Таким образом, можно довольно легко создать GSM-сигнализацию на базе платы Arduino своими руками. Такая сигнализация по своей себестоимости будет, безусловно, дешевле фирменных аналогов, представленных сегодня на рынке, а функционировать она будет практически идентичным образом.

Начнём!

Из чего будем собирать

Основные характеристики Arduino Uno

Микроконтроллер - ATmega328
Рабочее напряжение - 5 В
Входное напряжение (рекомендуемое) - 7-12 В
Входное напряжение (предельное) - 6-20 В
Цифровые Входы/Выходы - 14 (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ)
Аналоговые входы - 6
Постоянный ток через вход/выход - 40 мА
Постоянный ток для вывода 3.3 В - 50 мА
Флеш-память - 32 Кб (ATmega328) из которых 0.5 Кб используются для загрузчика
ОЗУ - 2 Кб (ATmega328)
EEPROM - 1 Кб (ATmega328)
Тактовая частота - 16 МГц

Теперь необходимо выбрать gsm-модуль, ведь наша сигнализация должна уметь оповещать владельца автомобиля. Так, надо «погуглить»… Вот, отличный датчик - SIM800L, размер просто замечательный.

Основные характеристики Sim900 Shield

4 стандарта рабочей частоты 850/ 900/ 1800/ 1900 MHz
GPRS multi-slot класс 10/8
GPRS mobile station class B
Соответствует GSM phase 2/2+
Class 4 (2 W @850/ 900 MHz)
Class 1 (1 W @ 1800/1900MHz)
Управление с помощью AT команд (GSM 07.07 ,07.05 и SIMCOM расширенные AT команды)
Низкое энергопотребление: 1.5mA(sleep mode)
Диапазон рабочих температур: от -40°C до +85 °C

Ок, но надо же снимать показания с каких-то датчиков, чтобы оповещать владельца. Вдруг автомобиль эвакуируют, тогда положение автомобиля явно будет меняться в пространстве. Возьмём акселерометр и гироскоп. Отлично. Такс, теперь ищем датчик.

Думаю, что GY-521 MPU6050 точно подойдёт. Оказалось, что в нём есть и датчик температуры. Надо бы и его задействовать, будет такая «киллер фича». Предположим, что владелец автомобиля поставил его под домой и ушёл. Температура в салоне автомобиля будет изменяется «плавно». Что же будет, если злоумышленник попытается проникнуть в автомобиль? Например у него получится открыть дверь. Температура в автомобиле начнёт изменяться стремительно, так как воздух в салоне начнёт смешиваться с воздухом окружающей среды. Думаю, что будет работать.

Основные характеристики GY-521 MPU6050

Модуль 3-х осевого гироскопа + 3-х осевого акселерометра GY-521 на чипе MPU-6050. Позволяет определить положение и перемещение объекта в пространстве, угловую скорость при вращении. Так же имеет встроенный датчик температуры. Используется в различных коптерах и авиамоделях, так же на основе этих датчиков можно собрать систему захвата движений.

Микросхема - MPU-6050
Напряжение питания - от 3,5V до 6V (DC);
Диапазон гироскопа - ± 250 500 1000 2000 ° / с
Диапазон акселерометра - ± 2 ± 4 ± 8 ± 16g
Интерфейс связи - I2C
Размер - 15х20 мм.
Вес - 5 г

Также пригодится датчик вибраций. Вдруг автомобиль попытаются вскрыть «грубой силой», ну или на парковке другой автомобиль заденет вашу машинку. Возьмём датчик вибраций SW-420 (регулируемый).

Основные характеристики SW-420

Напряжение питания - 3.3 - 5В
Выходной сигнал - цифровой High/Low (нормально закрытый)
Используемый датчик - SW-420
Используемый компаратор - LM393
Размеры - 32x14 мм
Дополнительно - Есть регулировочный резистор.

Прикрутим модуль SD карты памяти. Будем ещё писать лог-файл.

Основные характеристики модуля SD карты памяти

Модуль позволяет хранить, читать и записывать на SD карту данные требуемые для работы прибора на основе микроконтроллера. Применение устройства актуально при хранении файлов от десятков мегабайт до двух гигабайт. На плате размещен контейнер SD карты, стабилизатор питания карты, вилка соединителя линий интерфейса и питания. Если требуется работать с звуковыми, видео или другими объемными данными, например, вести журнал регистрации событий, данных датчиков или хранить информацию веб-сервера, то модуль SD карты памяти для Arduino даст возможность применить SD карту для этих целей. С помощью модуля можно изучить особенности работы SD карты.
Напряжение питания - 5 или 3,3 В
Объем памяти SD карты - до 2 Гбайт
Размеры - 46 х 30 мм

И добавим сервопривод, при срабатывании датчиков будет поворачиваться сервопривод с видеорегистратором и снимать видео происшествия. Возьмём сервопривод MG996R.

