GSM передатчик показаний счетчиков воды на базе модуля SIM800L (DIY)

В обзоре речь пойдет о GSM модуле SIM800L, который вкупе с Arduino Pro Mini был использован для создания автономного передатчика показаний счетчиков расхода воды. Передача осуществляется путем отправки SMS сообщений через заданные промежутки времени. Устройство легко в повторении, а также обеспечивает длительную работу на одном элементе питания.

После переезда в новую квартиру оплата услуг ЖКХ стала довольно нетривиальной задачей. В частности это касается процесса передачи показаний счетчиков расходы воды в управляющую компанию. Поскольку счетчики находятся в отдельном помещении (коллекторной), запертом на ключ, который находится у охраны, ежемесячное снятие показаний стало занимать слишком много времени. Сами счетчики же имеют импульсные выходы для автоматического сбора данных. Поэтому было принято решение о сборке устройства, способного раз в месяц (или с любой другой частотой) передавать данные со счетчиков удаленно. Причем показания должны передаваться «по воздуху», а питание быть автономным, т.к. никакой возможности проводного подключения в этом помещении нет.
В качестве передающего устройства выбор пал на GSM модуль SIM800L, который как раз приехал с Али (изначально приобретался для другого проекта), формат связи – SMS сообщение с данными. Я также рассматривал WiFi и радио модули, но у меня была уверенность только в устойчивости GSM сигнала в этом помещении (тест телефоном). К тому же было интересно получить опыт использования подобного GSM модема.

Аппаратная часть

Останавливаться подробно на обзоре самого GSM модуля я не стану, у меня все равно не получится сделать это лучше, чем здесь. Этот материал очень помог мне в процессе наладки модуля. Идея проста — используем плату Arduino Pro Mini (с контроллером Atmega168P) для опроса импульсных выводов счетчиков и считаем литры воды, по истечение заданного промежутка времени активируем GSM модуль, формируем текст СМС сообщения и выводим его через последовательный порт на модем для отправки. Таким образом схема устройства крайне проста:

Читайте так же:

Должны ли платить за общедомовые нужды если нет счетчика

Коннектор P1 — вход для счетчиков горячей (ГВС) и холодной (ХВС) воды с общей землей.

В качестве питания идеально подойдет любой литиевый аккумулятор, т.к. GSM модуль как раз имеет диапазон входных напряжений под него — 3,4 — 4,2 В. Я использовал компактный АКБ от старого телефона Nokia.

Конденсатор С1 крайне желателен. И чем больше его ёмкость, тем лучше. Потребляемый модемом ток в импульсе достигает 2А и без конденсатора велика вероятность перезагрузки Atmega168 из-за просади напряжения (особенно если использовать старый АКБ с большим внутренним сопротивлением и/или тонкие провода).

Несмотря на то, что GSM-модуль поддерживает несколько различных режимов сна, минимальный потребляемый им ток составляет порядка 1 мА, что довольно много для устройства, рассчитанного на длительную автономную работы. Поэтому используется полевой транзистор для принудительного отключения модуля. Подойдет любой с низким пороговым напряжением открытия.

Ввиду простоты схемы и минимального количества компонентов, было решено выполнять все навесным монтажом. Итоговый вид платы на фото ниже (на фото еще нет конденсатора и используется другой полевик).

Программная часть

Большую часть времени заняло именно написание скетча, его отладка и минимизация энергопотребления устройства.
Используемые в моем случае счетчики ВСХд-15 и ВСГд-15 формируют один импульс (замыкание + размыкание геркона) на 1 л воды, при этом время замкнутого и разомкнутого состояний геркона за период примерно равны (полезный материал по теме). Алгоритм работы МК должен фиксировать замыкания/размыкания герконов с двух счетчиков, при этом фильтровать дребезг контактов. Причем делать это абсолютно независимо для двух каналов, а также минимально использовать ресурсы для экономии энергии. В итоге я пришел к следующей последовательности:
— подключаем выходы со счетчиков между двумя цифровыми пинами МК и землей;
— объявляем пины как выходы;
далее в цикле:
— подтягиваем пины к шине питания командой digitalWrite(pin, HIGH) через встроенный в Atmega168 резистор 20 кОм;
— опрашиваем состояние пинов и фиксируем изменения;
— убираем подтяжку digitalWrite(pin, LOW);
— загоняем МК в сон на 500 мс
повтор цикла.

