Seperti yang biasanya terjadi pada saya, ketika sebuah ide muncul, ia direnungkan, dan kemudian (Ostapa mulai menanggung) itu menjadi ditumbuhi dengan fungsi tambahan yang awalnya tidak saya pikirkan. Pikiran-pikiran ini memicu semangat kreativitas dan prosesnya dimulai.
Jadi, semuanya dimulai dengan fakta bahwa selama berjalan itu perlu untuk melihat waktu saat ini untuk mengetahui waktu berjalan ...
Tidak nyaman untuk melihat waktu di telepon setiap saat, dan saya sudah lama tidak memakai jam tangan. Artinya, Anda membutuhkan indikator di tempat yang nyaman yang menampilkan waktu saat ini, serta waktu berjalan, agar tidak menghitung setiap waktu. Berjalan di kegelapan, anak tidak terlihat di kereta dorong, artinya buaiannya harus dilengkapi penerangan. Selain itu, saat berkendara di tempat-tempat tanpa pencahayaan buatan, alangkah baiknya memiliki lampu depan untuk menerangi jalan. Di musim dingin, saya ingin tahu suhu udara di buaian, serta suhu udara di luar.
Untuk memastikan visibilitas stroller di malam hari, saat berkeliling jalanan muncul ide untuk melengkapi rangka stroller dengan lampu LED. Dan agar lampu latar tidak membosankan, saya menggunakan LED "pintar" untuk rangka dan roda.
Indikator dan tombol kontrol harus berada di tempat yang dapat diakses, dan dalam kasus saya ini adalah rangka kereta dorong.
Sumber daya perangkat harus memastikan bahwa sistem beroperasi, dengan mempertimbangkan pencahayaan dekoratif dan lampu depan yang disertakan. Juga perlu diisi dari USB.
Ini adalah fungsi utama yang ingin saya wujudkan. Tapi pikiran itu melangkah lebih jauh. Saya ingin mengetahui jarak yang ditempuh kursi roda selama perjalanan saat ini, untuk hari itu, sepanjang waktu. Juga kecepatan mengemudi saat ini.
Suatu kali saya tidak melihat ban kempes dan pulang sejauh 4 km dengan ban kempes. Saya berpikir untuk memantau tekanan ban.
Nah, pada akhirnya, saatnya memikirkan keamanan dari stroller itu sendiri. Untuk ini saya berencana menggunakan penerima GPS / GLONASS dan modem GSM.
Fungsionalitas yang diimplementasikan penuh dari kereta dorong bayi pintar:
- ;
- GPS/;
- ;
- ;
- ;
- , ;
- ;
- ;
- ;
- ;
- (TPMS);
- ;
- ;
- GPS/ ;
- GSM- .
Karena sirkuit mengandung banyak elemen dan baterai yang luas, diputuskan untuk menerapkan perangkat dalam dua blok - unit utama dan layar. Unit utama ditunjukkan pada Gbr. 1, unit tampilan ada pada Gbr. 2.
Gambar 1. Diagram skematis unit utama perangkat
Gbr.2. Diagram skematik unit tampilan
ARM dipilih sebagai pengontrol perangkat D1. Unit pengisian baterai diimplementasikan pada sirkuit mikro D3, D4 sesuai dengan skema switching standar. Pengisian daya berasal dari pengisi daya ponsel melalui konektor USB. Selain itu, secara opsional, baterai diisi dari jaringan on-board dengan tegangan 6-20 volt. Suhu di dalam dudukan, di luar, dan baterai diterapkan pada DS18B20. Karena cradle dapat dilepas dari rangka untuk keperluan transportasi atau penggantian dengan versi musim panas, kemudian konektor dipasang ke dudukan, yang melepaskan unit termometer dan lampu latar di dalam dudukan dari perangkat.
Penerima GPS / GLONASS digunakan untuk menentukan koordinat lokal dan waktu saat ini yang tepat. Ketika sinyal GPS tersedia, waktu sistem direkam dalam D2. Jika penerimaan sinyal GPS / GLONASS buruk, waktu saat ini tidak dikoreksi, tetapi jam tangan D2 mengikuti.
D14 (EEPROM 24CL16) digunakan untuk menyimpan data berbagai statistik.
Iluminasi dekoratif dibuat pada LED WS2812b "pintar". Semua elemen pencahayaan, termasuk lampu depan dan roda, disusun dalam satu rantai informasi.
