Главная » Сотовая связь
Призовой фонд
на март 2017 г.
1. UNI-T UT-39C
Паяльник
2. Тестер компонентов LCR-T4
Паяльник
3. 100 руб.
От пользователей

GSM исполнитель

После сборки GSM оповещателя решил собрать GSM исполнитель – здесь по телефонному звонку можно включать и выключать обогреватель в гараже. В принципе, задача не очень сложная – простейший вариант можно сделать, присоединив к двигателю виброзвонка телефона некое устройство, имеющее триггерный эффект. Но так как вскрывать телефон и подпаивать к нему провода не хотелось, после некоторых экспериментов получилась схема (рис.1), где микрофон выполняет роль акустического датчика вызывного сигнала.

Рис.1

GSM исполнитель

Резисторы R1, R3 и конденсатор С2 – это цепь питания электретного микрофона MIC1. Сигнал с него через конденсатор С1 и через фильтр низкой частоты, собранный на C3, R2 и C4, поступает на базу транзистора VT1, включенного по схеме с общим эмиттером. Номинал резистора R4, стоящего в цепи отрицательной обратной связи, подобран так, чтобы на коллекторе транзистора было напряжение, близкое к половине напряжения питания – при этом усиленный сигнал будет иметь максимально возможную амплитуду полуволн, достаточную для уверенного детектирования диодами VD1 и VD2. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсаторами С7 и С8 – при этом С8 подключен к выходу выпрямителя не «напрямую», а через резистор R6, имеющий достаточно большое сопротивление. Сделано это для того, чтобы уровень постоянного напряжения на конденсаторе C8 появлялся не сразу, а медленно рос по мере звучания звонка – так выполнена защита от коротких по времени извещений от пришедших sms-ок и других внешних акустических помех. Разряд конденсатора C8 происходит в основном через резистор R8 – его номинал тоже подбирается исходя из тех соображений, что за время звучания одного вызова, напряжение на конденсаторе не должно уменьшаться (только повышаться). Это напряжение поступает на затвор полевого транзистора VT2, который является неким «ключом», срабатывающим на замыкание при появлении на затворе напряжения выше некоторого уровня – по даташиту на транзистор это в границах +1…+2,5 В. Срабатывает этот «ключ» не очень быстро, поэтому для формирования прямоугольных импульсов, а так же для защиты от возможного дребезга на границе переключения, после полевого транзистора установлен триггер Шмитта, собранный на биполярных транзисторах VT3 и VT4 (схема с некоторыми изменениями взята из [1] и уже была ранее проверена в GSM оповещателе).

С коллектора VT4 импульсы подаются на тактовый вход триггера DD1.1, включенного по схеме делителя на «2». Это означает, что поступлении первого звонка триггер поменяет своё состояние и его высокий выходное напряжение откроет транзистор VT5 и подаст напряжение на обмотку реле К1. Реле будет включено до тех пор, пока не поступит второй звонок, по которому триггер опять поменяет своё состояние, что, соответственно, обесточит реле. Третий звонок снова включит реле, а четвёртый его опять выключит и так далее…

Элементы С9R12 служат для установки триггера при подаче напряжения питания в схему.

Для визуализации процесса работы можно посмотреть состояния на входе и выходе триггера DD1 (рис.2). Скриншот при работе программы SpectraPLUS был сделан на этапе отладки схемы, поэтому уровни сигналов не соответствуют градации шкалы напряжений (показания были «сняты» через резисторные делители со случайными коэффициентами деления), да и сами «нулевые оси» были несколько смещены, но это в данном случае не важно - главное увидеть временные соответствия импульсов. В верхней части рисунка – это напряжение на 3-м выводе DD1.1 (шесть входящих звонков, «нормальное» состояние при ожидании – высокий уровень), в нижней части – напряжение на 1-м выводе DD1.1 (три раза напряжение появлялось и три раза пропадало).

Рис.2

SpectraPLUS

Блок питания (рис.3) выполнен на трансформаторе Tr1, мостовом выпрямителе на диодах VD6-VD9 и стабилизаторах VR1 и VR2 серии 7805. Напряжение +13,2 В делается «подставкой» из стабилитрона VD4. А так как для питания телефона, наоборот, требуется «потерять» напряжение 0,65…0,7 В, то в цепь плюсового провода телефона установлен кремниевый диод VD5. «Телефонный стабилизатор» обведён пунктирной рамкой, так как он собран в аккумуляторном отсеке навесным монтажом (рис.4) (аккумулятор пока отсутствует – телефон работает и без него, но в случае кратковременного пропадания сетевого напряжения телефон отключится и «исполнитель» перестанет работать, так как телефон нужно будет включать вручную).

Рис.3

Схема блока питания

Рис.4

Все остальные детали блока питания, кроме трансформатора Tr1, предохранительной колодки F1 и сетевого переключателя S1, установлены на одной печатной плате, вместе со всеми элементами по рисунку 1. Рисунок печатной платы сделан под установку как обыкновенных выводных, так и деталей для поверхностного монтажа – плата односторонняя, все детали устанавливаются со стороны дорожек. У выводных элементов ножки укорачиваются почти «под самоё брюхо» (ниже будет фото микросхем с укороченными выводами). Файл печатной платы в формате программе Sprint-Layout находится в приложении к статье (вид сделан со стороны установки деталей - рисунок при ЛУТ надо «зеркалить»).

Пока «разводил» печатную плату, появилось желание немного изменить алгоритм работы «исполнителя». Во-первых, сделать так, чтобы реле срабатывало не по первому звонку, а, к примеру, по четвёртому. Во-вторых – время работы реле ограничить 20-30 минутами. В-третьих, продолжать собирать всё это на «россыпухе», так как она с годами накапливается и её надо куда-то девать (шутка, но с большой долей правды)…

После небольших экспериментов появилась схема, показанная на рисунке 5. Та часть схемы, что с микрофонным усилителем и формирователем прямоугольных импульсов, осталась почти прежней (добавился один резистор и не стало одного транзистора) – изменилась только цифровая часть (нумерация элементов другая). С выхода триггера импульсы подаются на тактовый вход двоичного счётчика DD1.1, состояние выходных уровней которого управляет дешифратором DD2. После первого включения «исполнителя» и установки всей цифровой части в «нормальное» состояние, на выход Q0 дешифратора устанавливается высокий уровень. По мере поступлении импульсов состояние на адресных входах ABCD будет меняться и высокий уровень будет последовательно перемещаться с выхода Q0 на Q1, затем на Q2, потом на Q3. При появление «единички» на Q4 откроется транзистор VT8, который своим низким выходным уровнем, во-первых, запустит импульсный генератор, собранный на элементах DD3.1-DD3.3, а во-вторых, поменяет выходное напряжение элемента DD3.4 с низкого на высокое, что вызовет открывание транзисторов VT4 и VT5 и срабатывание реле К1, через контактные пары которого будет подано питание на обогреватель.

Рис.5

На схеме видно, что выходы Q5-Q9 тоже используются для управления транзистором VT8 – это сделано для того, чтобы исключить (или, хотя бы, уменьшить) вероятность ошибки включения GSM исполнителя при потере импульса от звонка. Т.е. в таком варианте включения выходов можно позвонить 5 или 6 раз (или даже 7-8) и если "исполнитель" не сработал от четвёртого звонка, то на последующие-то точно среагирует. А диоды установлены для «развязки» состояний выводов – чтобы «единичка» на одном из них не «закорачивалась на землю» через низкие уровни на других.

Запущенный генератор на элементах DD3.1-DD3.3 выдаёт импульсы с такой частотой, чтобы при их пересчёте двоичными счётчиками DD4.1, DD4.2 и DD1.2 на 12-м выводе DD1.2 примерно через 20-30 минут появился высокий уровень. Этот уровень, во-первых, поменяет выходное состояние DD3.4, что приведёт к выключению исполнительного реле К1, а во-вторых, заставит открыться транзистор VT1, который разрядит конденсатор С7 и закроет транзистор VT2, вызвав этим появление высокого уровня на входах сброса «R» всех счётчиков. Как только все счётчики «сбросятся», на 12-м выводе DD1.2 появится низкий уровень и транзистор VT1 закроется. Соответственно, конденсатор С7 начнёт заряжаться, при достижении на нём напряжения 0,6-0,7 В транзистор VT2 откроется и низкий уровень на входах «R» всех счётчиков вернёт их в «нормальное» рабочее состояние. Вся цифровая часть опять готова к приёму четырёх импульсов.

Конденсатор С7 и резистор R8 нужны для образования импульса сброса при первом включении питания схемы. Кнопка «S1» - это ручной сброс (нужна была на этапе наладки схемы, а потом перекочевала и в готовое устройство).
 
Теперь два скриншота с напряжениями в некоторых точках схемы. Рисунок 6 – это работа микрофонного усилителя и формирователя прямоугольных импульсов. Сверху показано напряжение на коллекторе VT2 при 1-2 секундах звонка, а внизу – напряжение на коллекторе VT9 (нормальное состояние – высокий уровень). Видно, что на коллекторе VT9 переход из высокого уровня в низкий происходит почти сразу при появлении НЧ сигнала, а время возвращение в высокий уровень зависит от того, насколько долгим был звук и как быстро появляется следующий звонок.

Рис.6

На рисунке 7 сверху показаны 4 импульса, приходящие в цифровую часть (это всё тот же коллектор VT9), а внизу появление напряжения на коллекторе VT5 по окончанию четвёртого входного импульса.

Рис.7

Так как в новой схеме применена микросхема 176 серии, напряжение питания пришлось снизить. В результате получился блок питания, показанный на рисунке 8.

Рис.8

Была разведена печатная плата (файл в приложении) и схема была собрана (рис.9). На рисунке 10 видно как укорочены выводы микросхем и как они припаяны к дорожкам. Проводники в белой изоляции – это перемычки из провода МГТФ, заменяющие дорожки, которые было сложно разводить.

Рис.9

Рис.10

После проверки и настройки весь GSM исполнитель был собран в пластиковом корпусе подходящих размеров (рис.11) и установлен в гараже. В качестве обогревателя используются нагреватели из нихромовой проволоки в слюдяной изоляции (от каких-то промышленных печек), принудительно обдуваемые вентиляторами от компьютерных блоков питания. При потребляемой мощности нагревателя менее 1 кВт двух 30-минутных циклов обогрева хватает для того, чтобы поднять температуру в помещении гаража примерно на 10 градусов. Проверял в течении нескольких дней, благо гараж расположен недалеко и сходить в него недолго (за время проверки стояла морозная погода - около –25 градусов днём, а ночью опускалась ниже 30).

Рис.11

Возможные доработки:

Схему простого GSM исполнителя можно перевести на 5-ти вольтовое питание (возможно применение микросхемы ТТЛ) и тогда в блоке питания будет достаточно одного стабилизатора 7805. Но тогда нужно будет переделать схему управления реле - например, сделать как на рисунке 5.

В сложной схеме можно сделать много доработок - например, установкой на выходе триггера Шмитта узла, подобного VT1 и управляемого так же от 12-го вывода DD1.2 (или с 11-го вывода DD3.4), можно получить блокировку входящих импульсов после «сработки» GSM исполнителя.

Если сделать блокировку и если телефон позволяет в качестве звонковой мелодии использовать предварительно обработанный (или заново созданный) звуковой файл, состоящий из 4-5-6 частей с паузами в 5-10 секунд. Теперь, подобрав номиналы RC цепей после выпрямителя в формирователе импульсов в сторону уменьшения времени заряда и разряда, то можно будет не делать 4-5-6 последовательных дозвонов, а достаточно будет одного.

Если не собирать «микрофонную часть», а использовать проводное подключение к телефону, то можно сделать так, чтобы при нахождении «исполнителя» в режиме «Включено» все входные звонки «сбрасывались» (коммутация кнопки «Отбой» телефона). Это позволит дистанционно определять, сработал GSM исполнитель или нет.

Можно модернизировать схему так, чтобы появилась возможность управлять несколькими реле.

Литература:
1. Горошков Б.И., «Радиоэлектронные устройства», Москва, «Радио и связь», 1984.

Андрей Гольцов, г. Искитим.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
К рисункам №1 и №3
DD1 Микросхема цифроваяК561ТМ21 Поиск в FivelВ блокнот
VR1, VR2 Линейный регулятор
LM7805
2 Поиск в FivelВ блокнот
VT1, VT3, VT4 Биполярный транзистор
MMBT3904
3 Поиск в FivelВ блокнот
VT2 MOSFET-транзистор
2N7002
1 Поиск в FivelВ блокнот
VT5 Биполярный транзистор
КТ815Б
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD1, VD2 Диод
КД521А
2 Поиск в FivelВ блокнот
VD3, VD5, VD6...VD9 Выпрямительный диод
1N4002
6 Поиск в FivelВ блокнот
VD4 Стабилитрон
КС182А
1 Поиск в FivelВ блокнот
R1, R3 Резистор SMD 0805
3.9 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
R2 Резистор SMD 0805
2 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R4 Резистор SMD 0805
330 кОм
1 см. текстПоиск в FivelВ блокнот
R5, R7, R9, R11, R12 Резистор SMD 0805
10 кОм
5 Поиск в FivelВ блокнот
R6 Резистор SMD 0805
100 кОм
1 см. текстПоиск в FivelВ блокнот
R8 Резистор МЛТ-0,125
470 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R10 Резистор SMD 0805
1 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R13 Резистор МЛТ-0,125
1 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
С1, С5, С7, С9, С10, С12, С13, С15 Конденсатор SMD 0805100 нФ8 Поиск в FivelВ блокнот
С2 Конденсатор электролитический SMD 352810 мкФ/16В1 Поиск в FivelВ блокнот
С3 Конденсатор SMD 08054.7 нФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С4 Конденсатор SMD 080510 нФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С6, С8, С11 Конденсатор электролитический SMD 603222 мкФ/16В3 Поиск в FivelВ блокнот
С14 Конденсатор электролитический1000 мкФ/6.3В1 Поиск в FivelВ блокнот
С16, С18 Конденсатор100 нФ2 керамический дисковыйПоиск в FivelВ блокнот
С17 Конденсатор электролитический1000 мкФ/25В1 Поиск в FivelВ блокнот
MIC1 Микрофон электретныйHMO0603A1 Поиск в FivelВ блокнот
К1 РелеOMI-SS-112L 10А250VAC/30VDC1 Поиск в FivelВ блокнот
Tr1 Трансформатор220/121 Поиск в FivelВ блокнот
S1 Переключатель сетевойB100G1 Поиск в FivelВ блокнот
F1 Предохранитель0.1 А1 колодка ДППоиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 2
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 4 Проголосовало: 2 чел.

Комментарии (19) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
Vlad #
Извините за критику, просто схема класса "я так могу", которую нельзя повторять, ведь "с годами накапливается то, что надо куда-то девать" у разных людей разное.
Традиционный способ подпаятся к/вместо моторчика упростит до 1-2-х транзисторов. А если у телефона есть программно управляемый фонарик, то вся электроника сводится к реле и диоду ;)
Вы же в итоге все равно подпаялись к телефону. Пусть снаружи, но какая разница.
По большой схеме вопрос - как вы определите по гудкам вызова сколько звонков на телефон поступило? И Вы правильно написали что надо сбрасывать звонок.
В большой схеме дешифратор с кучей диодов у вас ловит кол-во вызовов 5..10, думаю не принципиально если будет 4..8, зато в этом случае не нужен дешифратор и сомнительное "ИЛИ" на диодах. Т.е. Q3 счетчика сразу на R18, R19 - не нужен да и наверное стоит управлять цепью сброса, а не тактовым генератором.
VT3, VT7 - открыты в состоянии "тишины", т.е. жрут электричество.
Ответить
0

[Автор]
r9o-11 #
Не очень понял про "традиционный способ подпаятся к/вместо моторчика" и про "программно управляемый фонарик". Можно посмотреть хотя бы примерную схему на "1-2 транзисторах"? Это будет схема чего? Если преобразователя звонков в импульсы, то да - согласен, можно сократить входную часть.
В большой схеме количество поступивших звонков определяется не по гудкам, а по количеству поступивших звонков :-)
Про то, что дешифратор можно не ставить - согласен. Но ведь схема "исполнителя" без него (и без счётчиков) уже показана на рис. 1, а при его наличии "...появилась возможность управлять несколькими реле...".
Про то, что VT3, VT7 "жрут электричество", тоже не понял... У них же 10-тикилоомная нагрузка - ток через каждый меньше 0,83 миллиампера...
Ответить
0
Wladimir #
Имеется ввиду, что можно выпаять вибратор, или вынуть вовсе, чаще всего вибратор или на контактах, или на проводках подключен, и вот на контактах его подключения иметь входной сигнал для исполнительного устройства.
Ответить
0

[Автор]
r9o-11 #
Ну, с этим да, согласен - можно. Об этом и написано в самом начале текста.
Ещё интересно было бы услышать про варианты исполнителя, сделанные при "впайке в телефон" - там получается схема буквально на 2-3 транзисторах, даже с учётом "таймерного" режима на 20-30 минут... Но что-то никто не пишет - наверное, не интересно... :-(
Отредактирован 07.12.2016 12:21
Ответить
0
Zlodey #
Что делать с абонентами, случайно позвонившими на номер GSM-исполнителя?
Ответить
0

[Автор]
r9o-11 #
Хорошо было бы научить их пользоваться телефонами, но так как это нереально, то ничего с ними сделать не получится. Ну, а что будет с "исполнителем" - так простая схема включится и будет работать, а сложная "накопит" вызов (или вызовы) и потом, при "нужных" звонках, он (они) пойдут в зачёт. В самом плохом случае особоупорные случайные звонители будут включать "исполнитель"... Ну, примерно для этого и сделано ограничение работы "исполнителя" 20-30 минутами.
Отредактирован 28.11.2016 02:50
Ответить
0
PTC #
Про белый список слышали?
Ответить
0

[Автор]
r9o-11 #
Я, честно говоря, нет. Другие - не знаю....
Но если такой сервис в телефоне есть - то все вопросы вообще отпадают.
Спасибо.
Ответить
0
Smelter #
У К561ТМ2 выходной ток не более 0.25 мА. Автор нагружает её током более 10 мА.
Ответить
0

[Автор]
r9o-11 #
Это где? Там же эмиттерный повторитель - его входное сопротивление никак не 0 Ом...
Отредактирован 28.11.2016 02:52
Ответить
0
Smelter #
Это там! Автор, по-любому не по феншую: по схеме rвх=1000+(270*40)=11800 Ом, а должно быть, как минимум 16000, лучше 22000. Это входной импеданс эмиттерного повторителя с обмоткой релюхи 270 Ом и коэффициентом усиления транзистора 40 (взял наименьшее возможное значение для КТ815Б) плюс резистор 1 КОм на базе. Эх, не бережёте вы микросхемы, не бережёте, а они такие нежные.
Ответить
0

[Автор]
r9o-11 #
Да ну, не пугайте, пожалуйста... :-)
Неужели Вы правда думаете, что на выходе КМОП микросхем стоят такие транзисторы, что они не могут отдать выходной ток в единицы миллиампера?
А как же тогда эти микросхемы работают в режимах, когда их мощность потребления близка к 150 мВт (это значение взято из справочника "Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы", М., "Радио и связь", 1989)? Может быть упоминаемый Вами "выходной ток не более 0.25 мА" связан с динамическими изменениями тока в емкостной нагрузке и зависящей от этого частотной характеристике?
Ответить
0

[Автор]
r9o-11 #
Э-э-э...извиняюсь - коряво написал предыдущий комментарий - отвлекался...
Окончания предложений в последних абзацах правильнее будет как "единицы миллиампер" и "частотной характеристики".
Про выходной ток микросхем вспомнилось, как в конце прошлого века собирал несколько термореле на 176 и 561 серии для каких-то печек или котлов, так там индикация из "мелких" светодиодов (это тех, что достаточно ярко горят уже при токе 3-5 мА), подключались прямо к выходу триггеров (через резисторы, конечно). Ремонтировать потом не разу не приходилось, хотя с заказчиками до сих пор контактирую - наверное, сказали бы, если что не так...
Ответить
0
Smelter2 #
Ну, мощность потребления не означает выдачу "на гора" этой мощности. Микросхема для своих собственных нужд потребляет. А некоторых и 220 не берёт, им 380 подавай, но общее правило для всех - не суй пальцы. В электронике стараюсь соблюдать правила, так сон крепче. Но не скрою, поражаюсь спецам, которые какой-нить полупроводниковый переход конкретной микросхемы умудряются применить в выпрямителе для питания самой же микросхемы, например. Это же офигеть, как вообще начать думать, чтобы до такого додуматься... :-)
Ответить
0

[Автор]
r9o-11 #
Конечно не означает выдачу "на гора" этой мощности. По справочникам - это динамическая и в основном она связана с протеканием сквозных токов выходных каскадов - не зря же в корпусе места под эти транзисторы отведено гораздо больше.
А так-то да, я с Вами согласен - если делать по техзаданию или на продажу, то надо делать всё "по инструкции", с запасом и с учётом климатических особенностей эксплуатации... Ну, так возможно, что этим некоторым пренебрежением к мелочам и отличаются радиолюбители от профессиональных разработчиков.
Ответить
0
StrannikM #
Не хотелось разбирать мобильник, чтобы прицепиться к вибратору. Потому проковыряли дырку в корпусе под провод. Хотя можно было просто не закрывать крышку аккумулятора. И припаяли питание. Хотя можно было выпилить из текстолита "заменитель батареи".
Сама идея провальная. Могут позвонить по ошибке. Могут с очередным опсосом или "выгодным предложением". Или информационное сообщение...
Микрофон может поймать внешний сигнал.
А так - практически у всех мобильников при входящем звонке включается подсветка экрана. Прикреплённый к нему фотодиод, во всяком случае, не подвержен воздействию внешних шумов.
Отредактирован 28.11.2016 07:07
Ответить
0

[Автор]
r9o-11 #
Создаётся впечатление, что многие считаю эту статью "учебником по управлению посредством GSM связи"... А ведь в первом комментарии Vlad её оценил правильно - это просто схема класса "я так могу". Да, могу так, могу по-другому, могу ещё и с микроконтроллером, обратной связью и с максимально защищённым каналом управления, только зачем это надо для подогрева гаража?...
И, разве комментарии почти всех вышеотписавшихся не подтверждают, что такую приблуду можно собрать разными вариантами, исходя из того, что есть в наличии и насколько позволяет фантазия? Пожалуйста - собирайте и делитесь опытом...
Про применение фотодиода я бы задумался, так как мне кажется, что экран будет загораться и на входящие SMS-ки. И как их тогда "отфильтровать"? По длительности работы подсветки?
Отредактирован 28.11.2016 08:14
Ответить
+1
ur5rnp #
Делаю GSM шлюз с авто поднятием, проблема левых звонков решил использовав МТ8870 и выборку команд на оптронах
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Discovery V8
Discovery V8
Мультиметр DT9205A Набор начинающего радиолюбителя
вверх