установить ток зарядки заменой ограничительного резистора. Выглядит и подключается модуль следующим образом:

Как видно из вышеприведенного рисунка, разное значение сопротивления резистора R3 соответствует разному зарядному току. Чем меньше будет это сопротивление, тем быстрее будет идти заряд АКБ. Разъём Micro-USB установлен для удобства и в данном проекте использован не будет.

Использование

• После сборки и прошивки устройство требует загрузки конфигурации (с помощью утилиты).
• При подключении к USB нормальная работа устройства приостанавливается, очередь неотправленных сообщений очищается.
• При неудачной отправке SMS, устройство произведет повторную попытку через 2 минуты, затем через 5, 10, 20, дважды через 40 и затем каждые 12 часов.
• После принятого звонка, он будет завершен через 3 минуты.
• Звуковая сигнализация включается на 30 секунд.
• События «открытие двери», «движение» и «изменения освещения» срабатывают не чаще, чем раз в 20 мин.
• Если питание устройства отсутствует более 3 часов, то записанная история измерения температуры сбрасывается.

Использование

• После сборки и прошивки устройство требует загрузки конфигурации (с помощью утилиты).
• При подключении к USB нормальная работа устройства приостанавливается, очередь неотправленных сообщений очищается.
• При неудачной отправке SMS, устройство произведет повторную попытку через 2 минуты, затем через 5, 10, 20, дважды через 40 и затем каждые 12 часов.
• После принятого звонка, он будет завершен через 3 минуты.
• Звуковая сигнализация включается на 30 секунд.
• События «открытие двери», «движение» и «изменения освещения» срабатывают не чаще, чем раз в 20 мин.
• Если питание устройства отсутствует более 3 часов, то записанная история измерения температуры сбрасывается.

Объяснение программы для Arduino

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

Начнем мы код программы с объявления необходимых контактов.

Arduino

int Sensor = 12;
int transistor = 2;

Далее в функции setup() инициализируем последовательную связь на скорости 9600 бод для целей отладки. Также для контакта Sensor установим режим работы на ввод данных, а для контакта transistor – режим работы на вывод данных.

Arduino

void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode (Sensor, INPUT);
pinMode (transistor, OUTPUT);
Serial.println(«Waiting for motion»);}

Затем внутри функции loop() мы будем считывать состояние контакта Sensor с помощью функции digitalRead() и если считанное с него значение будет больше 0, то мы будем включать сигнализацию, иначе мы будем ее выключать.

Arduino

void loop() {
int val = digitalRead(Sensor);
if(val ==HIGH)
{
digitalWrite(transistor, HIGH);
Serial.println(«Motion Detected»);
}
if(val == LOW)
{
digitalWrite(transistor, LOW);
Serial.println(«NO Motion»);
}
delay(1000);
}

Постановка задачи

Первый этап проекта при возникновении желания создать простую сигналку на Ардуино своими руками — постановка задачи. Речь идет о том, что она должна „уметь” и какими функциями обладать. Именно настоящие действия определят конечную ее стоимость и компоненты, необходимые для получения нужного результата.

Итак, сигнализация должна «уметь»:

• определять движение какого-либо объекта в наблюдаемом пространстве;
• контролировать состояние дверей — в разрезе открыты они или закрыты;
• чувствовать смену освещенности — при любом несанкционированном доступе будет или включен свет, или использован фонарик, что непосредственно укажет управляющему устройству на фактор взлома;
• отправлять периодические сообщения на сотовый телефон владельца с использованием SMS, о текущем состоянии окружающей среды и контролирующего оборудования;
• информировать, — посредством тех же коммуникаций — о факте недозволенного доступа в охраняемое помещение;
• также нужна предусмотренная возможность простой смены настроек самой системы безопасности.

Сигнализация в сборе с питанием от аккумулятора:

Кроме названых функций, учитывая постоянные проблемы с электричеством, надо обеспечить резервное снабжение энергией цепей сигнализации, впредь до полной замены внешнего питания на внутренние батареи.

