Как сделать сигнализацию своими руками ардуино

Как сделать сигнализацию на Ардуино

Одним из методов защиты своего имущества от посягательств сторонних людей, служит установка сигнализации. До развития миниатюрных электронных систем использовались различные электротехнические оповестительные устройства и сенсоры, определяющие состояние окружающей среды на основе реле, ламп или транзисторов и целой кучи соединяющих проводников. Создать подобную конструкцию, — особенно если речь шла о многофункциональном ее варианте — было весьма затруднительно неподготовленному человеку, особенно без соответствующего инженерного образования. Кроме того, не стоит забывать и о конечной цене такой системы. Производство каждого электронного компонента выходило в копеечку, оттого и элементарная база стоила весьма недешево. Опять же, уже собранная сигнализация, за счёт названых потребляющих энергию частей, тратила просто прорву электричества, что ограничивало ее работоспособность при отключении постоянного его поступления, периодически происходящего из-за технических аварий или деструктивных действий злоумышленников.

Конструктивное исполнение модуля сигнализации нашего времени:

Современные автоматы при большей сложности конструкции, имеют конкретные преимущества в плане своей модульности. Теперь, внутренняя структура зачастую представлена готовыми платами, производимыми на заводе, что сильно удешевляет общую стоимость и повышает качество исполнения конечных элементов. Не исключение здесь и оповестительные системы. Их развитие позволяет собрать общий агрегат с необходимыми функциями, соединяя различные готовые модули ими обладающие, в одну общую конструкцию.

„Мозг” таких систем — миниатюрный компьютер, ориентированный на управление оборудованием или по-другому микроконтроллер. Именно с его помощью все сторонние компоненты работают как единое целое, реагируя какими-либо действиями в зависимости от полученных команд, или посылая информацию об изменениях окружающей среды в логическое устройство.

Микроконтроллер Arduino Pro Mini:

Наибольшее распространение в последнее время получила линейка микроконтроллеров Arduino, возможности и простой монтаж элементов, которых позволяет их использовать не только в примитивных проектах, мигающих лампочкой или подающих звуковой сигнал, но и сложных комплексах обеспечения безопасности. К примеру, современная сигнализация на Ардуино, способна определять нарушения границ собственности, используя датчики света, движения, звука, пересечения, открытия, вибрации и даже емкостного определения касания. Причем отправка информации о произошедшем событии может выполняться не только за счет проводной связи, но и с использованием GSM коммуникаций.

Самое интересное, что смонтировать такую конструкцию и настроить ее может и слабо подготовленный пользователь, лишь бы он умел обращаться с отверткой и имел базовые знания предмета электротехники.

Постановка задачи

Первый этап проекта при возникновении желания создать простую сигналку на Ардуино своими руками — постановка задачи. Речь идет о том, что она должна „уметь” и какими функциями обладать. Именно настоящие действия определят конечную ее стоимость и компоненты, необходимые для получения нужного результата.

Итак, сигнализация должна «уметь»:

• определять движение какого-либо объекта в наблюдаемом пространстве;
• контролировать состояние дверей — в разрезе открыты они или закрыты;
• чувствовать смену освещенности — при любом несанкционированном доступе будет или включен свет, или использован фонарик, что непосредственно укажет управляющему устройству на фактор взлома;
• отправлять периодические сообщения на сотовый телефон владельца с использованием SMS, о текущем состоянии окружающей среды и контролирующего оборудования;
• информировать, — посредством тех же коммуникаций — о факте недозволенного доступа в охраняемое помещение;
• также нужна предусмотренная возможность простой смены настроек самой системы безопасности.

Сигнализация в сборе с питанием от аккумулятора:

Кроме названых функций, учитывая постоянные проблемы с электричеством, надо обеспечить резервное снабжение энергией цепей сигнализации, впредь до полной замены внешнего питания на внутренние батареи.

Советуем прочитать: подробная инструкция о том, как заставить работать датчик движения на Ардуино платформе.

