Например TDA7294

РадиоКот >Конкурсы >Поздравь Кота по-человечески 2018! >

Теги статьи: Добавить тег

Автономная дачная метеостанция для проекта Narodmon

Опубликовано 22.08.2018.
Создано при помощи КотоРед.

Предисловие:
       Сейчас в среде радиолюбителей сложно кого-нибудь удивить термометром, но проанализировав готовые решения, захотелось создать свой термометр-метеостанцию для дачи, чтобы сведения о погоде можно было смотреть в любой точке мира с телефона.
В качестве сервиса хранения погодных данных выбран замечательный проект "Народного мониторинга". Данный проект представляет собой сервис по отображению на карте мира показаний датчиков и камер, с возможностью публичного и частного просмотра.
Возможности метеостанции:
  • Передача уличных погодных данных(температура, влажность, давление)
  • Передача комнатной температуры
  • Передача изображения c UART камеры на ftp сервер
  • Управление двумя независимыми нагрузками посредством СМС/через проект
  • Передача состояния двух цифровых входов

И самое главное, ради чего и создавалось,

  • Автономная работа от литиевого аккумулятора 3300 мА/ч 3,7В в течении более месяца в режиме передачи погодных показаний каждых 5 минут
Схемотехника:
         Сердцем устройства является микроконтроллер STM32l151C8T6. Данный микроконтроллер представляет собой 32-х битный ARM конроллер с 10 Кбайт ОЗУ и 64 Кбайт ПЗУ. Для упрощения программирования и в целях дальнейшей модернизации, решено на устройстве применить FreeRTOS. Микроконтроллер тактируется от кварцевого резонатора CSTCE8M00G55 со встроенными конденсаторами частотой 8 МГц. Т.к. основной задачей было снижение энергопотребления (отсутствие электричества на дачном участке), для снижение токопотребления микроконтроллер в моменты простоя находится в STOP-mode. В этом режим, тактирование периферии и ядра приостановлено, данные в ОЗУ сохраняются. Выход из данного состояния производится по прерыванию RTC-Wakeup таймера либо изменения уровня UART. Применения такой фичи позволило отлавливать приход СМС не опрашивая контроллер, и не использовать отдельную линию RI модуля. В моменты, когда требуется работа переферии и происходит ожидание внешних событий, в задаче ожидания task_IDLE МК переходит в состояние Sleep, что также позволяет сэкономить немножко энергии.
        GSM модулем выбран сравнительно недорогой модуль компании SIMCom SIM800C. Опыт использования GSM модулей, вынудил поставить транзистор IRLML6401 в его цепи питания для жесткой перезагрузки. Согласованием напряжения логического уровня модуля(2,8В) и уровня питания МК (3,3В) выбран сдвоенный буфер SN74AUP2G17DCKR. Применение данной микросхемы позволило не опасаться паразитного питания отключенного GSM модуля через порт UART.
        В качестве датчиков погодных данных, применяются комнатный DS18b20, и уличный BME280(BMP280). В случае использования BMP280, функционал измерения влажности не реализуется. Я нарочно не стал использовать популярные гигрометры семейства DHT, т.к. у них нерациональный протокол передачи, высокая погрешность, стоимость связки BMP280 + DHT21 соизмерима со стоимостью BME280. Шина I2C, а также некоторые внешние линии ввода /вывода защищены защитными микросборками SRDA3.3-4.
        Для работы с внешними беспроводными датчиками влажности почвы, направления ветра, о которых будет рассказано в следующей статье, на плату установлен трансивер CC1101 совместно с балуном 0433BM15A0001E, настроенный на частоту 433 МГц.
        Питания всей схемы производится через LDO стабилизатор MCP1702, потребляющий всего 2 мкА. Зарядной цепью аккумуляторной батареи является контроллер заряда MCP73831T-2ACI/OT. Зарядка производится от источника постоянного тока напряжением 5В, например зарядного устройства от сотового телефона.
        В качестве камеры для устройства используется модуль UART-видеокамеры на контроллере VC0703
 Описание работы устройства:
        В момент подачи питания, устройство производит инициализацию датчиков и gsm, после чего уйдет в сон. При срабатывании таймера, МК просыпается от сна и производит необходимые действия:
 