Blok informan dirangkai pada elemen D6, D7, D8. Sirkuit ini disalin dari modul MP3 berbahasa Mandarin berdasarkan JQ6500. Fragmen musik MP3 dijahit ke Flash D7 melalui USB.
ADXL345 digunakan sebagai akselerometer D9. Data dari akselerometer digunakan untuk memantau ketidakberesan di jalan, serta untuk tujuan keamanan.
Subsistem pemantauan tekanan ban telah membuat saya terpesona sejak lama dan oleh karena itu dianugerahi artikel terpisah [1]... Faktanya adalah TPMS China yang saya gunakan di perangkat saya memiliki unit penerima, yang dirancang untuk mengontrol tekanan dalam kisaran 1,1 atm - 3,2 atm. Sistem standar memberi tahu tekanan di luar kisaran ini dengan bunyi bip setiap kali sensor melakukan polling. Sensor disurvei secara berkala setelah sekitar 30-60 detik dalam operasi normal. Oleh karena itu, tidak mungkin hanya menempatkan unit standar di kereta dorong. Dan itu tidak menarik. Jauh lebih menarik untuk mempelajari protokol dan menerapkannya ke dalam sistem Anda, yang telah dilakukan. Sistem ini terdiri dari empat sensor eksternal yang disekrup ke pemasangan roda.
Sensornya nirkabel, secara berkala mengirimkan informasi tentang tekanan roda dan suhu udara di roda. Frekuensi pemancar pemancar 433.92 MHz dengan modulasi FSK. Untuk menangkap sinyal dari sensor, modul transceiver pada sirkuit mikro SI4432 digunakan.
Untuk mentransfer data ke situs pelacakan GPS, modem GSM SIM800C digunakan. Pelacakan digunakan untuk sistem keamanan anti-pencurian kursi roda, serta untuk menyimpan jejak jalan kaki untuk sejarah.
Unit utama dan unit tampilan dibuat pada papan sirkuit tercetak dan ditunjukkan pada Gbr.3. dan gambar 4.
Gambar 3. Penampilan papan unit utama kereta bayi "pintar"
Gbr.4. Tampilan papan tampilan
Perangkat menggunakan layar OLED pada pengontrol SSD1306. Pajangannya kecil dan pas di pegangan stroller. Tapi ini juga minus yang besar, karena saat kereta dorong bergetar saat digerakkan, cetakan kecil tidak terlihat. Oleh karena itu, layar informasi utama ditampilkan dalam cetakan besar.
Unit utama dan unit tampilan dihubungkan dengan port serial, yang mengurangi jumlah kabel.
Sensor hall digunakan sebagai sensor kecepatan dan sensor untuk mengaktifkan sistem rem. Sensor dipasang pada papan terpisah di roda, dipernis dari kelembapan dan disegel.
LED pencahayaan dekoratif dipasang pada bingkai dalam profil aluminium dengan filter cahaya dan juga disegel dari luar. Cincin LED memiliki peringkat IP30, jadi harus disegel agar tidak lembab.
Semua kabel diletakkan di dalam profil rangka stroller, terdapat transisi di titik-titik tikungan saat stroller dilipat.
Sistem selalu dalam mode siaga. Semua perangkat kecil dinonaktifkan dengan kunci VT3. Pengontrol dari kedua blok berjalan pada frekuensi yang dikurangi dan periferal ARM yang tidak perlu juga dinonaktifkan. Segera setelah urutan tombol tertentu ditekan (perlindungan agar tidak dinyalakan oleh orang asing), sistem akan aktif, tombol VT3 dihidupkan, modul diinisialisasi.
Semua peristiwa darurat disertai dengan pesan pop-up di layar dan melodi informan yang sesuai.
Deskripsi bagian perangkat lunak perangkat
Sistem pada awalnya dihidupkan oleh sakelar sakelar tersembunyi dan sistem dimasukkan ke mode siaga. Selanjutnya menghidupkan dan mematikan sistem dilakukan dengan menekan kombinasi tombol tertentu dari unit tampilan.
Ketika sistem dihidupkan dalam mode operasi, pengontrol beralih ke frekuensi yang lebih tinggi, berbagai subsistem diinisialisasi, dan melodi mulai dimainkan.
Selanjutnya, setiap blok mulai bekerja, data diproses dan peristiwa dibuat untuk menginformasikan tentang alarm atau ketika nilai melampaui batas yang ditentukan.
Setpoint untuk tekanan ban, akselerasi gandar, kecepatan berlebih, dan lainnya disetel sekali dalam program. Tidak masuk akal untuk mengubah nilai-nilai ini secara dinamis dari menu.