Что понадобится

Пройдемся по списку желаемого, с учетом того, что охранная сигнализация будет сделана на Arduino. То есть, рассмотрим модули, подключаемые к микроконтроллеру в рамках проекта для осуществления нужных действий.

1. Сам Arduino Pro Mini. Названая модель выбрана по причине устойчивости по питанию. При подаче на нее 3.3 В, вычислительная часть работает на частоте 8 Mhz, при 5 В — на 16 Mhz.
2. Сенсор, определяющий движение — MH-SR602 MINI.
3. Модуль связи посредством сотовых протоколов — SIM800C(L) GSM Module.
4. Часы реального времени, сделанные в виде дополнения, изначально созданного для использования с микроконтроллером другой фирмы — DS3231 RTC Module For Raspberry Pi. Их функция заключается не только в том, чтобы отсчитывать временные интервалы, но и перезагружать Arduino или GSM модуль в случае их зависания.
5. Так как Arduino Pro не имеет собственного USB разъема, потребуется конвертер интерфейсов, в роли которого будет выступать CP2102 MICRO USB to UART TTL Module или аналогичный.
6. Немного компонентов электронных плат, включая несколько конденсаторов, резисторов, транзистор, микрофон, фотодиод и зумер. Их номиналы будут указаны позже, непосредственно под представленной схемой.

Принципиальная схема и макетная плата

В проекте используется достаточно простая к повторению принципиальная схема:

Выполнить ее можно как на основе макетной платы, так и вытравив при помощи ЛУТ свой вариант. Или же заказать аналогичную на специализированных сайтах или магазинах.

Теперь, что касается элементов россыпью, их характеристики:

Тип	Обозначение на плате	Характеристики	Аналоги
Резистор	R6, R8	1M
	R2-5, 9-14	4,7k
Биполярный конденсатор	C1, 3, 5, 6	0,1 uF
Полярный конденсатор	С2	1000 uF 6.3V
	С4	33 uF 6.3V
Диод шотки	D1-4	MBR0520LT	MBR0520-TP, SBR80520LT1G, MBR0530T1G
Диод	D5	1N4148W	КД522Б, PML4148L, DL4148, LL4148-GS08
Транзистор	Q1	IRLML6401 p-типа 12 В	FDN302P, Si2305DS, Si2315DS
Фоторезистор	R1	300
BZ1	Зумер
SW1	Геркон

Схема открытая, ее kiCAD вариант доступен на Github по адресу https://github.com/AlexIII/gsmGuard/tree/master/kicad-project

Там же, для желающих самостоятельно изготовить плату, ее разводка.

Окно KiCAD с платой:

С целью увеличения времени работы от батареи, крайне рекомендуется выпаять с платы Arduino Pro mini светодиод, информирующий о поступлении питания на микроконтроллер или резистор, через который тот подключается к основной схеме. Кроме того, можно снять и микросхему регулятора напряжения, так как она не используется, но все равно тратит энергию.

Выполнив настоящие предложения, можно продлить функциональность устройства при использовании всего лишь трех литиевых батареек до нескольких месяцев.

Скетчи и исходные коды

Конечно, для сигнализации на основе Arduino мало изготовить аппаратную часть, нужно еще и прошить микроконтроллер. Выполняется операция программой xLoader, которую можно обнаружить по адресу http://www.hobbytronics.co.uk/arduino-xloader.

Сами прошивки, в зависимости от языка СМС и используемой частоты Arduino Pro mini, а также их исходные коды, можно найти на https://github.com/AlexIII/gsmGuard/releases.

Взаимосвязь представленных файлов и функциональности:

Язык SMS	Используемая частота Arduino
	8Mhz	16Mhz
Русский	gsmGuard-firmware-v1.3-RU-8MHz.hex	gsmGuard-firmware-v1.3-RU-16MHz.hex
Английский	gsmGuard-firmware-v1.3-EN-8MHz.hex	gsmGuard-firmware-v1.3-EN-16MHz.hex

Там же, есть уже скомпилированный файл программы под Windows, с помощью которой задаются начальные настройки устройства. Пользователям Linux доступны ее исходные коды на Python 2.7, которые можно легко запустить командой «$ python2.7 gsmGuardConf.py».