  • ежеминутно обновляет в памяти погодные данные, усредняя методом скользящего среднего за время между отправками;
  • каждые 5 минут, пробуждает GSM модуль и отправляет данные на сервер народного мониторинга посредством протокола TCP;
  • каждые 8 часов захватывает картинку с видеокамеры и отправляет на FTP сервер, указанный в настройках;
    

        Если в процессе обновления погодных данных потеряется связь с датчиком, то сведения о датчике переданы не будут, и при следующем пробуждении, будет произведена попытка их переинициализации.

        Управлять выходами кроме сайта, также возможно посредством смс комманд. В программе реализован парсер смс с разбивкой на ключевые слова, позволяющий не учитывать порядок слов в смс, например : "включить свет на улице" и "на улице включить свет". На текущий момент, в прошивке реализованы команды управлением светом на улице и отоплением, соответственно выход 1 и 2.
Индикация:

  • Одиночная вспышка синего светодиода - успешное чтение уличного погодного датчика
  • Двойная вспышка синего светодиода - подключение к серверу
  • Тройная вспышка синего светодиода - успешная отправка данных
  • Четырехкратная вспышка синего светодиода - получена смс
  • Двойная красная вспышка - подключено внешнее питание
  • Тройная вспышка вспышка синего и красного светодиодов - сбой подключения к серверу

Настройка:

В первоначально собранное устройство необходимо установить микропрограммное обеспечение при помощи программатора ST-link. В дальнейшем, при обновлении прошивки, в связи с переконфигурированием выводов SWDAT и SWSCL, подключаться программатором необходимо в течении 3 секунд после перезагрузки устройства.
Конфигурация устройства происходит отправкой смс комманды с текстом "В настройки" на устройство. После получения смс, загорится красный светодиод, указывающий о готовности приема смс с настройками. В течении минуты необходимо отправить смс настройками, по шаблону
010203040506(12) 0000(4-8) user(1-15) pass(1-5) apn.opsos.ru(1-31) ftp.dns.ru_or_ip(1-31) ftpuser(1-15) ftppass(1-15), где

  • 1 - MAC адрес, о котором будет сказано ниже, содержит 12 символов;
  • 2 - пин код, установленной симкарты, от 4 до 8 символов;
  • 3. и 4. - логин и пароль APN точки доступа, необходимых для подключения GPRS, от 1 до 15 символов;
  • 5 - APN точка доступа оператора, может содержать до 31 символа;
  • 6 - ip адрес или dns имя ftp сервера, до 31 символа;
  • 7. и 8. логин и пароль ftp сервера.

После применения настроек, красный светодиод погаснет.
Для участия в сервисе, необходимо зарегистрироваться в проекте на сайте narodmon.ru Включить устройство и дождаться успешной отправки данных. После приема данных серверов становится доступной регистрация устройства по MAC адресу, который нужно ввести на сайте. После успешного добавления, выбрать типы данных, настроить публичный доступ.

Датчики:

  • T1 - внешняя температура,
  • T2 - внутренняя температура,
  • P1 - атмосферное давление
  • H1 - влажность воздуха,
  • U1 - напряжение батареи,
  • S1, S2 - логический, указывают состояние выхода, доступно управление
  • S3,S4 - логический, входы
  • EP - логический, указывают наличие внешнего питания

Конструкция:

Метеостанция собрана в алюминиевом корпусе 50*80 на печатной плате размером 33*47,5 мм. Печатные плата имеет допуски между дорожками 0,15 мм, и рассчитана для заказа на производстве. Монтаж радиоэлементов осуществляется с двух сторон. Пайка кварцевых резонаторов и трансивера СС1101 производится паяльным феном.
В качестве радиочастотных соединителей, применены разъемы SMA с торцевой пайкой на ПП. Разъем nano Sim карты - Molex 104224-0820

 

 


 

Файлы:
график погоды на сайте narodmon
Прошивка + печатка


Все вопросы в Форум.




Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

21 15 5
1 0 0