автор Макаров Владимир.

ЖЕСТЬ № 3 «БАНКА-СТОРОЖ»

Интересные устройства можно сделать с использованием датчиков движения. Устройства могут включать свет в темном помещении при посещении его человеком, могут включать сирену при проникновении посторонних в охраняемое помещение и т.д.

Вашему вниманию предлагается вариант применения датчика движения совместно со звуковым плеером. В такой комбинации при срабатывании датчика движения проигрывается случайная фонограмма, записанная на microSD Card. Каков будет набор фонограмм, полностью зависит от цели применения устройства.

Приведу лишь некоторые примеры:
1. Для отпугивания не прошенных гостей запишите рычание злобного пса.
2. Для контроля за входом посетителей в контору запишите бодрящую музыку.
3. Для страховки памяти (чтобы не забыть выключить свет, утюг, воду и т.п.) запишите вежливое напоминание.
4. Если вы любите свою жену и часто отсутствуете по делам, то запишите несколько добрых слов в ее адрес. Проходя мимо устройства, она услышит ваш голос и, наверное, улыбнется.
5. Устройство можно использовать в детских играх, когда нужно предупредить о вылазке противника.
6. Можно записать мудрые изречения, крылатые фразы из кинофильмов и т.п.

Учитывая «жестяной» цикл моих публикаций и традиции применения датчиков движения в охранных системах, устройству присвоено имя собственное «Банка-сторож».
 

Рисунок 1. Внешний вид устройства.

Демонстрационное видео работы устройства.

Электрическая часть.

Устройство построено на микроконтроллере ATTINY861 (U2). В основу положено известное решение «255-Voice PCM Sound Generator» (Автор - ChaN, оригинал статьи здесь - http://elm-chan.org/works/sd20p/report.html). Генератор проигрывает до 255 фонограмм, записанных на microSD Card. Формат файлов – WAV.
Электрическая схема устройства приведена на Рисунке 2.

Рисунок 2. Схема электрическая принципиальная.

На LM1117-3.3 (U1) собран преобразователь напряжения 4.5V (Vбат.) в 3.3V (VCC), необходимого для питания микроконтроллера и microSD Card. Питание всего устройства осуществляется напряжением 4.5V от 3-х батарей AAA.

Микроконтроллер U2 в режиме сна (Power-Down Mode) ожидает сигнал 1 с датчика движения (SR501) на контакте 6 порта B (pin PB6). Когда датчик срабатывает, микроконтроллер отрабатывает прерывание – пробуждает компьютер, генерирует случайное число N в заданном диапазоне (номер файла N.wav), читает файл с microSD Card и направляет поток на широтно-импульсный модулятор – на выходах OC1A и OC1B формируется звуковой сигнал фонограммы.

Одновременно c pin PB4 подается сигнал на включение питания с усилителя низкой частоты (U3) собранного на микросхеме TDA7056A, нагрузкой которого является динамик (8 Ом, 1W). Звуковой сигнал с выхода микроконтроллера (OC1A и OC1B) через резисторы R1, R2, потенциометр R9 и конденсатор C7 подается на вход усилителя низкой частоты (U3).

После окончания фонограммы микроконтроллер переводится в режим сна (Power-Down Mode) до очередного прерывания от датчика движения, а c pin PB4 подается сигнал на отключение питания с усилителя низкой частоты.

Блок включения/отключения питания собран на транзисторах VT1 (КТ814Б) и VT2 (KT315Б).
Принятые меры (сон и отключение питания УНЧ) позволили снизить ток потребления устройства в режиме слежения до 3 mA. Основным потребителем энергии остается microSD Card. При том, что датчик потребляет всего около 30 µA.

В устройстве применен датчик движения HC-SR501 . Внешний вид датчика и органы управления показаны на Рисунке 3.

Рисунок 3. Внешний вид датчика движения HC-SR501 и органы управления.

