pull 3 марта 2016 в 13:35

Многофункциональное устройство контроля и управление по GSM каналу

• Программирование микроконтроллеров

Радиолюбительство привитое с детства в радио кружке привело окольными путями к программированию микроконтроллеров и изготовлению полезных поделок для домашнего использования и не только. Одна из таких поделок была система охраны дачного участка от «любителей халявы».

Первые попытки охраны с оповещением по СМС о вторжении выше упомянутых лиц на дачный участок, были осуществлены на микроконтроллере Atmega8 и телефоне Siemens-С35. Но этот проект так и остался не доведенным до работоспособности из за способности выбранного телефона в самый нужный момент выключатся.

Новой игрушкой стал модуль SIM900 от компании Simcom. Почитав форумы о этом модуле расстроился так как в 99% примеров и пояснений предложены на Си, а я знаю и использую только ассемблер. После продолжительного изучения был рожден данный проект.

Повествование буду вести со стороны любопытного исследователя начинающего разбираться с этим модулем (чего не хватало при собственном поиске).

GSM модуль

Для электропитания использована распространенная схема DC/DC преобразователя на микросхема LM2596. Она кроме основной функции имеет возможность выключить потребителя при подаче высокого уровня на управляющий вход (на схеме вход On/Off PWR). Это функция дает возможность перезагрузить GSM модуль при каком либо зависании или при программируемом «засыпании» модуля.

Общение с модулем осуществляется по каналу UART при помощи АТ команд . Для запуска (вкл/выкл) модуля используется вход «On/Off GSM», при подачи низкого уровня на 2-3 секунды модуль подключается к сети (после чего надо установить высокий уровень т.к. при повторном действии модуль отключится от сети). При подключении на выходе Status появляется высокий уровень, а диод «Status» будет мигать (интервалы мигания для разных стадий работы описаны в даташите).

Печатная и схема созданы в Eagle (cкачать).

Плата управления

Управление делал на имеющемся в наличии микроконтроллере Atmega16. Также пробовал на плате Arduino Nano V3 (китайский аналог). Последний очень удобен на стадии разработки - взял и работай.

Схема создана в Eagle Скачать , печатная плата на стадии доведения к совершенству. Добавлена возможность подключения RF24L01 для удаленного опроса и управления.

Сам контроллер выполняет следующие функции:

1. Опроса четырех входных линий . При разрыве какой либо запускается таймер на 5-20 секунд, если за это время не было возвращение входной линии в исходное состояние или не нажата кнопка «снятия с охраны» отправляется SMS сообщение на заранее установленный номер.
2. Управление четырьмя выходами через SMS сообщение. При получении SMS сообщения с определенным кодом контроллер включает или выключает соответствующий выход.
3. Информирование о состоянии. При запросе о состоянии (отправка SMS с кодом), отправляет ответ о состоянии всех выходов, входах и состояние о балансе.

Насмотревшись что в подавляющем ассортименте таких устройств для сохранения дежурного номера необходимо вытаскивать SIM карту, вставлять в телефон и прописывать только в определенную ячейку было решено упростить это действие.

Активация дежурного номера осуществляется нехитрой манипуляцией: нажав на кнопку, назовем ее «RESET» перегружаем (выключаем от сети и включаем) устройство - тем самым стирая предыдущий записанный номер. Затем нажав на ту же кнопку набираем номер SIM карты установленной в устройство. Помигав нам диодами, устройство сохранит номер набиравшего и пришлет SMS о активации данного номера.

Для упрощения наладки сего комплекса была написана программа для телефона на андроиде, для легкого управления отправкой SMS. Сайт-конструктор для приложений.

На этом закончим обзорную первую часть . В следующей части рассмотрю общение контроллера с GSM модулем.

Теги: GSM управление, sim900

GSM-модуль позволяет управлять дистанционно любой автоматикой, принимая сигнал с телефона, работающего в диапазоне GSM, и осуществляя включение/выключение подсоединенной аппаратуры. Применяется он для открытия распашных и откатных ворот, шлагбаума на паркингах, автостоянках, в дачных и гаражных кооперативах, частных домах, удаленного управления инженерными системами полива, освещения, отопления, перезагрузки серверов и роутеров.

Вот так владелец открывает ворота при въезде на территорию

Наиболее широкое распространение GSM-модуль получил как надежный и бюджетный контроллер для управления групповым доступом на объект, совместимый с популярной автоматикой ворот и шлагбаумов Doorhan и Came.

Как работает модуль

По сути GSM-модуль — это радиоприемник с установленной sim картой любого оператора сотовой связи и контроллер для обработки поступающей и исходящей информации. В базу данных модуля заносятся телефонные номера всех пользователей, имеющих право доступа на закрытую территорию. Современные модели поддерживают запись и хранение до 2000 номеров, более дорогие модификации способны обрабатывать до 10000 номеров.

Принцип работы устройства показан на рисунке.

Принципиальная схема работы устройства

При осуществлении звонка контроллер производит сверку входящего номера с записанными данными, и при его наличии в памяти подается команда на осуществление открытия и приведение в действие привода шлагбаума и откатных ворот. Если номера в списке нет, то устройство просто сбрасывает звонок, не производя больше никаких действий. Подобным же образом контроллер открывает распашные ворота, оборудованные электрозамком и приводом Doorhan или Came.

Соединения со звонящим абонентом не происходит, либо оно обрывается через несколько секунд, благодаря чему расходы на оплату услуг сотовой связи равны нулю. Если данные не совпадают, то пропуск через ограждающее устройство не предоставляется. В некоторых моделях существует возможность отключения идентификации, и пропуск осуществляется при любом входящем звонке на контроллер. Настройка блока управления GSM-модулем выполняется с помощью смс-команд, веб-интерфейса, программы на компьютере, подключенному через USB-порт, android-приложения для смартфонов.

Приведем пример gsm-модуля от компания ООО «Тор-Хаус». Существуют две модели, которые отличаются количеством пользовательских номеров и набором функций. Фото модулей на рисунке ниже.

Технические характеристики модулей приведены в таблице.

Характеристика	Модель TH-G01	Модель TH-G02
Электропитание, В	=12 или 24 В	=9 … 24В
Частота, МГц	Диапазоны 850/900/1800	Диапазоны 850/900/1800
SIM-карта	Стандартная 1.8/3В	Стандартная 1.8/3В
Антенна		50 Q SMA, возможно подключение выносной антенны с разъемом SMA
Реле	1, сухой контакт NO/NC	2, сухой контакт NO/NC
Кол-во пользователей	99	3002
Запись пользователей	SMS	SMS или звонок
Диапазон температур	-30 … +60	-30 … +60

Плюсы и минусы gsm модулей

• отпадает необходимость покупки индивидуальных пультов, брелоков или карточек, причем не все системы управления шлагбаумом «резиновые» и рассчитаны на их ограниченное число;
• открыть шлагбаум или ворота можно с любого места, входящего в сеть покрытия мобильного оператора, благодаря чему обеспечить пропуск знакомого на территорию, находясь вне зоны досягаемости - не проблема, + упрощение работы службы охраны;
• осуществление контроля - с помощью программного обеспечения или смс-команд, возможно добавление и удаление номеров из базы, настройка таких параметров, как допуск по дням недели, времени суток, запрет въезда при неуплате обязательных взносов, ведение журнала въездов и т. д.;
• возможность установки на автоматические шлагбаум и ворота любого производителя;
• экономия - цена на один gsm-контроллер приблизительно равняется стоимости трех пультов Came, и при большом количестве пользователей такая автоматизация проезда существенно выгоднее.

И небольшая ложка дегтя в бочку с медом - ворота или шлагбаум невозможно будет открыть при разряженной батарее телефона или нулевом балансе, будь они трижды Doorhan или Came, но тоже самое может приключиться, если вы, к примеру, забыли или потеряли пульт.

Характеристики популярных моделей

Teltonika

Простой модуль, обеспечивающий обслуживание до 500 клиентов. Устанавливается на распашные ворота, используется в управлении шлагбаумом, откатных ворот и прочих устройств с электроприводом.

Teltonika VRT012

Совместим с автоматикой Doorhan, рабочее напряжение - 12 В, укомплектовывается блоком питания для подключения к сети 220 В. Стабильно работает от -20 до +40°С. Настройка списка клиентов осуществляется с помощью смс или через компьютерное приложение.

Doorhan

Контроллер сохраняет в базе данных до 500 номеров. Предназначен для установки как непосредственно в корпус откатных ворот и шлагбаума с автоматикой Doorhan, так и снаружи. Работает при температуре -20 до +40°С, имеет собственный корпус для защиты от внешних воздействий. Электропитание 12-24 В.

Модуль Doorhan

Настройка параметров производится смс-командами или через компьютер. Модуль Doorhan совместим с автоматикой других производителей, существует лишь небольшое число приводов, для которых требуется дополнительная адаптация. Чтобы выяснить о возможности установки, обратитесь к специалистам организации-продавца.

ESIM 110/120

Осуществляет пропуск на территорию до 500 клиентов, дополнительная опция - расширение до 2000. В улучшенной версии - ESIM 120 реализована технология облачного управления через WEB-интерфейс и с мобильного приложения.

ESIM120 ELDES — GSM контроллер для открывания ворот и скуд

Контроллер совместим с автоматикой откатных ворот Doorhan, компактен и может встраиваться внутри блока системы привода. Удобное ведение журнала, где можно задать различные параметры разрешений на въезд индивидуально по каждому клиенту и просмотреть, кто и когда заезжал - память на 1000 событий. Рабочее напряжение 10-24 В, диапазон температур от -20 до +55°С.