Основные характеристики сервопривода MG996R

Стабильная и надежная защита от повреждений
- Металлический привод
- Двухрядный шарикоподшипник
- Длина провода 300 мм
- Размеры 40х19х43мм
- Масса 55 гр
- Угол поворота: 120 град.
- Рабочая скорость: 0.17сек/60 градусов (4.8В без нагрузки)
- Рабочая скорость: 0.13сек/60 градусов (6В без нагрузки)
- Пусковой момент: 9.4кг/см при питании 4.8В
- Пусковой момент: 11кг/см при питании 6В
- Рабочее напряжение: 4.8 - 7.2В
- Все детали привода выполнены из металла

Собираем

Весна, как известно, сопровождается всевозможными обострениями и вот главное «обострение» повылазило из своих нор на улицу, дабы присвоить себе то, что ему не принадлежит. А значит тема защиты своего имущества становится, как никогда, актуальной.
На сайте уже есть несколько обзоров на самодельные - . Они конечно функциональны, однако у всех имеется общая особенность - зависимость от розетки. Если с недвижимостью, где уже подведено электричество, это не проблема, то как быть с имуществом, где розетка далеко или окрестности вовсе обесточены? Я решил пойти другим путём - собрать долгоживущий, максимально простой и независимый от сетевого питания девайс, который будет всё время отсыпаться, а при проникновении грабителей, запускаться и отзваниваться хозяину на телефон, сигнализируя простым звонком о тревоге.

Предметы обзора

Добытые на развалах цивилизации:
1. Стойки для платы, выпиленные из корпусов приборов - 6шт.
2. Аккумулятор литиевый плоский 1300mAh
3. Скобы, используемые для фиксации кабеля к стене
4. Ластик канцелярский
5. Медная проволока толщиной 1.5мм
6. Приборный корпус с местного радиорынка - 1.5$
7. Пара светодиодов разного цвета (взял с VHS-плеера)
8. Антенна и кнопка с колпачком (взял с Wi-Fi роутера)
9. 4-х контактный клеммник (взял со с диммера)
10. Разъём питания (взял со старого зарядника для 18650)
11. Разъём 6-пиновый (взял с DVD-привода)
12. Жестяная банка (из-под кофе например)

Arduino Pro Mini «RobotDyn» Atmega 168PA 3.3V 8MHz

Выбор пал на данную атмегу совершенно случайно. на одном форуме, где обсуждались энергоэкономичные проекты, в комментариях попался совет использовать именно 168-ю атмегу.
Однако пришлось повозится, чтобы такую плату отыскать, поскольку сплошь и рядом все лоты были завалены 328-ми атмегами на частоте 16МГц, работающими от 5В. Для моего проекта такие характеристики были избыточны и неудобны уже изначально, поиски усложнились.
В итоге набрёл на 3.3-вольтовую версию Pro Mini на Atmega 168PA на eBay, причём не простую китайскую, а под брендом RobotDyn от российского разработчика. Да, у меня тоже сначала, как и у вас, возникло зерно сомнения. А зря. Когда проект уже был собран, а AliExpress ввёл обязательную платную доставку для дешёвых товаров (после которой посылки стали теряться гораздо чаще), тo позже заказал обычную Pro Mini Atmega168 (без PA) 3.3V 8MHz. Я немного экспериментировал с режимами энергосбережения c обеими платами, прошивая в каждую специальный скетч, погружающий микроконтроллер в максимальный режим энергосбережения и вот что вышло:
1) Arduino Pro Mini «RobotDyn»: ~250мкА
2) Arduino Pro Mini «NoName»: при подаче питания на стабилизатор напряжения (вывод RAW) и выпаянном светодиоде потребляемый ток составил ~3.92мА




- как вы поняли, разница в энергопотреблении почти в 16 раз, всё потому, что в NoName"мовской Pro Mini используется связка Atmega168+ , из которых сам МК ест всего 20мкА тока (это я проверил отдельно), всё остальное обжорство приходится на линейный преобразователь напряжения AMS1117 - даташит это только подтверждает:


В случае с платой от RobotDyn связка уже несколько иная - это Atmega168PA+ - здесь применён уже другой LDO-стабилизатор, чьи характеристики в плане энергосбережения оказались более приятными:


Выпаивать я его не стал, поэтому не могу сказать, сколько Atmega168PA потребляет тока в чистом виде. В данном случае мне хватило ~250мкА при питании от нокиевского литиевого аккумулятора. Однако если выпаять AMS1117 c NoName"мовской платы, то ATmega168-я обычная, в чистом виде, как я и сказал выше, потребляет 20мкА .
Светодиоды, стоящие по питанию можно сковырнуть чем-то острым. Это не проблема. Стабилизатор выпаивал феном. Однако не у каждого есть фен и навыки работы с ним, поэтому оба вышеприведённых варианта имеют право на существование.