Общий принцип

Лазерная сигнализация – это специальное чувствительное устройство, простая схема которого основывается на взаимодействии лазерного луча и сирены. Пересекая лазерную «растяжку» срабатывает сигнализация, которую слышно в радиусе 100 метров. Она предназначена как для сигнала тревоги для охраны, так и для отпугивания преступников. Ещё существует смс-информирование или отправка голосового сообщения в качестве уведомления об опасности. Отметим, что системы периметральной сигнализации редко используют лазерный сигнал из-за потери мощности и зависимости от метеоусловий.

Что собой представляет модуль Arduino?

Arduino реализуются в виде небольших плат, которые имеют собственный микропроцессор и память. На плате также располагается набор функциональных контактов, к которым можно подключать различные электрифицированные устройства, включая и датчики, используемые для охранных систем.

Процессор Arduino позволяет загружать в себя программу, написанную пользователем самостоятельно. Создавая собственный уникальный алгоритм, можно обеспечивать оптимальные режимы работы охранных сигнализаций для разных объектов и для разных условий использования и решаемых задач.

Arduino GSM модуль

Принципиальная схема

Прежде всего, подключите модуль ESP8266 к Ардуино. Чтобы правильно подключить ESP8266 к Arduino, мы использовали модуль адаптера ESP-01, который сделает соединение очень простым. Этот адаптерный модуль имеет встроенный регулятор 5В на 3,3 В, что означает, что вам не придется использовать резисторы.

Подключите контакт VCC адаптера ESP-01 к выходу 5V на Arduino и Землю (GND) на ESP-01 к GND на Arduino. Затем подключите вывод TX от адаптера к пину 2 на Ардуино и RX от адаптера к выходу 3 на Arduino.

Дальше подключите датчик MQ-2 к Ардуино. Подключите VCC и GND к датчику к контактам 5V и GND на Arduino. Затем подключите контакт A0 на MQ-2 к A0 на Arduino.

После этого подключите Зуммер и светодиоды к Arduino. Подключите положительный сигнал к зуммеру с контактом 10 на Arduino и отрицательный сигнал на зуммере с GND на Arduino. Затем подключите отрицательную сторону светодиодов к заземлению через резистор 220 Ом и положительную сторону к контактам 8 и 9 на Arduino.

>Купить в подарок или заказать уникальную вещь

• Свариваем алюминий кустарным способом своими руками— 08.02.2020
• Натуральный бальзам для губ своими руками— 06.02.2020
• Как сделать ловец снов своими руками— 03.02.2020
• Шахматы слесаря своими руками— 28.01.2020
• Садовая корзина своими руками— 25.01.2020
• Домашний мини огород своими руками— 22.01.2020
• Настольный органайзер для ноутбука своими руками— 20.01.2020
• Лайфхаки для путешествий по Европе— 18.01.2020
• Сверлильный станок своими руками— 15.01.2020
• Переносные мини брусья своими руками— 13.01.2020
• Когтеточка своими руками— 10.01.2020
• Умный блок питания для Ардуино своими руками— 07.01.2020
• НАЗ выживальщика своими руками— 06.01.2020
• Мини планер своими руками— 03.01.2020
• Дождевой коллектор для воды своими руками— 31.12.2019

• https://masterclub.online/topic/15255-ohrannaya-sistema-dlya-doma
• https://usamodelkina.ru/9381-besprovodnaya-signalizaciya-na-baze-arduino.html
• http://mozgochiny.ru/electronics-2/signalizatsiya-na-baze-arduino-svoimi-rukami/