Всё перечисленное «богатство» упаковано в файл https://github.com/AlexIII/gsmGuard/archive/v1.3.tar.gz. Работает ПО только при установленных компонентах Python — Tk, PySerial, MatPlotLi. Также понадобится добавить библиотеку RTCLib, взять которую можно по адресу https://github.com/NeiroNx/RTCLib. Вот пример рабочего окна запущенной программы:

Ограничения и функциональность

Рассмотрим теперь возможности и существующие ограничения, которые при желании можно обойти, изменив исходный код прошивок:

1. При обнаружении нарушения охранного периметра сработает звуковая сигнализация на 30 секунд, и будет отправлено СМС владельцу следующего содержания:Главные факторы, влияющие на возникновение названого события — изменение света (фоторезистор), открытие двери (геркон) или определение движения (MH-SR602). Причем сообщения будут меняться в зависимости от конкретной причины.
2. Дополнительно владелец будет получать SMS, содержащую информацию о резкой смене температуры в помещении или низком уровне заряда аккумулятора.
3. Раз в сутки, в установленный период, происходит отправка отчета следующего вида с использованием GSM связи:Время его получения устанавливается пользователем в конфигурирующей утилите.
4. После сборки аппаратной части, нужно произвести первоначальные настройки сигнализации, применив программу, описанную ранее.
5. При определении контакта по USB, микроконтроллер прерывает работу прошивки, ожидая действий пользователя. Очередь не отправленных SMS сообщений очищается.
6. Факторы, вызывающие включение тревоги, будут повторно определены не быстрее 20 минут после предыдущей их регистрации.
7. Если питание сигнализации будет отсутствовать более трех часов, сохраненные изменения температуры сбросятся.
8. При неудачной отправке SMS, микроконтроллером будут выполнены попытки повторить действие через 5, 10 и 20 минут. Следующая будет сделана дважды через 40 и повторена однократно после 12 часов простоя.
9. Поступающие звонки по GSM модулю устройством принимаются, через 3 минуты сбрасываются.

Плюсы и минусы самодельной сигнализации на Arduino

Готовый вариант описанной системы:

Универсальность Arduino, и зачастую не самое лучшее качество неофициально выпускаемых плат микроконтроллера, приводят к некоторым проблемам в их использовании. Кроме того, GSM модуль, по сути сам такой же по структуре, как и управляющий аппарат, не отличается избыточной надежностью. Основная причина, конечно же, заключена в перебоях электропитания, почему и стоит для снабжения энергией сигнализации использовать контроль состояния и отдельные батареи. Известность ресурса последних окажет неоспоримую помощь в процессе эксплуатации системы безопасности.

Еще один метод борьбы с зависанием устройств уже изначально внесен в конструкцию. Речь идет о RTC плате часов, которая перегружает весь комплекс оборудования при отсутствии ответа от него в течение определенного времени.

Еще одной проблемой зачастую становятся неверные показания датчиков при температуре окружающей среды ниже 5 °С. К сожалению, этой неприятности в основном подвержен сам модуль, определяющий нагрев окружающей среды и сенсор движения. Что в настоящем случае может помочь — это подборка качественных комплектующих доверенных производителей и нахождение Arduino, со всеми дополнительными компонентами в тепле.

Тем не менее, есть и большой плюс у самодельной сигнализации. Равная ей по возможностям, но произведенная уже конечным образом, стоила бы десятки тысяч рублей. Затраченная сумма же на выполненную самостоятельно, даже с учетом всех требуемых компонентов, не выше 1500 р.

В заключение

Хотелось бы отметить, что настоящий GSM информер безопасности на Arduino, годится не только для охраны квартиры, хозяйственного помещения или каких-либо иных неподвижных объектов. Его прекрасно можно применять и в транспорте, выполнив самодельную автосигнализацию на тех же принципах работы, и используя перечисленные ранее компоненты. Бонусом служит возможность ее расширения, которая позволяет возложить на микроконтроллер дополнительные функции. К примеру, GPS навигатор, который пользуясь возможностями GSM связи, будет информировать владельца о текущем нахождении автомобиля.

