Změna použitého GSM modulu

Výrobce GSM modulu 300DZ ukončil jeho výrobu a nahradil ho typem 900D. Nový modul je čtyř rozsahový a má některé nové funkce. Ty jsou však pro naše využití nepodstatné. Rozměrově je shodný s předchozím typem. Také rozmístění vývodu je shodné, proto může zůstat ostatní HW beze změny. Protože však firmware modulu není zcela kompatibilní, byla nutná další verze SW.

Schéma zapojení

Na následujícím obrázku je uvedeno kompletní schéma zapojení ve verzi 3.0. Oproti verzi,která využívá mobil, je zcela jiné. Ve schématu jsou uvedeny všechny součástky, tedy i ty, které aktuální verze SW nevyužívá nebo které nejsou pro základní funkci alarmu nezbytné. Více v popisu ke schématu.

Funkční popis schématu

Funkčně je Alarm Profi 300 shodný s předchozí verzí. Použití GSM modulu SIM300DZ však zásadním způsobem ovlivnilo celé zapojení. Zmíněný GSM modul byl vybrán pro svojí přiznivou cenu, teplotní odolnost a kostrukční jednoduchost (lze ho připájet i v amatérských podmínkách).

Srdcem celého zapojení zůstáva osvědčený mikroprocesor PIC16F648A, napájení zajišťuje neméně osvědčený stabilizátor LM217T.
Napájecí napětí je 4V, zvolené s ohledem na použitý GSM modul SIM300DZ a určené rezistory R16 a R17. Pro přívod napajení (XC1 a XC2) byl zvolen běžný napájecí konektor 2,1 mm. Hlavní napájení je proti přepolování chráněno diodovým můstkem VD6, záložní pak diodou VD1 a VD2. Napájení čidel a dalších externích zařízení je umožněno přes diodu VD3 a svorkovnici XJ4. Výpadek hlavního napětí je detekován tranzistorem VT8 (a dalšími součástkami VD4, C4, R13, R12, R10, C5).
Blokování napájení je zajištěno kondenzátory C2, C3 (pro GSM1) a C12, C10 (pro DM1).

Vstupní obvody jsou řešeny shodně s předchozí verzí. Tvoří je součástky C11, R11, VD11 (Cidlo1), C21, R21, VD21 (Cidlo2), C31, R31, VD31 (Cidlo3), C41, R41 VD41 (Cidlo 4-) a UF1, R43, R42, VD42, VZ41 (Cidlo 4+). Všechny součástky mají ochrannou funkci, aby nevhodnou manipulací nedošlo ke zničení mikroprocesoru DM1. Všechny vstupy reagují na spojení (rozpojení) s GND, vstup Cidlo 4+ je určen pro detekci externího kladného napětí.

Výstupní obvody pro ovládání spotřebičů jsou tvořeny tranzistory VT7, VT6 a R56, R57, R55, R54 (pro výstup R2) a VT4, VT5, R53, R52, R51, R50 (pro výstup R1). Tyto součástky zajistí kladné napětí na vystupu, zatížitelnost je cca do 0,5A. Software umí zatím (duben 2010) ovládat pouze výstup R1.

Připojení čidel a ovládaných spotřebičů je řešeno , stejně jako v předchozí verzi, pomocí šroubovaci svorkovnice.

Ovládání alarmu je nově pomocí tlačítka TL1, signalizace je pomocí LED HL2. Pokud je výhodné vyvést tyto prvky mimo krabici alarmu, lze využít konektor XC5 (klasický audio jack 3,5mm). Připojením konektoru dojde k odpojení vnitřního tlačítka.
Činnost mikroprocesoru dále zajišťuje krystal Q1 s kondenzátory C6 a C7.

Komunikace mikroprocesoru a GSM modulu je dvouvodičová asynchronní pomocí Rx a Tx (rezistory R4, R3 a dioda VZ1 mají opět pouze ochrannou funkci). Konektor XC4 je využitelný pro komunikaci GSM modulu s počítačem pro vyzkoušení použitelných AT příkazů. V běžném použití se XC4 nahradí drátovými propojkami.
Mikroprocesor dále ovládá GSM modul vodičem PWR (tranzistor VT3, R8, R9) - zapnutí a vypnutí GSM modulu, a vodičem DTR (tranzistor VT1, R1 a R2) - uvedení GSM modulu do úsporného režimu. Úsporný režim je zatím nevyužitý (duben 2010), pouze HW připravený pro pozdější využití. Vodič RI poskytuje informaci o přijmu SMS nebo příchozího hovoru.
LED HL1 (společně s R6, VT2, R5, R7) informuje o přihlášení GSM modulu do sítě.

GSM modul využívá standardní SIM kartu, připojenou prostřednictvím patice GSM2. Konektor XC3 slouží pro připojení externího mikrofonu, konektor XC6 pro teplotní čidlo. Oba jsou typu audio jack 2,5mm. S teplotním čidlem zatím (duben 2010) neumí SW pracovat, uvažuje se využití jako termostatu. Kondezátor C1 je záložní pro nastavení času v GSM modulu, v současné době (duben 2010) není potřeba.