Semua data yang dikumpulkan oleh sistem dikirimkan ke unit tampilan, yang membentuk gambar layar informasi. Selain itu, perintah untuk unit utama untuk mengontrol periferal berasal dari unit tampilan.
Saat daya disuplai ke modul GPS / GLONASS, modul ini mulai mengumpulkan informasi dari satelit dan, setelah mengumpulkan data yang diperlukan, memulai analisis. Jika penerima mengeluarkan tanda validitas data, waktu, tanggal, dan koordinat saat ini diambil dari paket GPRMC / GNRMC. Waktu dicatat di RTC DS3231. Di langit terbuka, saat Anda menyalakannya pertama kali, pencarian satelit memakan waktu sekitar dua menit. Penerima GPS / GLONASS yang digunakan memiliki "prosedur prediksi" selama dua minggu. Setiap kali dinyalakan, tidak perlu mengumpulkan data dalam jumlah besar, oleh karena itu, koordinat yang memadai akan dikeluarkan dalam beberapa detik. Ini asalkan selama waktu sejak terakhir menyalakan receiver tidak bergerak jauh dari titik sebelumnya, dan juga jika ada baterai cadangan.
Sistem pengisian baterai berbasis perangkat keras dan tidak bergantung pada status sistem. Tetapi sinyal tentang proses pengisian masuk ke pengontrol untuk dianalisis. Saat menghubungkan pengisi daya, pengontrol melihat bahwa pengisian telah dimulai. Untuk menghitung durasi pengisian, serta waktu pengisian terakhir, untuk menyimpan statistik pada baterai, pengontrol menyalakan sebentar tombol pengaktifan periferal, membaca waktu, mengakses EEPROM dan mematikan kunci. Setelah menyelesaikan pengisian, tindakan serupa dilakukan, tetapi waktu berakhirnya tagihan sudah dicatat dan durasi pengisian dipertimbangkan.
Suhu catu daya, di dalam dudukan dan di luar, dipantau oleh sensor DS18B20. Prosedur polling menggunakan mode half duplex dari port UART dan pengontrol DMA.
Modem digunakan untuk mentransfer data ke Internet. Untuk menghemat energi, modem hanya dihidupkan ketika transmisi data diperlukan. Ini terjadi baik dalam mode "anti-pencurian", atau saat dihidupkan secara manual.
Awalnya, modem tidak direncanakan, tetapi karena skema tersebut sudah berisi semua yang diperlukan untuk pelacakan, modem hanya memohon untuk digunakan. Tapi yang paling menarik dari semuanya adalah sistem "anti-pencurian". Intinya adalah diam-diam menginformasikan bahwa "pembajakan" sedang berlangsung dan mengirimkan koordinat kursi roda secara real time. Jika kereta dorong ada di rumah, maka tidak perlu "anti-pencurian", tetapi jika ada di lokasi di luar pintu dan orang asing dapat mengaksesnya, maka mode ini relevan.
Jadi, stroller berada di luar pintu dalam mode standby. Hanya pengguna yang mengetahui urutan menekan tombol yang dapat menyalakan kereta dorong dari panel. Penyerang tidak menyadari adanya sistem apa pun di kursi roda. Dia hanya mengambil kereta dorong dan menggulungnya. Pengontrol melihat adanya getaran dari akselerometer, juga melihat putaran roda yang tidak sah dan mengaktifkan mode alarm senyap. Ini memasok daya ke semua modul, menginisialisasi modem dan mengirimkan SMS alarm ke telepon pemilik. Itu dicatat di sel # 1 kartu SIM. Kemudian, ia mulai mengirimkan informasi tentang LAC dan CID dari stasiun pangkalan operator seluler ke situs pelacakan. Setelah kedatangan data yang memadai tentang koordinat dari penerima GPS / GLONASS, data tersebut dimasukkan dalam paket transmisi.
Layar mati saat ini dan tidak ada sinyal suara yang terdengar.
Jika pengguna yang berwenang secara tidak sengaja lupa menyalakan sistem sebelum berjalan, matikan sistem dengan menyalakannya dengan benar dari panel tampilan dan hentikan pelacakan secara manual.
Ada pikiran untuk membuat sinyal pendek saat getaran dalam mode standby atau mengucapkan beberapa kalimat, tetapi kemudian penyerang akan tahu bahwa kereta dorong tidak mudah dan nafsu makan akan meningkat, tetapi dia sudah siap. Oleh karena itu, saya berhenti pada mode diam.