Модуль Neoway M590E

Самый дешёвый GSM-модуль, что можно найти на рынке, как правило б/у, выпаянный не всегда ловкими китайскими руками с оборудования. Почему не всегда ловкими? Да всё из-за выпайки феном - нередко людям эти модули приходят с закороченным плюсом и минусом, что является одной из причин их неработоспособности. Поэтому первым делом необходимо прозванивать контакты питания на короткое замыкание.

Примечание. Отдельный немаловажный, на мой взгляд, момент хотелось бы отметить - эти модули могут приходить с круглым коаксиальным разъёмом под антенну, что позволяет отдельно заказать антеннку посерьёзнее и без плясок с бубном её к модулю подключить. А могут приходить и без этого разъёма. Это если говорить о самых дешёвых наборах. Если не хочется уповать на счастливую случайность, то есть наборы чуть подороже, где этот разъём присутствует + в комплекте идёт внешняя антенна на текстолитовой плате.

Если нажать на «Соединение» и после этого запустить модуль, подав BOOT через резистор 4.7К на землю, то сперва в терминале высветится надпись «MODEM:STARTUP», затем, через некоторое время надпись"+PBREADY", означающая, что была прочтена телефонная книга, несмотря на то, что она может быть пустой:

Под этим спойлером АТ-команды с примерами

Печатаем команду AT - в ответ модуль нам присылает нашу команду, поскольку включен режим эха, и OK:

Проверим статус модема командой AT+CPAS - в ответ опять наша команда, +CPAS: 0 и ОК.
0 - означает, что модуль готов к работе, но в зависимости от ситуации могут быть и другие цифры, например 3 – входящий звонок, 4 – в режиме соединения, 5 – спящий режим. По 1 и 2 информации не нашёл.

Изменение скорости передачи данных по UART происходит командой AT+IPR=9600 - это если нужна скорость 9600. Если какая-то другая, аналогично AT+IPR=19200 к примеру или AT+IPR=115200.

Проверим сигнал сети. AT+CSQ, в ответ приходит +CSQ: 22,1 - значение до запятой имеет диапазон 0… 31 (115… 52дБл) - это уровень сигнала, чем больше, тем лучше. Но 99 означает его отсутствие. Значение после запятой - качество сигнала 0… 7 - здесь уже наоборот, чем число меньше, тем лучше.

Отключим режим эха, отправив команду ATE0, чтобы дублирующие команды не мешались. Обратно этот режим включается командой ATE1.

Посмотреть версию прошивки AT+GETVERS

Совмещение плат

Позже пришлось делать ещё одно отверстие, в моём случае на букве «I», где написано «Мade In China», с краю платы.


Получилось так, что добавленный контакт, который по сути является GND, стал находится рядом c GND платы Pro Mini, и тем самым появилась возможность объединить землю GSM-модуля и Pro Mini каплей припоя (длинный вывод посередине и справа от него вывод Pro Mini) - стрелочками их отметил. Кривовато конечно вышло, зато надёжно теперь держится:

Между платами осталось некоторое пространство - в него я поместил плату контроля заряда разряда лития с предварительно выпаянным microUSB-разъёмом и припаянными проводами.

Платка входит туда очень плотно, при этом свечение светодиодов сбоку будет хорошо заметно через небольшое отверстие в корпусе.

Стойки для платы

Разъёмы. Светодиоды. Кнопка.

Корпус 6-пинового разъёма немного допилил напильником, ибо его края немного выступали над корпусом. Гнездо зарядки идеально плотно упёрлось в стенку корпуса.

С другой стороны платы припаял кнопку для перезагрузки устройства и два светодиода для отладки прошивки - красный светодиод подключен к GSM-модулю, второй зелёный светодиод к 10-му выводу Pro Mini - по нему мне проще отлаживать программу.

Доработка аккумулятора

Примерка на аккумуляторе:

Закрепить контактную колодку можно канцелярской резинкой или замотать синей изолентой, что я и сделал в итоге.