Места применения

Модули применяются для управления любого типа оборудования с электроприводом:

• автоматических ворот, шлагбаумов;
• котлов;
• офисных дверей (при наличии электрозамка);
• сигнализаций;
• автомобилей;
• и прочих устройств.

Мы уже знакомы с такими устройствами, как GSM/MMS камеры (), GSM-сигнализации (), отправляющие сообщения при активации датчика движения. Это были первые устройства с применением GSM-модулей и их применение стало расширятся.

GSM-модули активно внедряются, наибольшую эффективность показали для управления на въездах в коттеджные поселки, большие жилые комплексы, на коммерческие объекты с большим числом персонала или клиентов.

Допустим, в ЖК «Березка» 5 домов, 500 квартир умножаем на 1500 руб. (средняя цена ключа). ТСЖ придется собрать с жильцов 750000 руб. только на закупку ключей.

Получается большая экономическая выгода в сравнении с покупкой ключей!

Уговорить собственников жилья на покупку автоматического шлагбаума будет легче, когда сумма инвестиций в оборудование и монтаж будет составлять 2000-3000 руб с квартиры.

Если сравнить с RFID метками, которые тоже могут применяться в качестве открывания ворот, то RFID идентификации несколько другой, комплект оборудования стоит дороже, но и диапазон применения шире.

В следующей статье разберем модуль от компании SmartAirkey — бесключевой доступ в подъезды и парковки многоквартирных домов.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПО GSM

Данное устройство предназначено для различных функций управления и контроля с использованием канала GSM. Например, его можно использовать для управления различными нагрузками, в качестве охранной системы, измерения температуры в контролируемых зонах и т.д.

Функционально устройство состоит из микроконтроллера, декодера сигналов DTMF , встраиваемого модуля GSM SIM300D , импульсного блока питания (4,3В / 2А) и электромагнитных реле для управления нагрузками.

Имеется 4 канала управления нагрузками мощностью до 2 кВт (230В / 10А), пять входов, которые могут быть запрограммированы под различные функции. Предусмотрена возможность подключения резервного источника питания, например, аккумулятора Casil 1270 . Четыре светодиода, которые размещены непосредственно на печатной плате, предназначены для контроля активности модуля SIM300D, наличия сотовой сети, режима программирования и соединения, опознания DTMF сигнала.

Вариант подключения различных нагрузок и датчиков к устройству управления и контроля приведена на рис. 1

Рис. 1

Принципиальную схему устройства можно скачать по ссылке в конце этой статьи. Основу устройства составляет микроконтроллер 16F876A . Данный контроллер имеет встроенный аппаратный USART , через который производится управление модулем GSM SIM300D. Микроконтроллер имеет внешний кварцевый резонатор частотой 4 МГц. Цепь R9C5предназначена для сброса микроконтроллера в начальный момент включения питания. Управление транзисторными ключами (и соответственно, реле) осуществляется через порт В0-В3. Входы устройства реализованы через порт А0-А3.

По выводам портов С0-С4 осуществляется приём четырёхразрядного кода от декодера DTMF MT8870 . Непосредственно четырёхзначный код передаётся по линиям С0-С3, а по линии С4 передаётся стробирующий импульс. Он появляется на выводе STD декодера в момент опознавания DTMF сигнала. Длительность опознавания задаётся цепью R4C4 MT8870. Тактирование частоты осуществляется внешним кварцевым резонатором частотой 3,5795 МГц. Входной сигнал подаётся на вывод 2 от модуля SIM300D через разделительную цепь R1C3. Через конденсатор С12 с вывода 28 микроконтроллера сигналы подтверждения выполненных команд поступают на микрофонный вход модуля GSM SIM300D. Через вывод 16 и ключ VT5 производится запуск GSM модуля. Кнопка Program предназначена для входа в режим программирования сервисных функций (пароля, количества вызовов и т.д.)

GSM модуль SIM300D включён по типовой схеме. Стабилитроны VD13-VD16 защищают входы SIM-карты. Светодиод VD10 через транзисторный ключ VT7 сигнализирует о состоянии GSM сети, а VD11, управляемый ключом VT6 – о состоянии модуля SIM300D.

Учитывая то, что все элементы устройства – декодер DTMF, микроконтроллер и модуль SIM300D запитаны от одного источника питания, не требуется никаких согласующих элементов. Единственный момент – это развязка модуля USART микроконтроллера от SIM300D при помощи двух резисторов R18 и R19.

Блок питания построен по комбинированной схеме – сначала входное постоянное напряжение стабилизируется на уровне 15В при помощи микросхемы LM7815 . Цепь R5R6 является делителем, который контролирует наличие входного напряжения через вывод 7 микроконтроллера. Диоды VD2 и VD4 не допускают дополнительно разряда резервного аккумулятора (который подключается параллельно конденсатору С6) через стабилизатор LM7815 и кроме того, ограничивают уровень напряжения до 13,2В. которое предназначено для питания электромагнитных реле. Далее напряжение поступает на импульсный стабилизатор, построенный на микросхеме LM2576 . Эта микросхема является регулируемым импульсным стабилизатором, значение выходного напряжения зависит от соотношения сопротивлений R21 и R22.