Tidak ada keinginan untuk membuat situs saya sendiri untuk pelacakan. Tidak ada cukup waktu untuk apapun. Karena itu, saya memutuskan untuk melihat apa yang sudah siap saat ini. Saya sangat terkejut ketika saya menemukan banyak situs pelacakan yang memungkinkan Anda untuk menghubungkan sejumlah besar protokol pelacak GPS siap pakai, dan mereka juga dapat mengikat protokol pelacak unik Anda ke sistem mereka, orang admin akan membantu dengan ini. Saya tidak ingin membebani admin sehingga mereka beradaptasi dengan protokol saya dan, oleh karena itu, diputuskan untuk membuat protokol pertukaran yang sudah didukung situs. Semuanya sama, semuanya ditulis dari awal. Meskipun di situs yang saya pilih, admin mengirimkan format paket buatan mereka yang diterima situs mereka, saya memutuskan untuk tetap menggunakan salah satu yang standar. Saya menyukai format pelacak GPS MegaStek.
Format paket transfer data dari pelacak ke situs tersedia secara gratis. Saya mendapat paket seperti ini:
$MGV002,351233456789,_TrackerName,R,200220,092552.000,A,3340.2243,N,02532.3216,E,00,04,00,1.20,02.5,15.9,280.06,02.312,250,02,0000,0000,25,1111,0105,1201 1201, 302 302,0401,23.4,07.2,,10,81.4,Timer;!Ini mengirimkan ID perangkat unik, nama perangkat, koordinat, waktu, arah pergerakan, LAC, CID, dan lainnya.
Untuk melihat posisi pelacak Anda, Anda perlu mendaftar di situs. Anda bisa menonton melalui website, atau melalui aplikasi di ponsel. Saya sangat menyukai aplikasinya, tidak besar, mudah dinavigasi, ada pilihan peta. Tetapi yang utama adalah Anda dapat mendaftarkan beberapa pelacak secara gratis, dan jika Anda membayar untuk sebuah akun, Anda mendapatkan akses ke fungsi lanjutan. Secara umum, layanan pelacakan hari ini membuat saya sangat senang dibandingkan dengan periode sebelumnya.
Bekerja dengan pemberi informasi MP3 terjadi melalui UART melalui perintah. File MP3 ditulis ke informan Flash melalui perangkat lunak pengembang Cina menggunakan koneksi USB. Pilih file dan kirim. Lebih dari cukup. Saya menginisialisasi JQ6500, mengatur level volume dan kemudian, pada saat kedatangan acara, perintah dikirim untuk memutar file dengan nomor yang diinginkan. Sebelum memutar file, sinyal Mute dihapus dari amplifier daya digital D8.
Perintah sepenuhnya dijelaskan dalam deskripsi untuk sirkuit mikro, serta di perpustakaan pihak ketiga, jadi saya tidak akan membahasnya.
Sistem pemantauan tekanan ban, seperti dijelaskan di atas, didasarkan pada sensor nirkabel standar, yang sinyalnya diterima dalam sistem melalui transceiver SI4432. Transceiver disetel ke frekuensi, modulasi, deviasi sensor. Kemudian sinyal tersebut direncanakan untuk dianalisa secara programatik, mengambil paket mentah dari udara. Tetapi kehadiran pemrosesan paket di transceiver ini sangat memudahkan kehidupan pengontrol utama. Saya dapat menyetel transceiver untuk menerima sinyal burst. Transceiver itu sendiri melakukan semua operasi yang diperlukan untuk menerima pembukaan, sinkronisasi kata, data itu sendiri, dan setelah menerima seluruh paket, itu menghasilkan interupsi. Saat interupsi, pengontrol utama hanya membaca paket yang diterima, menganalisis checksum dan mendekodekan data yang diterima.
Saat baterai hampir habis, lampu hias dan lampu depan dimatikan untuk menghemat energi.
Jika, dalam mode standby, sinyal tentang goyangan kursi roda berasal dari akselerometer dan jika putaran roda terdeteksi, tetapi perangkat tidak termasuk dalam mode operasi normal, maka mode alarm diaktifkan. Semua modul diaktifkan, layar tetap mati. Itu. dari luar sepertinya semuanya dimatikan. Segera setelah sinyal dari GPS muncul, modem GSM mengirimkan SMS tentang alarm ke telepon dan mulai menyiarkan data pada koordinat saat ini ke situs pelacakan. Data tekanan ban juga dikirimkan.