Читайте так же:

Нужна ли поверка счетчиков 2017

Т.е. подтяжка выходов счетчиков происходит непосредственно перед измерением на короткое время, что сильно экономит батарею.

Максимальная пропускная способность счетчика по паспорту 1л/с. То есть паузы в 500 мс как раз достаточно, чтобы не пропустить изменения состояния геркона.

Далее вышеописанный алгоритм был реализован в коде:

Я постарался максимально подробно закомментировать скетч. Помимо опроса счетчиков, в программе также реализовано измерение питающего напряжения и передача значения в СМС вместе с данными по расходу воды. Также непосредственно перед отправкой СМС текущие показания сохраняются в энергонезависимую память. Интервал отправки СМС в скетче — 1 неделя.

Итоговый вид устройства:

Расчет времени автономной работы

При работе модуля, средний потребляемый ток составляет около 25-35 мА.
Также, с помощью самодельной электронной нагрузки, была измерена емкость батареи BL-6C, которая при разряде до 3,4 В составила 974 мАч:

Рассчитаем длительность работы на одном заряде аккумулятора при передаче СМС сообщений 1 раз в неделю:

Аппаратная часть

Коннектор P1 — вход для счетчиков горячей (ГВС) и холодной (ХВС) воды с общей землей.

Читайте так же:

Samsung xpress m2070fw обнуление счетчика

Разбор популярных моделей

Signal XQ 3.0

Это миниатюрное устройство на продажу поступает уже настроенным. Для работы достаточно установить SIM-карту выбранного оператора сотовой связи. Данная модель отличается от прочих аналогов наличием дополнительных сенсоров (помимо датчика движения):

температурного датчика;
микрофона;
детектора внешнего питания.

Такое оснащение способствует использованию устройства в роли системы наблюдения за движимыми объектами. Также это неплохой вариант для выявления существенных изменений температуры, включая определение отсутствия питания в бытовой электросети. Встроенный микрофон позволяет при необходимости вести аудиозаписи.

Photo Express GSM

Данная беспроводная разновидность призвана расширить функциональность компактных охранных GSM систем. Здесь имеется возможность не только регистрировать движения посторонних на вверенном объекте, но при необходимости делать снимки. Далее фотография нарушителя отправляется на электронную почту. Причем рассылка может вестись на 6 номеров мобильной связи.

Страж MMS IT

Этот датчик схож с описанным выше аналогом, однако его возможности заметно ограничены тем, что для работы необходимо подключение к внешней электрической сети. Несмотря на это, устройство обладает более широким функционалом. В частности имеется несколько видов оповещения:

MMS.
SMS.
Голосовая связь.
Возможность отправки фотографий с высоким разрешением на указанный в настройках e-mail.

Читайте так же:

Счетчики у собственников нежилых помещений

Также устройство оснащено мощным источником ИК-излучения, что позволяет получать качественные снимки.

PIR MP Alert A9

Это автономный GSM датчик движения уличного назначения с автономным режимом работы. И поимо обеспечения безопасности, есть возможность для слежения за посторонними лицами, находящимися на территории охраняемого объекта. С этой целью устройство монтируется в скрытном от посторонних глаз месте. А благодаря высокочувствительному микрофону можно вести запись разговоров. То есть даже скрытый способ монтажа GSM датчика не мешает ему исправно функционировать.

На продажу поступает целое многообразие охранных систем. Между собой они разнятся функциональными возможностями и соответственно ценой. На выбор того или иного охранного комплекса напрямую влияют поставленные задачи и параметры самого объекта. Соответственно каждый собственник может подобрать подходящую модель, исходя из личных предпочтений и требований.

На видео: Обзор PIR-датчика движения с GSM-дозвоном

голоса

Рейтинг статьи