Хочу представить вам очень простой способ удаленного управления электропитанием.
Мы будем использовать готовые радиоуправляемые розетки, поэтому нам не потребуется ничего паять. Это очень здорово, потому что 220 В (начинающим) лучше не трогать.
Arduino представляет собой аппаратную платформу, используемую для быстрого создания различных электронных устройств, включая и охранные . Благодаря несложной конструкции, простоте языка программирования, а также использования открытых кодов даже непрофессионал сможет самостоятельно сделать многофункциональную сигнализацию для охраны своего дома, дачи, квартиры или гаража. Arduino GSM модуль станет оптимальным вариантном для создания бюджетной охранной системы, которую оптимально можно настроить под конкретный объект.
Аппаратная платформа Arduino широко применяется в процессе создания различных электронных систем и устройств, которые могут принимать и обрабатывать сигналы от разно функциональных аналоговых либо цифровых сенсоров и датчиков. За результатами обработки получаемых сигналов может осуществляться управление внешними исполнительными механизмами и системами, подключаемыми к Arduino.
Пример использования данных модулей на видео:
Аппаратная платформа Arduino обеспечивает возможным эффективно взаимодействовать с контролируемой средой через широкий спектр функциональных датчиков, которые могут контролировать различные параметры. Благодаря этому на базе такого рода платформ можно формировать охранные комплексы, которые будут следить за перемещениями по охраняемому периметру, за вскрытием окон и дверей, за повреждением стекол. Кроме датчиков охранного типа можно применять также и температурные сенсоры, датчики контроля за утечкой воды или газа.
Используя с платформой Ардуино GSM модуль информацию об опасности или внештатной ситуации на объекте можно предать владельцу максимально быстро. Для этой цели используется одна из сетей мобильных операторов.
Отличительной особенностью устройств Arduino является то, что их микроконтроллер может программироваться самим пользователем, используя язык Arduino, основанный на Wiring. Благодаря этому каждый может программировать алгоритм работы создаваемой охранной сигнализации так, как это требуется для конкретного охраняемого объекта и особенностей его применения.
На сегодняшний день существует множество аппаратных платформ и микроконтроллеров, которые могут получать информацию от внешних датчиков, обрабатывать ее и отправлять сигналы управления к исполнительным системам. Платформа Arduino максимально упрощает выполнение перечисленных процессов и владеет широким спектром преимуществ перед иными устройствами подобного рода.
Высокая надежность аппаратной платформы. Платы Arduino выпускаются с микроконтроллерами ATMEGA8 и ATMEGA168 (более ранние модели) и с контроллерами ATmega32u4, Atmel ATmega328 (новые модели), которые отличаются высокой функциональностью и надежностью.
Чтобы обеспечить полнофункциональную работу охранных систем или других устройств, построенных с применением платформ Arduino нужно иметь GSM модуль для Ардуино. С его помощью может осуществляться выход в Интернет, совершаться голосовой дозвон или отправка СМС-собщений.
В GSM-плате применяется специальный радиомодем M10, взаимодействие с которым обеспечивается за счет специальных AT-команд. Обмен информацией с модемом реализован с помощью программного последовательного интерфейса, владеющего цифровыми кодами.
Используемый в Ардуино GSM модем является 4-диапазонным, который может функционировать на следующих частотах: GSM 850MHz и 900MHz, PCS1900MHz и DCS1800MHz. В модеме реализована поддержка таких протоколов, как TCP/UDP и HTTP, обеспечивающих соединения через GPRS. Скорость передачи информационных пакетов в таком режиме будет составлять около 90 кбит/сек.
Отправка СМС через Arduino и GSM модуль реализуется при наличии установленной SIM-карты одного из сотовых операторов.»
Кроме этого появится возможность осуществлять передачу голосовых сообщений, совершать звонки – для этого дополнительно нужен микрофон и внешний динамик. Установка SIM-карты позволит использовать Arduino в режиме сотовой связи или GPRS.
