wersja mobilna

Dzwonek bezprzewodowy

Numer: Styczeń/2013

Często, jeśli obiekt ma wiele pomieszczeń, zachodzi potrzeba zasygnalizowania czyjejś obecności przed drzwiami wejściowymi jednocześnie w wielu pomieszczeniach. W innej sytuacji, jeśli obiekt ma wiele wejść, to może pojawić się potrzeba stworzenia możliwości sygnalizowania chęci wejścia w jednym pomieszczeniu, np. sekretariacie firmy. Nasz dzwonek bezprzewodowy może współpracować z dowolnie dużą liczbą odbiorników i nadajników. W aplikacji modelowej z jednym nadajnikiem współpracują dwa odbiorniki. Rekomendacje: taki dzwonek przyda się w każdym domu lub np. w budynku firmy, do którego jest wiele wejść.

Pobierz PDFMateriały dodatkowe

Na urządzenie składają się nadajniki i odbiorniki - ich liczba jest zależna od potrzeb.

Rysunek 1. Schemat ideowy nadajnika

Schemat nadajnika pokazano na rysunku 1. Jego sercem jest mikrokontroler ATtiny2313. Wybrano go ze względu na wbudowany, sprzętowy, szeregowy interfejs UART, co pasowało do koncepcji rozwiązania i znacznie uprościło napisanie programu. Dla zapewnienia stałej częstotliwości sygnału taktującego praca UART (transmisja asynchroniczna), generator zegarowy mikrokontrolera współpracuje z zewnętrznym rezonatorem kwarcowym o częstotliwości 2 MHz. Interfejs UART jest dołączony do nadajnika TX433N pracującego w nielicencjonowanym paśmie ISM. Nadawanie jest sygnalizowane miganiem diody LED1. Obwód rezystor R2 – kondensator C6 powoduje opóźnia start mikrokontrolera po załączeniu napięcia zasilania, co pozwala na ustabilizowanie się warunków pracy przed rozpoczęciem wykonywania programu. Jak wspomniano, jako nadajnik zastosowano moduł TX433N dostępny w ofercie sklepu AVT. Małe wymiary, szeroki zakres napięcia zasilania (3...12 V) i nieskomplikowana aplikacja wręcz predysponują go do tego celu. Kondensatory C1...C3 zapobiegają rozprzestrzenianiu się zaburzeń po układzie.

Nadajnik zasilany jest napięciem 4,5 V z trzech baterii AAA, lecz praktyka wykazuje, iż poprawnie pracuje jeszcze przy napięciu 2,7 V - co w połączeniu z brakiem poboru prądu w stanie spoczynku gwarantuje długą pracę na komplecie baterii.

Rysunek 2. Schemat ideowy odbiornika

Schemat odbiornika zamieszczono na rysunku 2. Tak jak w nadajniku, tutaj również zastosowano mikrokontroler ATtimy2313 taktowany sygnałem o częstotliwości ustalonej za pomocą zewnętrznego rezonatora kwarcowego 2 MHz. Wciśnięcie przycisku w nadajniku jest sygnalizowane modulowanym piskiem buzzera sterowanego przez tranzystor T1. Jako odbiornik pracuje gotowy moduł RX433N, również pochodzący z oferty sklepu AVT. Obwód rezystor R2 – kondensator C6 powoduje opóźnia uruchomienie się mikrokontrolera po załączeniu napięcia zasilania. Kondensatory C1...C3 odfiltrowują potencjalne sygnały zakłócające. W stanie czuwania odbiornik pobiera prąd o natężeniu rzędu kilku miliamperów, podczas sygnalizacji prąd ten rośnie do 20 mA.