Всей логикой работы управляет программа, код которой зашит в микроконтроллере. Функционал устройства можно изменять соответствующими версиями прошивок. Схемотехника для новых версий изменилась незначительно. Ссылки на описание каждой последующей версии приведены в конце этой страницы

Описание версии 1.0.

Режим управления.

Набрать с сотового или стационарного телефона, работающего в режиме тонального набора, номер SIM-карты, установленной в устройство. После прохождения запрограммированного количества вызовов, установится двухстороннее соединение, загорится контрольный светодиод и пользователю необходимо ввести четырёхзначный пароль. Если пароль введён неверно, происходит разрыв соединения. В случае правильного ввода, пользователь попадает в режим управления нагрузками. Кнопками 1-4 производится выбор соответствующего канала нагрузки. Далее нажатием символа «*» выбранная нагрузка включается. Для отключения опять же выбирается нужный канал и нажимается символ «#». При выборе канала 5 производится управление одновременно всеми нагрузками. После окончания работы необходимо дважды нажать символ «#». При этом соединение разрывается, и устройство возвращается в исходное состояние. После установки соединения, если интервал времени между подачей DTMF команд со стороны пользователя превысит 1 минуту, то соединение автоматически разрывается, и устройство возвращается в исходное состояние.

Режим программирования.

Набрать с сотового или стационарного телефона, работающего в режиме тонального набора, номер SIM-карты, установленной в устройство. После прохождения запрограммированного количества вызовов установится двухстороннее соединение и загорится контрольный светодиод. Ввести ранее установленный пароль. Если пароль введён неверно, произойдёт разрыв соединения. При правильном вводе пароля устройство переходит в режим управления нагрузками. Для входа из этого режима в режим программирования, необходимо нажать и удерживать не менее 3-х секунд кнопку PROG. После тройного мигания светодиода отпустить кнопку и ввести с клавиатуры телефона новый пароль из четырёх цифр. Ввод каждой цифры подтверждается звуковым сигналом. Пятая цифра определяет количество вызовов до «автоподнятия трубки» - т.е. активации устройства. После ввода количества вызовов, устройство выходит из режима программирования и соединение разрывается.

По умолчанию в прошивке микроконтроллера версии 1.0 запрограммирован сервисный пароль – 1234, количество вызовов - 3

Звуковая сигнализация выполняемых команд:

Подтверждение записи при программировании – двойной тон высокой частоты

Приглашение к вводу пароля – тройной тон высокой частоты

Подтверждение правильности пароля – тройной тон высокой частоты

Пароль неверный – тройной тон низкой частоты

Правильный выбор канала (1-5) – одиночный тон высокой частоты

Неправильный выбор канала– одиночный тон низкой частоты

Нагрузка включена – двойной тон высокой частоты

Нагрузка отключена – двойной тон низкой частоты

Окончание работы – тройной тон низкой частоты

ВНИМАНИЕ! О всех доработках и новых версиях устройства управления и контроля по GSM читайте здесь:

Финальная версия. Добавлен режим аудиоконтроля и импульсного управления нагрузками.

Новое конструктивное исполнение устройства. Возможность работы с любой прошивкой 1.0 - 1.7.

Позволяет осуществлять контроль наличия напряжения на нагрузках и ручной режим управления.

В настоящее время уже выпускается промышленным способом множество всяких устройств, управляемых по стандарту GSM (Global System for Mobile Communication), - цифровой стандарт мобильной связи или всем привычный теперь мобильник. Это , различные шкафы управления промышленным оборудованием, а то и просто отдельные розетки, как показано на рисунке 1.

Конструкция с виду представляет собой обычный переходник, который вставляется в настенную розетку. Нагрузка может включаться звонком или передачей sms по мобильному телефону. Также возможно ручное управление с помощью двух кнопок, расположенных на передней панели. Мощность, коммутируемая такими розетками, в зависимости от модели находится в пределах 1 - 5 Квт, что позволяет включать практически любую нагрузку.

Также производятся многоканальные розетки, наподобие компьютерной «лапты», позволяющие управлять независимо работой нескольких нагрузок. Такие устройства являются одним из , а стало быть, цена их достаточно высока: если поискать на просторах Интернета, то цены колеблются в пределах 1000 - 3500 и более рублей.

Рисунок 1. Модуль дистанционного sms управления

Например, розетка с дистанционным управлением по sms (может управляться 5 пользователями)со встроенным датчиком температуры. С помощью датчика розетка может автоматически выключать и выключать бытовые приборы в соответствии с температурой окружающей стреды:

Рисунок 2. Р озетка с дистанционным sms управлением

Еще дороже, чем отдельные розетки стоят промышленные модули. В качестве примера на рисунке 2 показано предложение Интернет -магазина о продаже модуля управления ДТМФ.

