Попали ко мне несколько радиомодулей RFM12 от HOPERF. Давно хотел с ними поиграться. В результате была разработана беспроводная сигнализация. Изначально предназначена для охраны топливных баков фуры от посягательств на ночных стоянках. Однако может легко применяться везде, где потребуется. Ток потребляемый датчиком очень мизерный, благодаря наноамперному операционному усилителю MCP6042 и алгоритму, что контроллер и RF модуль почти всегда спят и просыпаются, что бы опросить АЦП и передать команды. 1,5В батарейки должно хватить на пару месяцев беспрерывной работы! Радиус действия передатчиков 100м при прямой видимости. Дальность обнаружения человека до 10м.
Основные параметры сигнализации:
- Напряжение питания пульта – 12…24В (рекомендуется 12В)
- Несущая частота радиообмена 433,92 МГц
- Выходная мощность передатчиков 7 dBm
- Максимальная дальность обнаружения движения датчиком – 10 метров
- Максимальная дальность радиосвязи между датчиком и пультом в зоне прямой видимости – 100 метров
- Ток потребляемый датчиком от батареи 1,5В — 0,4мА в ждущем режиме
- Батарея в датчике — Kodak типоразмер N напряжение 1,5В
- Способ установки датчиков – с помощью магнитов.
Схема беспроводного датчика движения
Схема аналоговой части полностью взята из даташита на датчик V1. Сигнал с пироэлектрического датчика V1 подается на неинвертирующий усилитель DA1.1 Коэффициент усиления около 40. Далее через разделительный конденсатор C6 на вход второго инвертирующего усилителя DA1.2 с коэффициентом усиления 50. В результате на выводе 7 DA1 имеется сигнал с постоянной амплитудой 1,5В и меняющийся при приближении к датчику человека. Далее сигнал считывается АЦП контроллера. Программа определяет необходимые условия сработки (в том же даташите они есть) и посылает соответствующую команду на пульт. Контроллер датчика так-же измеряет напряжение на батарее и если оно ниже 1,1В на пульте включается светодиод «разряд бат», а если ниже 1В, то при попытке включить датчик пульт просигнализирует о полной разрядке и датчик не включится.
Включается датчик коротким замыканием геркона S1 магнитиком крепления другого датчика. После включения контроллер блокирует геркон открытым полевым транзистором VT1. Опрашивает пульт и если пульт включен, то работает пока не выключиться пульт. Когда пульт выключился, то датчик продолжает работать еще 40 мин. Затем полностью выключается.
Питается датчик от одного 1,5В элемента типа N. Далее напряжение повышается импульсным DC/DC преобразователем на DD3 до 3,3В. От преобразователя можно вообще отказаться и питать датчик напрямую от двух последовательно соединенных 1,5В батарей. Нужно помнить, что напряжение питания RF модуля не должно превышать 3,8В. Я использовал одну батарею, чтобы датчик поместился в стандартный пластиковый корпус 50х35х19. Плата тоже проектировалась под него.
Датчик V1 помещается под линзу PPGI0601, для которой на плате есть установочные отверстия.
Рисунок платы датчика 42*28мм.
Датчик собран на двухсторонней плате. Фольга с обратной стороны полностью оставлена и соединяется через переходные отверстия с нужными дорожками. Все детали монтируются со стороны дорожек. Исключение датчик V1 и линза Френеля.
Антенна представляет собой катушку намотанную медным лакированным проводом диаметром 0,5мм на отрезок стержня от шариковой ручки диаметром 2,5мм и содержит 20 витков виток к витку и последние верхние 5 витков с увеличивающимся шагом. Общая длина намотки 27мм. Затем антенна сжимается термоусадкой. Торец антенны покрываем эпоксидкой или термоклеем.
Конденсаторы в датчике SMD 0805 керамические. Полярные танталовые. Полевой транзистор VT1 можно использовать любой N канальный MOSFET. Кварц ZQ1 часовой. Я выпаивал из платы старого мобильного телефона.
Антенны можно применить просто кусочек провода внутри корпуса, но дальность связи заметно снизится.
Fuse биты STK500 ATMEGA8 датчиков
Fuse биты STK500 ATMEGA8 пульта
Пульт сигнализации гораздо проще. Содержит контроллер ATMEGA8, RFM12 радиомодуль, и индикацию.
Рисунок платы пульта 43*38мм
С обратной стороны платы устанавливаются: кнопка SB1, светодиоды VD1-VD6
В отличии от датчика. Пульт всегда прослушивает эфир и ждет данные от датчика. При их поступлении отвечает.
Передняя панель пульта.
6 светодиодов и кнопка управления. В рабочем режиме переодически вспыхивает светодиод «Тревога» включенного датчика(ов). Если произойдет сработка датчика соответствующий светодиод будет мигать и в такт ему зазвучит звуковой сигнал, который выключается коротким нажатием на кнопку. Если батарея датчика разрядится ниже 1,1В, то в дежурном режиме будет вспыхивать светодиод «Разряд бат». При потере связи с датчиком включится звуковая тревога и замигает светодиод «Нет связи». Пульт можно временно отключить без отключения датчиков. Для этого нажимаем и удерживаем кнопку около 2 сек. Прозвучит звуковой сигнал и светодиоды будут загораться последовательно. При этом датчики перейдут в экономичный режим (отключится аналоговая часть), но отключаться не будут. Для включения нажимаем кнопку. В течение 30 сек. датчики включатся.