Zaprogramowanie układów

Listing 1 i 2

Oprogramowanie dzwonka napisano w języku Bascom AVR. Do zaprogramowania pamięci Flash mikrokontrolerów wystarczy najprostszy programator składający się z kilku rezystorów i wtyku DB25. Dla poprawnego funkcjonowania programu kluczowe znaczenie mają fusebity, które zarówno w mikrokontrolerze nadajnika, jak i odbiornika należy ustawić w następujący sposób:

  • Fusebit C zmienić na 1 (domyślnie jest 0),
  • Fusebity A987: zmienić na 1010 (domyślnie jest 0100), Pierwsze ustawienie wyłącza podział częstotliwości zegara przez 8, drugi załącza tryb pracy generatora z zewnętrznym rezonatorem kwarcowym o częstotliwości 2...4 MHz.

Jak wspomniano, programy obsługujące nadajnik i odbiornik napisano w języku Bascom AVR. Ich omówienie rozpocznę od programu obsługującego nadajnik - zamieszczono go na listingu 1.

W dyrektywach kompilatora ustalona zostaje najmniejsza dostępna prędkość transmisji RS232, czyli 1200 bitów na sekundę, co jest zupełnie wystarczające w tej aplikacji a może zmniejszyć liczbę błędów transmisji. Wszystkie dostępne wyprowadzenia konfigurowane są jako wyjścia, a następnie zostaje na nich wyprowadzony poziom wysoki poprzez włączenie wewnętrznych rezystorów podciągających. W pętli nieskończonej mikrokontroler co 40 ms, wysyła do nadajnika nieskomplikowane hasło oraz miga diodą LED1, co jest potwierdzeniem prawidłowej pracy.

Program odbiornika pokazano na listingu 2.

Początek programu odbiornika nie różni się od programu nadajnika. Realizując pętlę nieskończoną mikrokontroler oczekuje na odbiór za pomocą interfejsu UART pierwszego znaku hasła, to jest litery "a" (numer 97 w ASCII). Po jego odebraniu, czeka na odbiór kolejnego. Jeżeli kolejny odebrany znaku będzie zgodny ze znakiem hasła (w tym wypadku kolejna litera "a"), to wówczas zostanie załączony buzzer. Użycie hasła ma na celu zabezpieczenie przed przypadkowym uruchamianiem się sygnału dźwiękowego na wskutek odbierania zakłóceń.

Montaż i uruchomienie

Schemat montażowy nadajnika pokazano na rysunku 3, natomiast odbiornika na rysunku 4. Oba urządzenia zmontowano na jednostronnych płytkach drukowanych. Montaż jest wykonywany typowo, od najmniejszych elementów do największych.

Rysunek 3. Schemat montażowy płytki nadajnika

Płytkę nadajnika z koszykiem na trzy baterie AAA zamontowano w obudowie natynkowego wyłącznika dzwonkowego. Po dolutowaniu wszystkich przewodów warto ją zabezpieczyć przed wilgocią np. kilkoma warstwami lakieru bezbarwnego. Dla odbiornika idealna jest obudowa typu Z23, która może być połączona np. z niewielkim zasilaczem wtyczkowym dającym napięcie 5 V. Jako antena (w obydwu przypadkach) doskonale nadaje się kawałek laminatu jednostronnie miedziowanego, dopasowanego do dna obudowy. Prawidłowo zmontowany z użyciem zaprogramowanych mikrokontrolerów dzwonek bezprzewodowy wymaga jakichkolwiek regulacji i może pracować od razu po włączeniu zasilania.

Jak wspomniano, z jednym nadajnikiem może współpracować kilka odbiorników i odwrotnie - z kilkoma nadajnikami jeden odbiornik. Niestety, dwa nadajniki nie będą pracowały w tej samej chwili. Zmiana nadawanego i oczekiwanego hasła pozwoli na pracę kilku takich systemów niezależnie od siebie, zaś zmodyfikowanie odstępów czasowych między kolejnymi paczkami haseł umożliwia odróżnianie od siebie poszczególnych nadajników po samym tylko dźwięku.