Видео по теме

Источник

Как сделать сигнализацию — охранная система для дома на Ардуино своими руками

Эта статья – руководство по сборке своими руками упрощенной охранной системы для дома на базе микроконтроллера Arduino.

Это скорее развлечение, нежели что-то, всерьез способное обеспечить безопасность вашего жилища. Для сборки сигнализации использована плата Ардуино, ультразвуковой датчик HC-SRO4, зуммер и несколько диодов.

Шаг 1: Необходимые материалы

• микроконтроллер Arduino Uno – 1
• макетная плата — 1
• ультразвуковой датчик HC-SRO4 – 1
• зуммер — 1
• зеленый диод – 1
• желтый – 1
• красный – 1
• 220 Ом резистор – 4
• соединительные провода — 10

Шаг 2: Схема подключения к плате

На картинке изображена схема подключения компонентов.

Подключения нужно сделать в следующем порядке:

1. Соедините красный провод от 5В пина контроллера с положительным каналом печатной платы
2. Соедините черный провод от GND пина (земля) с отрицательным каналом
3. Зуммер – с пином 3

Ультразвуковой датчик:

• Echo — с пином 6
• Trig – с пином 7

• красный – с пином 9
• желтый – с пином 10
• зеленый – с пином 11

Зеленые провода должны быть подключены в линию к плюсу диодов, а минус должен быть соединен с отрицательным каналом с помощью резистора 220 Ом.

Шаг 3: Подключаем контроллер к плате

Сначала соедините 5В и GND пины контроллера с печатной платой. Убедитесь, что при подключении полярность была соблюдена.

Шаг 4: Подключаем ультразвуковой датчик измерения расстояния

Постарайтесь расположить датчик при подключении как можно ближе к правой стороне печатной платы, сенсоры должны смотреть наружу. В соответствии со схемой подключения, соедините GND пин датчика с отрицательным каналом. Затем соедините сигнальный пин (Trig) датчика с пином 6 Arduino и соедините пин Echo датчика с пином 7 Arduino. Теперь соедините выход питания VCC датчика с положительным каналом печатной платы. Если что-то не получается, еще раз сверьтесь со схемой подключения.

Шаг 5: Подключаем диоды

Следующим шагом будет соединение диодов с платой и микроконтроллером Arduino. Еще раз сверьтесь со схемой подключения, в подключении диодов нет ничего сложного. Сначала подключаем зеленый диод. Для этого соедините анод (длинная ножка диода) с пином 11 на Arduino зеленым соединительным проводом, а катод (короткая ножка) соедините с отрицательным каналом с помощью резистора 220 Ом.

Точно так же подключите желтый и красный диоды, аноды к 10 и 9 пинам Arduino соответственно. Подключенные диоды должны выглядеть как на фото.
Резисторы использовать не обязательно, но я бы рекомендовал ими воспользоваться.

Шаг 6: Подключаем зуммер

В последнюю очередь подключаем к плате и контроллеру зуммер. Для этого нужно соединить длинную ножку зуммера с пином 3 Arduino с помощью зеленого соединительного провода, а короткую ножку с отрицательным каналом печатной платы с помощью резистора 220 Ом.

Я настоятельно рекомендую использовать резистор в соединении. Это значительно снижает громкость звукового сигнала зуммера и продлевает его срок службы.

Шаг 7: Код

После завершения сборки всех компонентов приступаем к кодированию Arduino. Для этого откройте программу для Arduino на вашем компьютере и скопируйте в нее код, приведенный ниже. Не бойтесь менять расстояние фиксации объектов и громкость звукового сигнала.

После этого подключите ваш Arduino к своему компьютеру и загрузите код. Если вы следовали инструкциям, при приближении руки к датчикам диоды будут загораться по очереди, пока не сработает зуммер.

Шаг 8: Работа Arduino

Сделать сигнализацию своими руками было очень интересно, и результат получился очень хороший.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Источник