Органы управления:
1. Питание – плюс 4,5 …20 V (в устройстве подается V бат.= 4.5V)
2. Выходной сигнал Output – 3,3 V
3. Питание – минус (GND)
4. Регулятор задержки уровня 1 на выходе Output - 5...300сек (в устройстве – 5 сек.)
5. Регулятор чувствительности датчика - 3...7метров
6. Установка режима работы модуля: L – каждое срабатывание датчика порождает импульс, Н – группа срабатываний датчика порождает один импульс. В устройстве установлен режим Н, как показано на рисунке.
Дополнительные сведения о датчике можете посмотреть на http://digitalchip.ru/datchik-dvizheniya-pir-motion-sensor-hc-sr501. Автору указанной статьи спасибо за хорошую подачу материала.
Индикатор VD1 количеством вспышек показывает состояние файловой системы генератора:
2 вспышки: ОШИБКА ДИСКА
3 вспышки: НЕТ ФАЙЛА
4 вспышки: ОШИБКА ФАЙЛА
При воспроизведении фонограммы Индикатор VD1 светится постоянно.
Индикатор VD2, управляемый ключом VT3 (KT315Б), отображает наличие 1 на выходе датчика движения.
Печатная плата – односторонняя с перемычками.

Рисунок 4. Печатная плата.

Файлы.

В корневой директории microSD Card должен находиться файл 000.txt. В первых трех байтах файла задается число фонограмм K, подлежащих воспроизведению (число K записывается с лидирующими нулями, для 12 фонограмм должно быть записано 012). В программе микроконтроллера генерируется случайное число N в диапазоне 1…K.

Имя файла с фонограммой должно иметь следующую структуру NNN.wav. Где NNN – номер звукового файла, записанный с лидирующими нулями. Например, для случайно выбранного числа N=5 сформируется имя файла для воспроизведения 005.wav.

В системе зарезервирован служебный звуковой файл с номером N=255. Этот файл проигрывается сразу после включения системы. После чего производится задержка на 10 секунд и система переводится в режим слежения (все компоненты, кроме датчика движения, спят).

Конструкция.
Чтобы акустику устройства сделать более-менее приемлемой, динамик необходимо изолировать от банки-контейнера. Для этого из стальной жестяной банки делается методом пайки неглубокий стакан (Рисунок 5), который должен плотно вставляться в банку-контейнер.
 

Рисунок 5. Жестяной стакан

Далее из стеклотекстолита вырезается плата пульта управления, к которой крепятся датчик движения, выключатель устройства и индикаторы (Рисунок 6, Рисунок 7)
 

Рисунок 6. Пульт управления (вид сверху).

Рисунок 7. Пульт управления (вид снизу).

Внутрь жестяного стакана крепится динамик, на горловине стакана устанавливается пульт управления. Между пультом управления и горловиной стакана необходимо оставить зазор (около 5мм) для свободного выхода звука.

Провода от элементов пульта управления и динамика необходимо выпустить через щель, прорезанную в дне стакана. Из другой алюминиевой банки вырезается крышка устройства. В крышке устройства делаются необходимые отверстия для элементов пульта управления. Далее необходимо соединить все узлы устройства (Рисунок 8).
 

Рисунок 8. Устройство в сборе (внутренняя часть).

Устройство помещается в банку-контейнер (Рисунок 9)
 

Рисунок 9. Устройство в сборе (полная сборка).

Программная часть.

Для загрузки .hex файла программы необходимо подключить программатор типа AVRISPmkII к шестиштырьковому разъему ISP6PIN, расположенному на плате устройства. При этом надо соблюдать соответствие номеров соединяемых контактов вилки (на плате) и гнезда (на шлейфе программатора).

Запрограммировать микроконтроллер можно и вне родительской платы, используя универсальный программатор для микроконтроллеров данного типа. Установка «фьюзов» микроконтроллера: LOW = 0xС1, HIGH = 0xDF, EXT = 0xFF.
К статье прилагается .hex файл программы, а так же исходный программный код на СИ и другие файлы проекта.

Архив для статьи


Звуковые файлы "Злая собака".

Звуковые файлы