Рисунок 3.

Вот именно с этого рисунка и появилась на поверхности непонятная пока аббревиатура ДТМФ. Что это такое, посмотрим чуть ниже.

Сигналы DTMF

В старых телефонах набор номера производился вращением диска: пальцем заводилась пружина номеронабирателя на нужное количество цифр, диск крутился назад, замыкая контакт, а в трубке прослушивались щелчки. Такой набор называли импульсным. Импульсный набор использовался и в современных аппаратах с кнопочным номеронабирателем.

В настоящее время используется, так называемый, тональный набор. Попробуйте по городскому телефону набирать номер, - в трубке прослушиваются звуки разной тональности. Это прослушиваются сигналы DTMF, - Dual-Tone Multi-Frequency, - двухтональный мультичастотный сигнал. На рисунке 4 показана таблица, по которой формируются цифры и некоторые знаки, передаваемые при наборе номера.

Рисунок 4.

Например, цифре «1» соответствует сочетание частот 697 и 1209 Гц, а цифре «9» 852 и 1477 Гц. Частоты подобраны таким образом, чтобы передаваясь вместе, они не образовали гармоник. Для расшифровки тональных посылок существуют специализированные микросхемы - декодеры, например IL9270N, HM9270, MT8870. Это просто аналоги разных фирм. Они могут отличаться даже количеством выводов, или как теперь на иностранный манер пинов (от английского pin), но выполняют одни и те же функции.

Кроме этих специализированных декодеров сигналы DTMF могут быть расшифрованы на цифровых ЭВМ с использованием алгоритма Герцеля. Естественно, эти сигналы могут быть расшифрованы и с помощью микроконтроллеров или, как их иногда называют, встраиваемых ЭВМ.

Кроме набора телефонного номера DTMF - технология широко применяется в системах «умного дома», тревожных и охранных сигнализациях. Метки DTMF используются также в коммерческом радиовещании.

Система DTMF была разработана еще в 1961 году, но до России дошла лишь в девяностых годах прошлого века. Сначала тональный набор предоставлялся как платная услуга, и то не везде, поскольку тональный набор возможен лишь на современных цифровых телефонных станциях. А вообще, до сих пор во многих местах эксплуатируются допотопные релейные станции, которые позволяют пользоваться только импульсным набором номера.

А теперь, попробуйте проделать такой опыт: позвоните по сотовому, ну хотя бы своему коллеге по работе, ведь целый день находитесь в одной комнате. После того, как он «поднимет трубку» нажимайте на своем телефоне любые цифры: в динамике его телефона будут прослушиваться сигналы DTMF в виде коротких музыкальных звуков. (Согласно законам физики, музыкальными называются звуки, имеющие определенную частоту). Например, шум на улице, музыкальным звуком считать нельзя.

Эти же звуки присутствуют и в динамике телефонной гарнитуры: дело за малым, - просто подключить дешифратор DTMF в разъем гарнитуры и вот, пожалуйста, готовое устройство управления. В некоторых случаях количество управляемых нагрузок всего-навсего одна, и требуется ее в любое время включить или выключить.

Самодельные устройства дистанционного управления по телефону

Несколько слов о работе схемы. Основой устройства является поляризованное реле. Как видно по схеме, оно имеет две катушки, включенные таким образом, что при подаче напряжения на одну катушку якорь реле притягивается к одному сердечнику, и остается в таком положении даже, если напряжения на катушке уже не будет, - там внутри реле есть магнитик.

Для того, чтобы отщелкнуть якорь в обратное положение, требуется подать напряжение, хотя бы импульс достаточной длительности и амплитуды, на другую катушку. Якорь останется в притянутом состоянии, даже при снятии напряжения питания. Не правда ли, очень напоминает ?

Питание устройства осуществляется от сети, через однополупериодный выпрямитель D1, R1, R2, C1. На конденсаторе C1 получается напряжение около 24В. Конечно, так делается в нарушение всех правил техники безопасности, но автор уверяет, что если особо не наглеть, и не лезть, куда не надо, то… Ну, в общем все получится!

Телефон обязательно должен иметь виброзвонок: именно к его контактам будет присоединяться оптронное реле IC1, на схеме это резистор R4 и вывод оптрона 1. Полярность подключения указана на рисунке. При подключении к телефону полярность напряжения на виброзвонке следует проверить с помощью мультиметра или светодиода с резистором.

Когда сработает вибро, внутри оптрона открывается выходной транзистор, (выводы 5 и 6). Конденсатор C4 заряжается от источника питания через правую обмотку реле и открытый транзистор оптрона. Якорь реле переключается на левую катушку, и контактом K1.2 включает , а контактом K1.1 подготавливает левую катушку к следующему переключению.