Сборка.

При подключенной зарядке:

Корпус. Внешний клеммник.

Сверление отверстий хоть и простое на первый взгляд занятие, но всё же не менее трудоёмкое, очень легко промахнуться, поэтому делал это сначала сверлом меньшего диаметра, потом побольше.

Для тактовой кнопки я подобрал колпачок со слегка вогнутой вершиной, чтобы через узкое отверстие в корпусе по ней удобно было попасть спичкой или скрепкой.

Плата в корпусе с подключенным шлейфом USB-TTL конвертера:

Про антенну.
Антенна, как вы могли заметить по ходу обзора, постоянно менялась, так как я экспериментировал с разными самодельными антеннами. Изначально на плате модуля присутствовал круглый коаксиальный разъём, но на пятый раз его использования под внешнюю антенну он просто развалился, поэтому имейте ввиду, что он хлипкий. В итоге выдрал из старого роутера антенну на текстолите, её и припаял к плате модуля, т.к. она немного лучше ловит сеть, чем пружинка и проволока.

Ну и совсем в сборе с подключенной зарядкой выглядит так:

Тест. Как это работает:

Принцип работы организован по внешнему прерыванию, изначально пин 2 замкнут на VCC и тем самым на выводе поддерживается логический 1, а контроллер спит. Как только контакт нарушается и на пине 2 появляется 0, микроконтроллер просыпается, опускает 3-й пин (к которому через резистор подключен BOOT модема) к земле - запускается модуль, МК периодически опрашивает модуль на готовность, и как только он поймает сеть, сразу посылает вызов на указанный в коде номер телефона хозяина. После отклонения вызова, девайс отключается, не посылая больше бесконечных вызовов, чем грешат многие китайские сигнализации.

Дополнительная информация

#include #include // библиотека программного UART SoftwareSerial gsm(7, 6); // RX(7), TX(6) void wakeUp(){} // пустой обработчик прерывания /////////////////////////////////////////// void gsmOFF(){ // PORTD|=(1<<3); // ВЫКЛЮЧЕНИЕ МОДУЛЯ _delay_ms(10); // gsm.println("AT+CPWROFF"); // ПЕЧАТАЕМ КОМАНДУ OFF PORTB &=~ (1<<2); // выключить LED 10 } // //========================================= void gsmON(){ // PORTD|=(1<<6); // 6-му порту (TX) назначить 1 PORTD &= ~(1<<3); // ЗАПУСК МОДУЛЯ _delay_ms(10); // while(!gsm.find("+PBREADY")); // ждём прочтения тел. книги PORTB |= (1<<2); // включить LED 10 _delay_ms(100); // while(1){ // gsm.println("AT+CREG?"); // проверяем в сети ли модуль if (gsm.find("0,1")) break; // если сеть есть, выходим из цикла _delay_ms(400); // проверка раз в 0,4 сек } // } // /////////////////////////////////////////// // void sleepNow(){ // функция засыпания ADCSRA = 0x00; // отключить подсистему АЦП (экономия 140 мкА) PORTD&=~(1<<6); // в вывод TX поставить 0 _delay_ms(100); // set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN); // режим сна PWR_DOWN sleep_enable(); // включение сна attachInterrupt(0, wakeUp, LOW); // включить прерывания sleep_mode(); // sleep_disable(); // detachInterrupt(0); // отключить прерывания } void setup(){ gsm.begin(9600); // скорость работы UART DDRD = B01001000; // 3-й и 6-й выводы на выход DDRB |= (1<<2); // вывод 10 на выход gsmON(); // запуск модуля для теста gsmOFF(); // выключаем модуль } void loop(){ if (!(PIND&(1<<2))){ // если на 0-ом прерывании появился 0 gsmON(); gsm.println("ATD+79xxxxxxxxx;"); // отзваниваемся, в ответ приходит OK и CONNECT _delay_ms(100); if (gsm.find("OK")) while(1){ // ожидание сброса вызова gsm.println("AT+CPAS"); // при каждой итерации опрашиваем модуль if (gsm.find("0")) break; // если 0, то выходим из цикла while _delay_ms(100); // проверка раз в 0,1 сек } for (char i=0; i<14; i++){ PORTB|=(1<<2); // LED 10 ON _delay_ms(200); PORTB&=~(1<<2); // LED 10 OFF _delay_ms(200); } gsmOFF(); // выключить модуль _delay_ms(10); while(1); // блокируем программу } else { sleepNow(); // укладываем контроллер спать } }

Схема (без платы контроля заряда-разряда)

Выводы и мысли. Планы.