Перед тем, как подключить GSM модуль к Ардуино в его слот для следует установить подходящего типоразмера «симку» одного из операторов сотовой связи. После этого модуль подсоединяется к аппаратной платформе Arduino в соответствии с инструкцией и производится ее прошивка. Для этой цели используется ПК, который подключается к устройству с помощью USB-кабеля. После загрузки среды Arduino следует нажать клавишу Upload, что запустит процесс загрузки софта. По завершению этого процесса платформа может отсоединяться от компьютера и питаться от внешней системы питания.
На потребительском рынке представлен широкий выбор различных GSM модулей под Arduino. Ниже приведены основные характеристики наиболее популярных.
Ардуино GSM модуль M590 является беспроводным коммуникационным устройством, используемым в целях приема и передачи информации в сетях мобильной связи. Модуль этой серии создан на плате с минимальной обвязкой и позиционируется как GSM-модуль для аппаратной платформы Arduino.
С помощью этого устройства можно устанавливать мобильную связь с внешним телефоном, отправлять СМС-сообщения, производить обмен информацией по стандарту GPRS Class-10. В модуле этой конструкции нет микрофонного входа, что ограничивает возможность осуществления приема голосовой связи – соединение может устанавливаться, но звук передаваться не будет.
Для управления M590 используются АТ-команды, которые подаются посредством последовательной связи. В качестве рабочих радиочастот применяются частоты от 900 МГц до 1800 МГц. Величина питающего напряжения составляет в пределах 3,3…5 В. Поэтому GSM модуль Neoway M590 подключение к Ардуино осуществляет через специальный преобразователь напряжений 5 В « 3,3 В.
Компактный Sim800l GPRS GSM модуль относится к устройствам, которые применяются для поддержки мобильной связи. Модуль построен на безе SIM-800L, созданного SIMCom Wireless Solutions и рассчитан для предоставления услуг к сервисам информационных сетей GPRS\GSM, используя для этого частоты от 850 МГц до 1900 МГц. С его помощью может осуществляться отправка SMS-сообщений, реализация звонков, а также обмен информацией по GPRS-каналам.
GSM-модуль комплектуется антенной, при потребности улучшения уровня сигнала можно использовать дополнительные антенны. Для управления модулем может использоваться ПК, подключаемый посредством специальной платы преобразования интерфейсов USB-UART либо же непосредственно через сам UART. Если используется Sim800l GPRS GSM модуль, подключение к Ардуино должно реализовываться через преобразователь логических уровней. Это обусловлено тем, что у SIM800L величина напряжения на логическом высоком уровне составляет 2,8 В, а в Arduino – 3,3…5 В.
Подключение GSM модуля к Arduino обеспечит возможность использования технологий обмена данными GSM/GPRS, а также совершать звонки и посылать СМС-сообщения. Устройства этого типа построены с использованием модуля SIMCom SIM900. Они имеют слот для установки SIM-карты, разъем для подключения внешней антенны, набор 3,5-миллиметровых джеков для аудио входа и выхода. Управление и работа с Arduino GSM Shield осуществляется посредством Serial-соединений и набора специализированных AT-команд.
Этот модуль представляет собой специальную плату, используемую для управления цифровыми устройствами удаленно, а также для обмена информацией. Применение SIM900 позволяет Arduino работать по технологиям GSM/GPRS, обеспечивая голосовую связь, отправку СМС и обмен данными с помощью сотовых и мобильных сетей.
Для функционирования этого модуля к нему подключается управляющий контроллер, источник питания, антенна, а также устанавливается SIM-карта мобильного оператора. При помощи специальных джамперов выполняется настройка способа обмена данными с контроллером. При потребности можно подключить динамик и микрофон.
Shield GPRS/GSM SIM900 с антенной
SIM900 GPRS/GSM Shield Development Board Quad-Band Kit For Arduino Compatible
Модуль для работы микроконтроллерных устройств Arduino и аналогичных в сетях сотовой связи по стандартам GSM и GPRS. Ориентирован на использование в системах автоматики и управления. Обмен данными с другими модулями происходит через интерфейс UART. Shield GPRS/GSM SIM900 с антенной может сопрягаться непосредственно с микроконтроллером через интерфейс UART или работать совместно с персональным компьютером при использовании преобразователя интерфейса портПК-UART. Это возможно благодаря программной совместимости на уровне класса команд используемых для управления модемами - АТ команды.
Мониторинг объектов и управление ими происходит благодаря обмену данными в пределах досягаемости мобильной связи. Обеспечивается голосовая связь, отправка СМС, ММС и много других функций и сервисов. Работа модуля основана на компоненте SIM900.
Статья на русском из журнала о компоненте SIM900 . Компонент разработан компанией SIMCom Wireless Solutions. Сайт SIMCom имеет русскоязычную версию . Плата GSM модуля на стороне компонентов содержит соединители для подключения антенны, наушников и микрофона. На стороне пайки платы размещены держатель батареи CR1220 3 вольта поддерживающей работу часов модуля и контейнер для установки симкарты.
Одно из применений устройства - система слежения за перемещениями транспорта совместно с ГЛОНАСС или GPS прибором. Отправка СМС сообщений позволяет использовать модуль в диспетчеризации, беспроводной сигнализации и в охранных системах. В результате происходящих событий могут отправляться различные СМС: “Аварийный стоп лифта 2 дома №34”, “Дверь автомобиля открыта”, “Подвал открыт”, “Напряжение 220 В выключено”, “Входная дверь дачи открыта”, “Включено освещение”, “Температура в теплице ниже критической”. Модуль незаменим для контроля и управления подвижными объектами, перемещающимися на большие расстояния. Или в случае удаления оператора на большое расстояние от стационарного объекта.
Shield GPRS/GSM SIM900 с антенной дает широкие возможности изучения работы компонента SIM900. Монтаж компонента SIM900 выполняется по самым современным технологиям из-за чего припаять к печатной плате SIM900 в лабораторных условиях весьма затруднительно. Имея модуль с установленным SIM900 можно проводить эксперименты по применению компонента SIM900. При использовании в собственных разработках компонента SIM900 появляется возможность отладки программного обеспечения и проверки схемотехнических решений.
Характеристики
Питание
напряжение, В
номинальное 5
диапазон 4,8-5,2
ток
обычный режим 50-450 мА
в спящем режиме 1,5 мА
предельный импульсный 2 А
Поддерживает симкарты питанием 1,8 и 3 В
Диапазоны связи 850, 900, 1800, 1900 МГц
Поддерживает сеть 2G
Мощность передачи в различных диапазонах
1 Вт 1800 и 1900 МГц
2 Вт 850 и 900 МГц
Соответствует стандарту GSM фазы 2/2+
Встроенные протоколы TCP и UDP
Класс передачи данных GPRS multi-slot class 10/8
Аудиокодеки HR, FR, EFR, AMR, подавление эха
CSD до 14,4кбит/сек
PPP стек
MUX (07.10)
Протоколы HTTP и FTP
Есть возможность отправлять сигналы DTMF и проигрывать записи как на автоответчике
Поддержка часов реального времени RTC
Температура, ℃
воздуха при работе -30...75
хранения -45...90
размеры 86 х 58 х 19 мм
Компоненты управления
Переключателем Power select устанавливается источник питания: внешний, подключенный к коаксиальному соединителю или источник питания микроконтроллерного модуля Arduino.
Кнопкой Power key включается или выключается питание при нажатии и удерживании в течение 2 с.
Индикация
О состоянии модуля сообщают 3 светодиода:
PWR (зеленый) - индикатор питания модуля,
Status (красный) - индикатор питания компонента SIM900,
Net Light (зеленый) - соединение с сетью.
Сообщения светодиода Net Light.
Выключен - SIM900 не работает.
Мигает с интервалами, указано в секундах:
0,064 включен и 0,8 выключен - сеть не обнаружена,
0,064 включен и 0,3 выключен - сеть обнаружена,
0,064 включен, 0,03 выключен - GPRS подключен.
Контакты
Компонент SIM900 содержит порт UART, его сигналы выведены на выводы компонента и соединены с перемычками, устанавливающими с какими контактами модуля Shield GPRS/GSM SIM900 будет соединен порт UART компонента SIM900 с D0, D1 или D7, D8.
UART Shield GPRS/GSM можно подключнить: к аппаратному интерфейсу МК через контакты TXD и RXD модуля Shield GPRS/GSM, для этого используются D0, D1. Или к программно эмулируемому средствами ардуино, для этого используются контакты D7 и D8 модуля Shield GPRS/GSM. Полный интерфейс UART имеет 10 сигналов выведенных на контакты в углу платы: R1, DCD, DSR, CTS, RTS, GND, 2V8, TX, RX, DTR.