Конденсатор C4 разряжается через резистор R3 около пяти минут, за это время посылки с телефона состояния устройства изменять не будут. При всей очевидной простоте, устройство имеет один существенный недостаток: возможность достать экзотическое поляризованное реле, да еще нужного паспорта сейчас практически равна нулю. Об этом пишет даже сам автор схемы в своем описании.

Еще одно простое устройство управления показано на рисунке 5 .

Рисунок 5 .

Выполнено на специализированной микросхеме - декодере сигналов DTMFMT8870. Назначение данного устройства в авторском исполнении удаленное включение и перезагрузка компьютера. Работает устройство следующим образом. После того, как Вы позвонили на этот номер, после поднятия трубки набираете 1 или 2, что соответствует включению компьютера «POWER» либо перезагрузке «RESET».

Схема получает питание непосредственно от сотового телефона, выходные транзисторы оптронов подключены параллельно соответствующим кнопкам компьютера. Оптроны PC817 широко используются в импульсных источниках питания, - от компьютерных до зарядников мобильных телефонов.

Устройство подключается к разъему гарнитуры, к выводам динамика, на которых, как было рассказано выше, появляются сигналы DTMF. Основная незадача этой схемы при повторении в том, что телефон при подсоединении гарнитуры должен выполнять автоподнятие трубки. А такая опция есть далеко не у всех телефонов.

Рисунок 6 .

Схема выполнена на аппаратных средствах, т.е. не содержит микроконтроллеров, требующих программного обеспечения, вся логика работы достигнута за счет собственно схемы.

Звонок телефона принимается микрофоном, усиливается до нужного уровня усилителем, в результате чего срабатывает реле, контакты которого присоединены к кнопке «Ответ» (поднятие трубки). После срабатывания этого реле запускается выдержка времени около 7 секунд. Если за это время успеть нажать нужные клавиши, то сигнал DTMF будет подан на декодер DA1, выходные сигналы которого через дешифратор DD3 через реле могут подключить - отключить до 12 нагрузок.

По истечении 7 секунд сработает реле «Отбой» (его контакты соединены с кнопкой «положить трубку»), для последующего управления понадобится еще один звонок. Таким образом, получается, что телефон, просто весь будет обмотан проводами: провода от реле к кнопкам да еще выход сигнала DTMF из разъема гарнитуры.

Более простая схема, имеется в виду по количеству деталей, показана на рисунке 7 .

Рисунок 7 . Схема устройства управления нагрузкой по телефону (для увеличения нажмите на рисунок)

Вот тут как раз используется телефон с автоподнятием трубки при подсоединенной гарнитуре, поэтому не требуется подпаиваться к кнопкам, достаточно только подключить разъем гарнитуры. Данная схема обеспечивает управление 8 нагрузками, команды управления показаны в описании схемы.

Но эти схемы вовсе не те, которые в начале статьи были названы самыми сложными и серьезными. Есть такие, которые вместо старого сотового телефона используют встраиваемый модуль GSM SIM300D. Его цена 4200 руб., правда он уже снят с производства. Именно в этот модуль и вставляется SIM - карта.

Более подробно о том, как самостоятельно собрать и запрограммировать устройство дистанционного управления в авторской разработке читайте здесь:

Пошаговая инструкция, как самостоятельно собрать и настроить устройство управления нагрузкой по мобильному телефону -

Данная статья будет полезна всем, кто заинтересован в бесперебойной работе компьютера, удаленном его включении, в управлении как компьютером, так и других устройств, например, двигатель автомобиля, теплица. Можно организовать полив комнатных растений без непосредственного присутствия человека. Остальные варианты возможного применения будут описаны ниже. Включение/отключение осуществляется "по звонку" и что самое главное бесплатно.

Основные технические характеристики:
Количество управляющих комбинаций - 2 (при доработке - больше);
Напряжение питания - 5В;
Количество релейных выходов - 4 (max 100V/0,5A);
Дальность действия - ограничивается зоной покрытия сотовой сети.

Принципиальная схема УУУ GSM "По звонку"

Описание принципиальной схемы

Основой устройства является один из самых «бюджетных» микроконтроллеров фирмы - Tiny13A. У данного контроллера задействованы абсолютно все 8 выводов. Причем вывод 1 используется как RESET для возможности последовательного программирования. Вывод 2 (PORTB3) настроен на вход. На этот вывод приходит оптически развязанный сигнал с динамика сотового телефона. Сам динамик следует выпаять. О состоянии на выводе 2 микроконтроллера информирует зеленый светодиод VD1. К выводам 3,7,6,5 подключены реле, зашунтированные диодами VD6…VD9 для защиты выходов микроконтроллера. Параллельно реле через резисторы подключены красные светодиоды, сигнализирующие о состояниях выходов.

Питание 5В предполагается брать с зарядного устройства телефона, так как сейчас многие телефоны заряжаются от USB. При наличии большего напряжения следует установить стабилизатор, например, LM7805.

Реле потребляют ток около 10мА, поэтому было решено подключить их напрямую к выводам микроконтроллера.

УУУ GSM "По звонку" применяется для включения компьютера, поэтому назначения выходов следующие:
1. XT3 – RESET PC – подключить к контактам RST на материнской плате;
2. XT4 – параллельно клавише CTRL на клавиатуре (для чего – поясню ниже);
3. XT5 - параллельно клавише F1 на клавиатуре;
4. XT6 – ROWER ON - подключить к контактам PW на материнской плате.

Вначале предполагалось подключать данное устройство к клавиатуре. Поэтому было решено вывести отдельно каналы 2 и 3. В биосе при этом надо сделать активным включение компьютера с клавиш CTRL+F1. Каналы 2 и 3 имитируют нажатие именно этой комбинации.

Используемые в схеме радиоэлементы

Основа, как было сказано выше, – микроконтроллер Tiny13A. При соответствующем изменении прошивки и схемы возможна замена на любой другой, так как Tiny13A обладает самым малым функционалом. Оптопара - распространенная 4N35. Возможна замена на аналогичную с выходным током не менее 20мА. Все резисторы применены с рассеиваемой мощностью 0,25Вт. Их номинал указан на принципиальной схеме устройства. Можно использовать любые светодиоды диаметром 5мм. Реле –SIP-1A05. Можно применить аналогичные с током катушки не более 15-20мА и напряжением 5VDC. Клеммники – DG301-5.0-02P-12 или аналогичные.

Описание ПО и прошивки

Вначале был вариант использования сервисов типа DynDNS. Но данный вариант был быстро отклонен по нескольким причинам: некоторые сервисы являются платными и необходимо проводное подключение к сети. Последнее обусловлено отсутствием на данный момент у многих компьютеров функции Wake on USB. Моя же разработка не ограничена зоной покрытия Wi-Fi сети и, более того, Интернета (имеется ввиду включение/отключение. Управление же компьютером, например, с телефона, требует подключения к Интернету).

Универсальность данного способа удаленного управления нагрузкой заключается в том, что можно использовать абсолютно любой телефон, который способен воспроизводить MP3.

Также у данной конструкции возможно развитие. С таким же успехом можно управлять не только компьютером, ноутбуком, но и, например, поливным устройством в саду или дома, открывать - закрывать двери и форточки в теплице, запускать двигатель автомобиля, перекрывать воду, газ на даче и дома. Можно включать предварительный прогрев бани, в которой используются электрические нагреватели.

Включив данным устройством компьютер при наличии у компьютера выхода в Интернет, значительно повышаются универсальность и области применения устройства "По звонку". А именно, при помощи специализированного ПО и при наличи Wi-Fi сети можно организовать беспроводное видеонаблюдение "По звонку". Установив IP-видеокамеры можно в необходимый момент наблюдать за контролируемым объектом. После проверки можно выключить компьютер как "по звонку", так и по сети Интернет, используя специализированное ПО.

Подключие к порту USB компьютера устройства управления нагрузкой (например Мастер КИТ) и одновременное соединение с удаленным рабочим столом значительно расширяет список коммутируемых каналов.

Также имеется возможность многогранного увеличения числа каналов управления. Выделим два из них:

1. Путем добавления других номеров. Этот способ предполагает создание новых MP3 "мелодий" для телефона и установку их на определенные номера. После этих манипуляций необходимо отладить контрольный 32-битный пакет для новых номеров в контроллере. (см. отладка контрольного 32-битного пакета). Данный способ не требует наличия компьютера. Нужен только телефон, поддерживающий MP3. Наверняка у каждого радиолюбителя найдется коробочка старых сотовых телефонов. Преимуществами этого варианта являются простота конструкции, минимум затрат. Сегодня не каждый захочет устанавливать на даче компьютер. Это не только опасно, но и влечет за собой увеличение стоимости изделия.

2. Применение устройства управления нагрузкой USB для компьютера. Для использования данного варианта дополнительно к основному оборудованию потребуются следующие девайсы: компьютер (ноутбук), устройство управления нагрузкой USB, USB-модем для связи с Интернетом. Здесь возможности безграничны. Это и охрана, и удаленное управление, и мониторинг.

Проект в среде программирования CodeVisionAVR можно найти в прилагаемом архиве. В самом начале прошивки можно видеть те самые контрольные 32-битные пакеты. Данная программа является отлаженной и не требует вмешательства. Далее идет инициализация микроконтроллера. В бесконечном цикле while ожидаем появления на ножке2 микроконтроллера логического «0». Как только он появился, идет заполнение переменной. После заполнения 32 битов накладываем на эту переменную маску. При условии равенства какому-либо значению выполняется соответствующее действие. О выполняемых действиях было написано выше. Добавлю, что при совпадении с первым контрольным 32-битным пакетом происходит следующее: имитируем нажатие клавиши Ctrl, имитируем нажатие клавиши F1, отпускаем. Потом имитируем нажатие кнопки включения компьютера. Как видно, можно использовать любой из предложенных вариантов.