Rozpiska součástek

Rozpiska součástek a sumarizovaný kusovník je přehledně uvedena v tabulce Rozpiska300.xls . Jsou zde uvedeny všechny součástky, popsané ve schématu a další potřebné součástky (chladič, šroubky ap.). Lze samozřejmě některé součástky neosazovat, protože nejsou v současné verzi SW potřebné(např. konektory XC6, XC4, kondenzátor C1, tranzistor VT1) a nebo jejich funkce nevyužiji (např. tranzistory VT6, VT7 - ovládání výstupů pomocí SMS, konektor XC5 - externí LED a tlačítko). Je nutno si ale uvědomit, že dodatečné pozdější osazení je už složité a zda finanční úspora v řádech desetikorun stojí za pozdější možné komplikace.

Osazení součástek a oživení desky

Použité součástky nevyžadují žádné mimořádné zacházení, jsou velmi odolné a to včetně GSM modulu.

Při osazování se osvědčil následujicí postup. Nejdříve osadíme rezistory a diody. Ostříhané vývody využijeme pro dvě propojky (viz předchozí obrazek) a připájení patice pro SIM kartu. Patice pro SIM kartu je SMD, proto je nutné nejdříve do příslušných otvorů připájet kousky vodičů, ty zkrátit na cca 2 mm, vložit patici, vodiče přihnout směrem k patici a připájet.
Většinou neosazujeme konektor XC4 (Rx/Tx), a proto musíme příslušné vývody spojit, aby mohl mikroprocesor komunikovat s GSM modulem.

Následuje osazení keramických kondenzátorů, tranzistorů, patice pro procesor, krystalu, svorkovnice, stabilizátoru s chladičem , elektrolytických kondenzátorů a dalších. Obě LED diody nutno zkrátit na cca 27 mm, u napájecích konektorů se musí odstranit výstupek na spodní straně. Stabilizátor je spolu s chladičem přišroubován k desce šroubem M3. GSM modul a procesor zatím neosazujeme. Po osazení součástek provedeme vizuální kontrolu na zkraty na desce plošných spojů a správnou polaritu součástek.

Oživení a kontrola takto osazené desky je možné provést následujícím způsobem:
Přípravíme si napájecí zdroj, multimetr a cca 10 cm drátku.
Připojíme napájecí zdroj a změříme napětí na patici procesoru (piny 14 a 5) a na kondenzátoru C2. Hodnota napětí je 3,95 až 4,05 V. Dále změříme napětí na výstupu R1 (R2) oproti GND. Musí být nulové. Připraveným drátkem spojíme na patici piny 18 (resp.17) a 15, na výstupu R1 (resp.R2) se objeví téměř plné napětí zdroje. Na svorce UZ je napětí zdroje trvale.
Spojíme na patici procesoru pin 15 a pin 6, rozsvítí se červená LED dioda. Spojíme pin 15 (na patici procesoru) a pin 41 (POZOR - tentokrát na obrazci pro GSM modul), rozsvítí se zelená LED.
Spojíme na patici procesoru pin 15 a pin 1 (resp. 2) a změříme ohmetrem odpor na kolektoru VT1 (resp. VT2). Změřený odpor se musí blížit nule.

Nyní odpojíme napájecí zdroj.
Spojíme svorky Cidlo1 (resp.Cidlo2, Cidlo3 a Cidlo4-) a GND na svorkovnici a měříme odpor mezi piny 13 (resp. 12, 11 a 10) a GND na patici procesoru. Změřený odpor musí být konečný, cca 6 k. Podobný odpor naměříme mezi piny 9 a GND při stisknutí tačítka.

Popsaný způsob oživení zkontroluje většinu zapájených součástek. Lze samozřejmě pouze změřit napájecí napětí na patici procesoru a rovnou připájet GSM modul. V tomto případě však bude případné odstranění nějaké chyby (špatná polarita, nezapájený vývod) zbytečně komplikováno.
Před připájením GSM modulu přelepíme vodivé spoje uvnitř obrazce plošek papírovou samolepkou. Vlastní připájení již není složité, je nutno pouze zajistit správné usazení na plošky. Připájet lze pouze využité plošky. Po pečlivém připájení GSM modulu vložíme do patice naprogramovaný procesor, dále aktivní SIM kartu a našroubujeme anténu. Připojíme napájecí napětí. Zkontrolujeme přihlášení do sítě GSM a funkce alarmu. Tím je oživení ukončeno.

Následující obrázek představuje plně osazenou desku alarmu spolu s popisem.

Nyní můžeme kritické součástky zajistit patexem. Jde zejména o mechanicky namáhané součástky (konektory, tlačitko) a GSM modul, který zachytíme v rozích. Dokončenou desku namontujeme do předem upravené krabičky.

Nutno podotknout, že opakovatelnost celého zařízení je téměř 100%. Pokud pracujeme pečlivě, funguje alarm na první zapojení. Popsaný způsob osazení a oživení eliminuje možnost chyb téměř na nulu.