Пульт настройки не требует. Необходимо только проверить напряжения питания на С2 должно быть 5В. На С3 3,3В.
Датчик собран в пластиковом корпусе 50*35*19мм. В корпусе сверлятся отверстия под линзу и антенну. С обратной стороны платы крепится держатель батарейки BH-511 и все обильно заливается термоклеем для защиты от влаги. Затем половинки корпуса склеиваются парой капель суперклея. Пульт собран в пластиковом корпусе 65*45*22мм Плата внутри крепится термоклеем
Если нет ошибок в монтаже и в номиналах деталей, то датчик должен запуститься с первого раза.
Подаем питание на датчик 1,5В. Замыкаем геркон S1 перемычкой или магнитом. Напряжение на конденсаторе C13 должно быть 3,3В. Размыкаем геркон.
Включаем пульт. Включаем датчик коротким замыканием геркона S1. Пульт должен просигнализировать и начнет вспыхивать светодиод соотв. датчика. Еще раз проверяем напряжение на C13. Затем проверяем напряжение питания аналоговой части на конденсаторе С19 должно быть 3,3В. Осциллографом становимся на вывод 7 DA1.2. Постоянное напряжение на нем должно быть около 1,5В. Пробуем махать перед датчиком рукой. Напряжение должно меняться от 0 до 3,3В.
Прошивки для пульта, датчиков 1 и 2, рисунки плат в Layout в архиве.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Датчик | |||||||
| DA1 | Операционный усилитель | MCP6042 | 1 | SOIC | |||
| DD1 | МК AVR 8-бит | ATmega8 | 1 | 32A корпус | |||
| DD2 | радиомодуль | RFM12B | 1 | ||||
| DD3 | DC/DC | NCP1402SN33 | 1 | ||||
| Bat | держатель батарейки | bh-511 | 1 | ||||
| V1 | пироэлектрический датчик | IRA-E710ST | 1 | ||||
| Ln1 | линза Френеля | PPGI0601 | 1 | ||||
| C2, C4 | Конденсатор | 1n | 2 | 0805 | |||
| C3, C19 | Конденсатор | 4.7u 16V | 2 | тантал А | |||
| C5, C8 | Конденсатор | 2.2n | 2 | 0805 | |||
| C11, C14, C17 | Конденсатор | 100n | 3 | 0805 | |||
| C12 | Конденсатор | 10u | 1 | тантал А | |||
| C13 | Конденсатор | 68u | 1 | тантал D | |||
| C16 | Конденсатор | 10n | 1 | 0805 | |||
| C18 | Конденсатор | 680n | 1 | 0805 | |||
| L1 | Дроссель SMD | 47uH 0.7A | 1 | ||||
| R1, R7, R8 | Резистор | 100 кОм | 3 | 0805 | |||
| R2, R3 | Резистор | 120 кОм | 2 | 0805 | |||
| R4, R9 | Резистор | 5.1 МОм | 2 | 0805 | |||
| R5, R6, R16 | Резистор | 330 кОм | 3 | 0805 | |||
| R13 | Резистор | 1 кОм | 1 | 0805 | |||
| R15 | Резистор | 5.1 кОм | 1 | 0805 | |||
| S1 | геркон | МК-10 | 1 | ||||
| VD1 | Выпрямительный диод | DL4148 | 1 | ||||
| VD2, VD3 | Диод Шоттки | MBR0520L | 2 | ||||
| VT1 | Транзистор | AM2302 | 1 | ||||
| ZQ1 | часовой кварц | 32768Гц | 1 | SMD | |||
| Пульт | |||||||
| BA1 | динамик с генератором | HCM1206 | 1 | ||||
| DD | МК AVR 8-бит | ATmega8 | 1 | 32A корпус | |||
| DD1 | радиомодуль | RFM12B | 1 | ||||
| DD2 | стабилизатор | 7805 | 1 | ||||
| DD3 | стабилизатор | AMS1117-33 | 1 | ||||
| C1, C2, C3 | Конденсатор | 100n | 3 | 0805 | |||
| C4 | Конденсатор | 150u 16V | 1 | тантал D | |||
| C5 | Конденсатор | 220p | 1 | 0805 | |||
| C6 | Конденсатор | 10n | 1 | ||||
| С7 | Конденсатор | 2.2u | 1 | тантал A | |||
| R1-R7 | Резистор | 1 кОм | 7 | 0805 | |||
| SB1 | кнопка без фиксации | SWT-2/11 | 1 | ||||
| VD1-VD6 | Светодиод | 3мм зелёный | 6 | ||||
| VT1 | Биполярный транзистор | BC817 | 1 | ||||