12 подписанных контактов цифровых линий ввода-вывода GPIO расположены в углу платы. Имеется 2 контакта выходных сигналов с широтно-импульсной модуляцией PWM1, PWM2. Вход АЦП контакт ADC. Интерфейс встроенного счетчика времени имеет 4 контакта. Обозначение контактов: DISP_CLK, DISP_DATA, DISP_D/C, DISP_CS.
Контакт D9 используется для программного контроля включения или выключения SIM900.
На плате установлен соединитель для подключения антенны.
Назначение выводов компонента SIM900.
Внешнее включение и выключение питания
Включить или выключить питание модуля можно с помощью сигнала на управляющем входе D9. Для изменения состояния на D9 подается импульс продолжительностью 1 с. Изменение состояния происходит спустя 3,2 с после начала импульса.
Включение модуля. Графики напряжения питания модуля, внешнего управляющего импульса и индикатора питания STATUS.
При управлении модулем руководящим устройством включение должно происходить без применения кнопки Power key, т. е. сразу после подачи питания. Для этого в программу МК следует добавить несколько команд.
Void powerUpOrDown()
{
pinMode(9, OUTPUT);
digitalWrite(9,LOW);
delay(1000);
digitalWrite(9,HIGH);
delay(2000);
digitalWrite(9,LOW);
delay(3000);
}
Эту группу команд в программе можно использовать и для выключения модуля. Также выключить GSM модуль можно посылая AT команду.
Можно также отправлять SMS - сообщения, все что для этого понадобится это специальный модуль Arduino GSM/GPRS SIM900. Данная плата расширения подходит под распространенные платы Arduino UNO, MEGA и Leonardo. С ее помощью можно сделать кучу разных проектов использующие GPRS интернет или доступ в сеть GSM. Она будет работает везде где есть мобильная сеть. При помощи этого модуля можно сделать GSM сигнализацию, которя вместе с системой видеонаблюдения обеспечит отличную защиту вашего жилища.
Модуль позволяет использовать сети стандартов GSM 850, GSM 900, GSM 1800, GSM 1900 и поддерживает протокол TCP с доступоп в сеть GPRS.
Arduino GSM модуль SIM900 можно также использовать для совершения звонков, можно как принемать звонки так и совершать их. Для этого на плате есть специальные разъемы для подключения микрофона и динамика.Также модуль можно подключить к компьютеру и отправлять и принемать данные напрямую с ПК. К примеру можно делать массовую рассылку абонентам записанным на симкарте в атоматическом режиме.
Плата с расширением GSM работает с Ардуино непосредственно благодаря библиотеке Software Serial. При стандартных настройках, для взаимодействия модема с Ардуино подключаются цифровые выводы № 2 и № 3. На Arduino Uno подходят такие настройки, но для правильной работы шилда на Arduino Leonardo или Arduino Mega необходимо внести поправки.
Вывод GSM_TX, так же именуется выводом № 2 на плате расширения, отправляет информацию Ардуино. Чтобы точно знать, в какой момент необходимо считывать информацию, Ардуино применяет механизм прерываний: при перемене цифрового уровня сигнала в этом выводе возникает соответствующее прерывание. Однако в Arduino Leonardo и Arduino Mega вывод № 2 не поддерживает прерывания.
Что бы шилд нормально функционировал на Arduino Mega или Leonardo совсем не нужно переменять программный код, библиотека сама изменяет номер вывода RX Ардуино при выборе надлежащей модели в меню "Tools" среды разработки.
Arduino Leonardo
Для правильного функционирования с Leonardo библиотека GSM использует цифровой вывод № 8. Для этого на плате расширения GSM необходимо замкнуть проводником цифровые выводы № 2 и № 8.
На задней стороне платы GSM необходимо отогнуть в сторону штыревой контакт, соответствующий выводу № 2, так, чтобы он не соприкасался с Arduino Leonardo.