При совпадении контрольного пакета со вторым имитируется нажатие кнопки Reset на системном блоке компьютера. Эта функция будет необходима при использовании старых компьютеров, где есть большая вероятность зависания, которое можно определить все по тому же специализированному ПО, а их сейчас очень много.

Программирование фьюзов

Ниже представлены фьюзы для среды программирования :
LOW
SPIEN галка
EESAVE нет
WDTON галка
CKDIV8 нет
SUT1 галка
sut0 Нет
CKSEL1 галка
CKSEL0 нет
HIGH
SELFPRGEN нет
DWEN нет
BODLEVEL1 нет
BODLEVEL0 нет
RSTDISBL нет

Настройка устройства

Вся настройка сводится к отладке контрольного 32-битного пакета.

Я выделил два основных способа:

1. Моделирование в Proteus. Данный способ привлекателен тем, что можно выявить ошибки на этапе разработки, а не на этапе сборки. Этот метод не принес положительного результата в конечном итоге, но помог справиться с мелкими недочетами. Созданная по временным диаграммам прошивка в Proteus работала идеально, а в "железе" отказалась. Мной была создана дополнительная отладочная прошивка для второго такого же контроллера для моделирования в . Дополнительный контроллер Tiny13 имитировал MP3-мелодии в зависимости от нажатой кнопки. При нажатии кнопки *** имитировался звонок с SIM1 (для простоты изложения материала я буду называть номера SIM1 и SIM2. Проект делался для 2х комбинаций). Соответственно при нажатии кнопки *** - звонок с SIM2. В архиве можно обнаружить файлы Proteus.

2. Второй способ очень оригинален. Для отладки устройства потребуется видеокамера или фотоаппарат с возможностью видеосъемки. Была создана отладочная прошивка контроллера. Суть отладки заключается в вычислении действительного контрольного 32-битного пакета, потому что, как было написано выше, программа, отлаженная в Proteus, в железе работать отказалась. Алгоритм программы таков, что при каждом считанном значении логической "1" реле К1 изменяет свое состояние на противоположное. Это индицирует красный светодиод VD2. Аналогично этому, при считывании логического "0" реле К2 изменяет свое состояние на противоположное, индицируя это светодиодом VD3. Порядок действий следующий. Закачиваем прилагаемые "MP3-мелодии" в телефон. Первую устанавливаем на звонок с SIM1, вторую - с SIM2. Ставим на запись видеоаппарат. Подаем на схему питание. Звоним последовательно сначала с SIM1, потом с SIM2. Скидываем записанное видео на компьютер и воспроизводим его замедленно. Параллельно анализируем работу светодиодов и записываем полученное логическое значение в заранее подготовленную таблицу. При правильном считывании должны получиться два контрольных 32-битных пакета. Эти значения следует записать в начало программы. Далее прошиваем контроллер полученной скомпилированной прошивкой и устанавливаем его на плату. В прикрепленном архиве можно найти уже отлаженную прошивку, которая написана под MP3 "мелодии", прилагаемые в этом же архиве. В результате, таким оригинальным способом были вычислены контрольные 32-битные пакеты.

Ниже на рисунке представлены временные диаграммы MP3 «мелодий»

Печатная плата

Печатную плату в форматах dip и pdf можно найти в архиве. Ниже приведен скрин печатной платы, которая выполнена на одностороннем фольгированном стеклотекстолите методом ЛУТ.

Итоговая стоимость устройства

ATtiny13A – 28 рублей;
4 реле – 150 рублей;
2 винтовых зажима – 5 рублей;
Оптопара 4N35 – 9 рублей;
Конденсатор – 5 рублей;
Светодиоды 6 шт. (на схеме светодиод питания не показан, на плате есть) – 6 рублей;
Диоды 1N4007 – 4 рубля;
Резисторы 5 рублей;
Разъемы «Тюльпан» - 15 рублей;
Разъем DRB-9MA – 13 рублей;
Телефон китайский – 300 рублей;
Печатная плата – 40 рублей;
Корпус – распределительная коробка 75х75 – 30 рублей.

Итого: 610 рублей.

При наличии телефона стоимость деталей всего 310 рублей!

Фото собранного устройства:

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	МК AVR 8-бит	ATtiny13A	1			В блокнот
	Оптопара	4N35M	1			В блокнот
VD1-VD5	Светодиод		5			В блокнот
VD6-VD9	Выпрямительный диод	1N4148	4			В блокнот
С1	Конденсатор электролитический	1000 мкФ 16В	1			В блокнот
R1	Резистор	300 Ом	1			В блокнот
R2	Резистор	390 Ом	1