Kecepatan arus ditentukan oleh sensor Hall pada roda. Selain itu, kecepatan diambil dari modul GPS / GLONASS.
Saat kereta dorong di rem, iluminasi eksternal beralih ke mode nyala bergantian dari lampu kiri dan kanan.
Perangkat menginformasikan dengan pesan pop-up di layar dan sinyal suara tentang melebihi kecepatan lebih dari 7 km / jam, tentang penyimpangan di jalan, tentang tekanan udara rendah di roda. Melodi suara menandai setiap jam perjalanan dan setiap jam astronomi baru.
Pencahayaan di dalam dudukan kereta memiliki kemampuan untuk mengubah kecerahan dengan menekan lama dan menahan tombol lampu, tetapi untuk kebutuhan saya, saya tidak menggunakannya.
Unit tampilan memiliki tiga tombol yang merespons penekanan pendek dan panjang. Menekan sebentar tombol lampu ambient akan menyalakan lampu depan, dan menekan lama akan mengontrol skema warna yang berbeda untuk bingkai dan pencahayaan roda.
Layar menampilkan semua informasi yang diperlukan tentang pengoperasian perangkat. Karena ukuran layar yang kecil, informasi ditampilkan di beberapa layar. Beralih layar dilakukan dengan tombol pada panel tampilan. Ada dua layar utama di mana waktu saat ini ditampilkan dalam font besar dan layar berjalan, yang menampilkan jarak tempuh jalan kaki, kecepatan saat ini, waktu berjalan, suhu di dalam buaian. Layar lainnya menampilkan informasi diagnostik tentang pengoperasian subsistem pemantauan tekanan ban, akselerometer, modem, baterai, dan informasi ringkasan. Semua gambar dibentuk dalam buffer pengontrol, dari mana gambar tersebut secara bersamaan ditransfer ke tampilan melalui pengontrol DMA.
Pada layar pemantauan tekanan ban, saat menerima sinyal dari sensor apa pun, roda yang sesuai akan berkedip dalam gambar kereta dorong. Jika tekanan di bawah set point, nilai suhu berkedip dan informan mengeluarkan sinyal peringatan berkala dan jendela pop-up di layar.
Layar pengisian baterai berisi informasi tentang tegangan baterai saat ini, mode pengoperasian pengisi daya, dan tanggal pengisian terakhir. Pengontrol kereta dorong dapat diisi daya dari sumber tegangan 5V apa pun, baik itu pengisi daya smartphone atau, seperti yang ditunjukkan, dari lampu luar ruangan yang dilengkapi dengan soket USB.
Kereta dorong memiliki dudukan yang dapat dilepas: standar, tempat anak hanya berbaring, dan kereta dorong tempat ia juga dapat duduk. Kedua dudukan dilengkapi dengan pencahayaan LED untuk ruang interior dan sensor suhu di luar dan di dalam. Sambungan yang dapat dilepas antara cradle dan unit utama disediakan, dan pilihan jatuh pada konektor USB standar. Saat melepas atau mengganti dudukan, Anda harus melepaskan konektornya terlebih dahulu, lalu melepaskan dudukan dari rangka kereta dorong. Setelah memasang dudukan, sambungkan konektor. Pengontrol mengetahui dudukan mana yang saat ini digunakan oleh nomor seri termometer yang unik.
Perumahan
Tubuh dimodelkan sesuai dengan kelengkungan permukaan rangka kereta dorong dan dicetak 3D.
Pengembangan
Dapat digunakan pada sepeda, mobil mainan anak-anak dengan catu daya terpasang 6..20 Volt.
Anda dapat menggunakan jenis tampilan yang berbeda dengan hanya mengganti unit tampilan.
Kesimpulan
Karena kekurangan waktu yang sangat besar, pelaksanaan proyek ini memakan waktu sekitar 8 bulan.
Selama pengembangan sistem, banyak yang dipelajari dan diuji pada berbagai modul dan sistem: pengoperasian akselerometer, protokol pertukaran pelacak GPS, transmisi data melalui modem GPRS, bekerja dengan transceiver, bekerja dengan berbagai perangkat ARM. Butuh waktu sebulan untuk hanya meneliti sistem TPMS, tapi itu menarik.
Demonstrasi pengoperasian sistem
Ucapan Terima Kasih
Saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada teman dan keluarga yang telah membantu saya dalam pelaksanaan proyek ini.
Terima kasih kepada Eugene, Alexey, Natalia, Olga.
Tautan
1. Mempelajari protokol sistem pemantauan tekanan ban kendaraan .