Установка

1. Подключите выводы 5V и GND платы Arduino к выводам питания и GND датчиков. Вы также можете подавать на них внешнее питание.
2. Подключите выходные выводы датчиков к выводам A0 и A1 платы Arduino.
3. Подключите вывод 3 Arduino к базе транзистора через резистор 1 кОм.
4. Подайте напряжение 12 В на коллектор транзистора.
5. Подключите положительный вывод 12-вольтового зуммера к эмиттеру, а отрицательный — к шине земли.
6. Подключите вывод 4 к выводу 5V через кнопку. В целях безопасности, во избежание протекания большого тока это всегда лучше делать через дополнительный небольшой резистор.
7. Подключите плату Arduino к компьютеру через USB кабель и загрузите программу в микроконтроллер, используя Arduino IDE.
8. Подайте на плату Arduino питание, используя блок питания, аккумулятор или USB кабель/

Обзор

Инфракрасные (ИК, IR) датчики обычно используются для измерения расстояний, но их также можно использовать и для обнаружения объектов. ИК-датчики состоят из инфракрасного передатчика и инфракрасного приемника. Передатчик выдает импульсы инфракрасного излучения в то время, как приемник детектирует любые отражения. Если приемник обнаруживает отражение, это означает, что перед датчиком на некотором расстоянии есть какой-то объект. Если отражения нет, нет и объекта.

IR-датчик, который мы будем использовать в данном проекте, обнаруживает отражение в определенном диапазоне. Эти датчики имеют небольшое линейное устройство с зарядовой связью (CCD), которое детектирует угол, с которым ИК-излучение возвращается к датчику. Как показано на рисунке ниже, датчик передает инфракрасный импульс в пространство, а когда перед датчиком появляется объект, импульс отражается обратно к датчику под углом, пропорциональным расстоянию между объектом и датчиком. Приемник датчика детектирует и выводит угол, и, используя это значение, вы можете рассчитать расстояние.

Подключив пару ИК-датчиков к Arduino, мы можем сделать простую охранную сигнализацию. Мы установим датчики на дверной косяк, и, правильно выровняв датчики, мы сможем обнаружить, когда кто-то проходит через дверь. Когда это произойдет, сигнал на выходе ИК-датчика изменится, а мы обнаружим это изменение, постоянно считывая выходной сигнал датчиков с помощью Arduino. В данном примере мы знаем, что объект проходит через дверь, когда показание на выходе ИК-датчика превышает 400. Когда это произойдет, Arduino включит сигнал тревоги. Чтобы сбросить срабатывание сигнализации, пользователь может нажать на кнопку.

Выбор реле контроля питания

Обмотка реле контроля питания будет подключена к основному источнику, поэтому она должна быть рассчитана на напряжение 12V. Через нормально замкнутый контакт этого реле подаётся аварийное питание от АКБ при условии отключения основного источника. Силовые контакты реле должны выдерживать ток до 3А. Понадобятся ещё пару диодов соответствующей мощности для развязки независимых источников друг от друга. Если всё это слепить воедино, то получиться следующая схема:

В исходном состоянии напряжение от основного источника через верхний диод поступает в шину питания и параллельно идёт на обмотку контрольного реле. В свою очередь реле замыкает контакты, тем самым отсекая аккумуляторную батарею от общей шины. Как только основное питание пропадает, обмотка реле обесточивается, что влечёт за собой переключение его контактов. Теперь напряжение с аккумулятора проходит по замкнутым контактам контрольного реле и поступает на повышающий преобразователь MT3608. Последний, увеличивает напряжение до уровня 12V. Это напряжение поступает в основную шину через нижний защитный диод. Верхний диод не даёт резервному питанию проникнуть в цепь основного. При восстановлении электроснабжения, схема возвращается в исходное состояние.

Скетч проекта

Ниже вы можете скопировать код и загрузить его в свою Ардуино Мега.

#include <NewPing.h>
#define TRIGGER_PIN  12  // Arduino pin tied to trigger pin on ping sensor.
#define ECHO_PIN     11  // Arduino pin tied to echo pin on ping sensor.
#define MAX_DISTANCE 500 // Maximum distance we want to ping for (in centimeters). Maximum sensor distance is rated at 400-500cm.