Wykaz elementów

Rysunek 4. Schemat montażowy płytki odbiornika

Nadajnik
Rezystory:
R1: 220 Ω
R2: 4,7 kΩ

Kondensatory:
C1, C3: 100 nF (ceramiczne)
C2, C6: 22 μF/16 V
C4, C5: 15 pF (ceramiczne)

Półprzewodniki:
US1: ATtiny2313
LED1: dioda LED czerwona, 5 mm

Inne:
TX: nadajnik TX433N
Q1: kwarc 2 MHz
Podstawka 20-nóżkowa
Koszyk na 3 szt. baterii AAA
Obudowa i antena (opis w tekście)

Odbiornik
Rezystory:
R1, R2: 4,7 kΩ

Kondensatory:
C1, C3: 100 nF (ceramiczne)
C2, C6: 22 μF/16 V
C4, C5: 15 pF (ceramiczne)

Półprzewodniki:
US1: ATtiny2313
T1: dowolny NPN małej mocy np. BC546

Inne:
RX: odbiornik RX433N
BZ: buzzer z generatorem (5 V)
Q1: kwarc 2 MHz
Podstawka 20-nóżkowa
Obudowa i antena (opis w tekście)

Dodatkowe materiały na CD/FTP:

ftp://ep.com.pl, user: 13621, pass: 175brjf7

Michał Kurzela, EP

Pozostałe artykuły

Sterownik różnicowy kolektora słonecznego

Numer: Marzec/2018

Moda na eko zatacza coraz szersze kręgi. Nic dziwnego, skoro często stoi za tym również zwykła ekonomia. Przykładem może być zaprzęgnięcie energii słonecznej do ogrzewania ciepłej wody użytkowej (CWU) na potrzeby domu jednorodzinnego. Aby taka instalacja była bezpieczna i działała wydajnie, należy zaopatrzyć ją w stosowny układ nadzorujący jej pracę. Właśnie do tego służy urządzenie opisane w artykule. Rekomendacje: sterownik ...

Zasilacz buforowy lub ładowarka akumulatorów żelowych

Numer: Marzec/2018

Akumulatory kwasowe, a w szczególności ich warianty bezobsługowe z elektrolitem w postaci żelu, dzięki swojej względnie niskiej cenie i walorach eksploatacyjnych w dalszym ciągu znajdują szereg zastosowań w układach zasilania buforowego. Opisywany układ zasilacza buforowego/ładowarki jest przystosowany do ładowania akumulatora 1,2?7 Ah o napięciu 12 V prądem do 0,5 A. Rekomendacje: urządzenie może pracować jako ładowarka lub zasilacz ...

Zegar odliczający

Numer: Marzec/2018

Opisywane urządzenie to projekt zegara odmierzającego czas od zadanej wartości do zera. Dzięki temu, że wskazania są pokazywane na dużym, czytelnym wyświetlaczu LED może on być elementem tablicy ogłoszeniowej podając informację, że "do końca pozostało...". Może też odmierzać czas do końca pracy lub przydzielony na korzystanie z jakiegoś urządzenia. Zastosowań może być naprawdę wiele, zwłaszcza że zakres odliczania sięga ...

SAR - amplituner stereofoniczny (2)

Numer: Marzec/2018

Projekt amplitunera "chodził" za mną od dłuższego czasu, ale zawsze było coś ważniejszego do zrobienia, więc musiał ?nabrać mocy urzędowej?. Nie bez znaczenia był w tym wypadku fakt, iż z założenia chciałem przygotować rozwiązanie kompleksowe, integrujące zarówno zagadnienia sprzętowe oraz projekt obudowy, a to wymaga znacznie więcej czasu i wysiłku. W drugiej części artykułu zajmiemy się opisem symulacji części analogowej ...

SAR - amplituner stereofoniczny (1)

Numer: Luty/2018

Projekt amplitunera chodził za mną od dłuższego czasu, ale zawsze było coś ważniejszego do zrobienia, więc musiał nabrać mocy urzędowej. Nie bez znaczenia był w tym wypadku fakt, że z założenia chciałem przygotować rozwiązanie kompleksowe, funkcjonalne i estetyczne, a to wymaga znacznie więcej czasu i wysiłku. Rekomendacje: samodzielnie wykonany amplituner może przydać się w roli centralnego komponentu zestawu muzycznego, wokół ...

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

Czerwiec 2019

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym