Pokojový termostat řízený pomocí SMS zpráv v síti GSM

1. Pokojový termostat řízený pomocí SMS zpráv v sítiGSM Prezentace bakalářské práce Tomáš Vondra České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Katedra počítačů Červen 2009 Vedoucí práce: Ing. Martin Novotný

2. Osnova • Cíl práce • Rozbor trhu • Vlastní výrobek • Komponenty projektu • Softwarová část – SMS PDU • Softwarová část – AT příkazy • Softwarová část – Hlavní program • Hardwarová část – AVR Butterfly • Hardwarová část – Spínací obvod • Výsledky práce

3. Cíl práce • Pokojový termostat • GSM řízení a dohled • Princip znám v průmyslu (např. výtahy) • Málo rozšířen v domácnostech • Použití: rekreační objekt / služební cesty • Motivace: • Neexistuje řešení v rozumné cenové hladině • Nenašel jsem volně dostupnou implementaci

4. Rozbor trhu: Electrobock PT30GSM • Programovatelný • 7+2 týdenní programy • funkce dovolená • Nastavení teploty přes SMS a tlačítka • Přesnost na 0,1˚C • Nastavitelná hystereze • Specielní LCD displej • Výkonový spínač • Cena: 6 188 Kč

5. Rozbor trhu: SEA GSM RELÉ var. 2 • Nastavení teploty přes SMS • Žádná tlačítka a displej • 3 logické vstupy • 1 výkonový a 2 logické výstupy • Přehrávání zvuků • Cena: 7 173 Kč

6. Rozbor trhu:Jablotron GD-04 DAViD • Nelze nastavit teplotu • Žádná tlačítka a displej • 4 vstupy • 2 výkonové výstupy • Bezdrátové rozšíření • Komplexně programovatelný • Cena: 4 205 Kč bez termostatu

7. Vlastní výrobek: GSM termostat • Nastavení teploty přes SMS a tlačítka • Přesnost na 1˚C • Pevná hystereze • 6 znakový LCD displej • Výkonový spínač • Možnost rozšíření • Výrobní cena: asi 770 Kč bez telefonu

8. Komponenty projektu • Softwarová část • SMS PDU • AT příkazy • Hlavní program • Hardwarová část • AVR Butterfly • Spínací obvod • Mobilní telefon • Propojovací kabel

9. Softwarová část – SMS PDU • SMS PDU mode • Kodér a dekodér standardních SMS • GSM 7bit kódová stránka • Bitový packing • Kódování i dekódování • Psáno v jazyce C a testováno na platformě GNU

10. Schéma kódování GSM 7 bit

11. Podmnožina AT příkazů pro práci se SMS Norma GSM 07.07 (3GPP TS 27.007) Funkce na: Inicializaci telefonu Odeslání zprávy Polling příchozích zpráv Přečtení zprávy Smazání zprávy Stavový automat na vyhodnocení odpovědí vč. přijímače oznámení o příchodu zprávy +CSMS Select Message Service +CMGF Select SMS Message Format +CPMS Preferred Message Storage +CMGS Send Message +CNMI New SMS Message Indications +CMGL List Messages +CMGR Read Messages +CMGD Delete Messages Softwarová část – AT příkazy

12. Softwarová část – Hlavní program • Platforma Atmel AVR • Vývojové prostředí WinAVR / AVR-gcc • Upravený demo program AVR Butterfly • Přejaty procedury na ovládání hardware • Změny zvláště v měření teploty a timerech • Lepší knihovna pro práci s USARTem • Napsána nová hlavní smyčka • Portován AT parser a PDU kodér

13. Struktura programu

14. Hardwarová část – AVR Butterfly • Platforma AVR Butterfly obsahuje: • Mikrokontrolér AVR ATmega169 • Displej, tlačítka, termistor, hodinový krystal • RS-232 převodník, baterii, flash paměť, piezo • Open-source demonstrační aplikace • Rozumná cena • Mnoho periferií -> málo volných pinů

16. Hardwarová část – Spínací obvod • Nutno připojit relé k procesoru • Mikrokontrolér nedodá dostatečný proud • -> spínací tranzistor • Pro tranzistor proud zbytečně velký • -> předřadný odpor • Tranzistor nesnese napěťové špičky z relé • -> ochranná dioda • Nelze postavit „ve vzduchu“ • -> univerzální plošný spoj • Přidáno několik dalších součástek (LED, D-sub) • Propojeno s AVR Butterfly pomocí kolíků/dutinek

17. Schéma obvodu

19. Výsledky práce • Funkční prototyp GSM Termostatu • Možnosti přídání více vstupů/výstupů: • další topná soustava, chlazení, snímání teploty ve více místnostech + termokohouty, alarm, spínání osvětlení, zavlažování… • Univerzální knihovna pro SMS zprávy v jazyce C • Zkušenosti s programováním mikrokontroléru v jazyce C • Použijí elektroamatéři mou konstrukci?