NewPing sonar(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE); // NewPing setup of pins and maximum distance.

unsigned int pingSpeed = 50; // How frequently are we going to send out a ping (in milliseconds). 50ms would be 20 times a second.
unsigned long pingTimer;
int flag = 0; // Holds the next ping time.

void setup() {
  Serial.begin(115200); // Open serial monitor at 115200 baud to see ping results.
  pingTimer = millis();
  pinMode(10, OUTPUT); // Start now.
  // Start now.
}

void loop() {
  // Notice how there's no delays in this sketch to allow you to do other processing in-line while doing distance pings.
  if (millis() >= pingTimer) {   // pingSpeed milliseconds since last ping, do another ping.
    pingTimer += pingSpeed;      // Set the next ping time.
    sonar.ping_timer(echoCheck); // Send out the ping, calls "echoCheck" function every 24uS where you can check the ping status.
  }
  if (flag == 1)
  {
    digitalWrite(10, HIGH);

    delay(500);
    digitalWrite(10, LOW);

    delay(500);
    digitalWrite(10, HIGH);

    delay(500);
    digitalWrite(10, LOW);

    delay(500);
  }
  else
  {
    digitalWrite(10, LOW);
  }
}

void echoCheck() { // Timer2 interrupt calls this function every 24uS where you can check the ping status.
  if (sonar.check_timer()) { // This is how you check to see if the ping was received.
    // Here's where you can add code.
    Serial.print("Ping: ");
    Serial.print(sonar.ping_result / US_ROUNDTRIP_CM); // Ping returned, uS result in ping_result, convert to cm with US_ROUNDTRIP_CM.
    Serial.println("cm");
    if ((sonar.ping_result / US_ROUNDTRIP_CM) < 50)
      flag = 1;
    else if ((sonar.ping_result / US_ROUNDTRIP_CM) > 50)
      flag = 0;
  }
}

На этом всё. Устройство мы реализовали. Его можно расширить и придумать разное применение.

GSM GPRS в Arduino

Модули GSM GPRS

GSM модуль используется для расширения возможностей обычных плат Ардуино – отправка смс, совершение звонков, обмен данными по GPRS. Существуют различные виды модулей, наиболее часто используемые – SIM900, SIM800L, A6, A7.

Описание модуля SIM900

Модуль SIM900 используется в различных автоматизированных системах. С помощью интерфейса UART осуществляется обмен данными с другими устройствами. Модуль обеспечивает возможность совершения звонков, обмен текстовыми сообщениями. Работа модуля релизуется на компоненте SIM900, созданным фирмой SIMCom Wireless Solution.

Технические характеристики:

• Диапазон напряжений 4,8-5,2В;
• В обычном режиме ток достигает 450 мА, максимальный ток в импульсном режиме 2 А;
• Поддержка 2G;
• Мощность передачи: 1 Вт 1800 и 1900 МГц, 2 Вт 850 и 900 МГц;
• Имеются встроенные протоколы TCP и UDP;
• GPRS multi-slot class 10/8;
• Рабочая температура от -30С до 75С.

С помощью устройства можно отслеживать маршрут  транспорта совместно с ГЛОНАСС или GPS устройством. Возможность отправки смс-сообщений используется в беспроводной сигнализации и различных охранных системах.

Описание модуля SIM800L

Модуль выполнен на основе компонента SIM800L и используется для отправки смс, реализации звонков и обмена данными  по GPRS. В модуль устанавливается микро сим карта. Устройство обладает встроенной антенной и разъемом, к которому можно подключать внешнюю антенну. Питание к модулю поступает от внешнего источника либо через DC-DC преобразователь. Управление осуществляется с помощью компьютера через  UART, Ардуино, Raspberry Pi или аналогичные устройства.

Технические характеристики:

• Диапазон напряжений 3,7В – 4,2В;
• Поддержка 4х диапазонной сети 900/1800/1900 МГц;
• GPRS class 12 (85.6 кБ/с);
• Максимальный ток 500 мА;
• Поддержка 2G;
• Автоматический поиск в четырех частотных диапазонах;
• Рабочая температура от –30С до 75С.