Arduino Mega2560
Библиотека GSM для корректной роботы с Mega использует цифровой вывод № 10. На плате расширения GSM необходимо замкнуть проводником цифровые выводы № 2 и №10, как и с Arduino Leonardo. Не забыв при этом отогнуть с обратной стороны платы GSM в сторону штиревой контакт соответствующий выводу № 2, так, чтобы он не касался Arduino Mega.
Статья для тех, кто хочет заставить Arduino отправлять СМС через данный GSM модуль . Модуль NEOWAY M590 на базе чипа SIM900 подойдет для создания самодельной сигнализации, умного дома. Существует также альтернативный GSM модуль подключаемый напрямую к Arduino через 5 Вольт: Sim800L EVB v2.0
Соединяем GSM модуль с Arduino.
5В модуля -> 5V Arduino
GND модуля -> GND Arduino
ТХ модуля -> digital pin2 Arduino
RX модуля -> digital pin3 Arduino
Распиновку можно посмотреть на фото. Порядок контактов такой: 1 - +5В, 2 - GND, 7 - TX, 8 - RX.
Запитать модуль можно от 4В до 5В, я использовал 5 вольтовый выход.
Модуль требует отдельного питания, потому что потребляет в пике до 2А. Конденсатор скорей всего не спасет. Поэтому при запитке от Ардуино может не работать или глючить.
Землю Ардуино и модуля GSM при раздельном питании надо соединить, но сначала нужно мультиметром замерить напряжение между этими "землями". Некоторые компьютерные блоки питания имеют перепад потенциала на корпусе и земле USB до 100В. Ток там мизерный и убить не может, но уничтожить Ардуино или модуль GSM или то и другое вместе - запросто.
В рассматриваемой версии модуля 1.30 поддержка GPRS урезанная. Мне не удалось подключиться к серверу по его DNS имени (например mysite.ru), получилось только по IP-адресу. В другом модуле SIM800L таких проблем не было.
| AT+CMGF=1 | Вкл. текстового режима (смс только латиницей) |
| AT+CSCS= "GSM" | Вкл. режима |
| AT+CLIP=1 | включение определения номера входящего звонка Если отправить команду с 0, то определение номера отключится и модуль вместо номера вызывающего будет слать только сообщение "RING". |
| AT+CMGS="+79123456789" | Отправка СМС |
| ATI | Получить информацию об устройстве |
| AT+IPR=19200 | настройка скорости порта |
| AT+GSN | вернет IMEI модуля |
| AT+CCLK? | считываем время с модуля |
| AT+CCLK=«yy/mm/dd,hh:mm:ss+zz» | где по порядку идут «год/месяц/дата,час:минуты:секунды+часовой пояс» Данные обязательно отправляются с ведущими нулями, то есть, к примеру, если месяц у нас "4", то отправить должны "04". Получить обратно текущие время и дату можно отправив ту же команду, только со знаком "?": |
| AT+CMEE=0 | уровень информации об ошибке. Может быть от 0 до 2. 0 - отключено. Будет просто писать ERROR. 1 - код ошибки. Будет возвращать цифровой код ошибки. 2 - описание ошибки. Напишет что именно ему не нравится в команде. Для работы с модулем через терминал удобней режимы ATV1, ATE1 AT+CMEE=2, для общения с микроконтроллером лучше использовать ATV0, ATE0 и AT+CMEE=0 - так проще будет обрабатывать полученные ответы. Данные настройки не сохраняются после перезагрузки модуля, поэтому необходимо включать эти команды в код программы. |
| AT+CSQ | информация о качестве сигнала. Модуль вернет два числа +CSQ: 17,0 17 - уровень сигнала. Может быть в диапазоне 0..31 или 99. Чем больше тем лучше, но 99 значит его отсутствие. 0 - коэффициент ошибок связи (т.н. RXQUAL). Может быть от 0 до 7, чем число меньше тем качество связи лучше. |
| AT+COPS? | информация об операторе, в сети которого зарегистрирован модуль |
| ATD+79121234567; | набор номера. (";" обязательно) Модуль позвонит по указанному номеру и вернет один из вариантов BUSY - номер занят NO DIALTONE - нет сигнала на линии NO CARRIER - нет сети или другая проблема (например, нет денег на счету) NA ANSWER - нет ответа CONNECT - есть контакт! |
| AT+CMGR=3,0 |