Описание модуля A6

Модуль A6 разработан фирмой AI-THINKER в 2016 году. Устройство используется для обмена смс-сообщениями и обмена данными по GPRS. Плата отличается низким потреблением энергии и малыми размерами. Устройство полностью совместимо с российскими мобильными операторами.

Технические характеристики:

• Диапазон напряжений 4,5 – 5,5В;
• Питание 5В;
• Диапазон рабочих температур от -30С до 80С;
• Максимальное потребление тока 900мА;
• GPRS Class 10;
• Поддержка протоколов PPP, TCP, UDP, MUX.

Модуль поддерживает карты формата микросим.

Описание модуля A7

A7 является новейшим модулем от фирмы AI-THINKER. По сравнению со своим предшественником A6 имеет встроенный GPS, позволяющий упрощать конструкцию устройства.

Технические характеристики:

• Диапазон рабочих напряжений 3,3В-4,6В;
• Напряжение питания 5В;
• Частоты 850/900/1800/1900 МГц;
• GPRS Class 10: Макс. 85.6 кбит;
• Подавление эха и шумов.

Устройство поддерживает микросим карты. Модуль поддерживает обмен звонками, обмен смс-сообщениями, передачу данных по GPRS, прием сигналов по GPS.

Исходный код программы (скетча)

Arduino

int Sensor = 12;
int transistor = 2;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode (Sensor, INPUT);
pinMode (transistor, OUTPUT);
Serial.println(«Waiting for motion»);}
void loop() {
int val = digitalRead(Sensor);
if(val ==HIGH)
{
digitalWrite(transistor, HIGH);
Serial.println(«Motion Detected»);
}
if(val == LOW)
{
digitalWrite(transistor, LOW);
Serial.println(«NO Motion»);
}
delay(1000);
}

Схема проекта

Схема сигнализации с лаем собаки на Arduino и PIR датчике представлена на следующем рисунке. Усилитель в составе схемы используется для усиления сигнала с выхода звукового модуля с лаем собаки.

Схема сигнализации включает плату Arduino Nano, PIR датчик движения, звуковой модуль с лаем собаки, микросхему усилителя LM386, громкоговоритель, NPN транзистор и несколько резисторов и конденсаторов. Транзистор BC547 используется для активации сигнализации каждый раз когда PIR датчик обнаруживает движение. Контакты VCC и GND PIR датчика подключены к контактам 5V и GND платы Arduino, а его контакт OUT подключен к цифровому контакту 12 платы Arduino.

Контакты 1 и 8 микросхемы усилителя (Amplifier IC) служат для управления его коэффициентом усиления, по умолчанию он равен 20, но его можно увеличить до 200 при помощи конденсатора, включенного между контактами 1 и 8. Мы использовали конденсатор C1 емкостью 10 мкФ чтобы получить наибольший коэффициент усиления – 200.

Контакты 2 и 3 являются входными контактами микросхемы усилителя. Контакт 2 является инвертирующим входом, в нашем случае он замкнут на землю. Контакт 3 является неинвертирующим входом, на него подается сигнал, который требуется усилить. В нашей схеме он подключен к выходу звукового модуля с лаем собаки через потенциометр 100 кОм (RV1).

Через контакты 4 и 6 на микросхему усилителя подается питание. На контакт 6 подается +Vcc, а на контакт 4 – Ground (земля). Схему усилителя можно запитать от напряжения в диапазоне 5-12v.

Контакт 5 является выходным – с него снимается усиленный сигнал. Выходной сигнал содержит постоянную и переменную составляющую. Постоянная составляющая сигнала нежелательна – ее нельзя подавать на вход громкоговорителя, поэтому для ее устранения используется конденсатор емкостью 220 мкФ.

Контакт 7 – это bypass terminal (контакт шунтирования). Можно оставлять неподключенным или замыкать его на землю через конденсатор для повышения стабильности работы усилителя.