Мониторинг температуры через интернет с помощью GSM-модуля SIM900. Урок 0. «Вводный»

С данной статьи мы начинаем серию уроков, в которых будет рассмотрен принцип организации удалённого мониторинга температуры через интернет. На простом примере мы разберём все основные этапы данной задачи, начиная с разработки передающего устройства и заканчивая созданием WEB-приложения для визуализации получаемых данных. После изучения данных материалов вы сможете самостоятельно усовершенствовать, дополнять и расширять эту систему, чтобы адаптировать её к решению более сложных задач.

Что получим в итоге?

В конечном итоге мы должны будем построить систему, структурно-функциональная схема которой представлена на рисунке:

Как это работает?

Передающее устройство состоит из платы контроллера, GSM-модема с поддержкой GPRS, датчика температуры и выходного реле. Контроллер является центром системы, он периодически опрашивает термодатчик и получает актуальные значения температуры. Полученные данные передаются модемом на сервер. В ответ от сервера устройство получает команду для управления реле. С помощью реле можно включить любую внешнюю нагрузку.

Контроллер управляет модулем SIM900 с помощью АТ-команд.

На сервере находится база данных MySQL, куда и сохраняются полученные значения температуры.

Пользователь обращается к серверу с любого устройства (смартфон, ПК), имеющего интернет-браузер. В ответ на запрос сервер выгружает данные о температуре из БД и посылает их пользователю.  В браузере при этом отображается WEB-интерфейс, где показано текущее значение температуры. Также через веб-приложение пользователь может менять команду управления реле («включить»/»выключить»), которая будет отправлена передающему устройству для выполнения.

Что нам потребуется?

Создание макета выполним на базе программно-аппаратной платформы Arduino по причине её доступности и простоты использования. Для организации веб-приложения потребуется сервер, имеющий «на борту» Apatche +php+MySQL и доступный через интернет.

По созданию веб-приложения мы выпустим отдельные уроки. Сейчас же сосредоточимся на создании передающего устройства, а в качестве визуального интерфейса будем использовать подготовленное специально для этого проекта приложение LS Cloud.

Итак, вот что нам будет нужно из «железа»:

1. Плата Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560 — программно-аппаратная платформа на базе микроконтроллера AVR ATmega2560. Имеет огромное количество интерфейсов для подключения всевозможных датчиков, модулей и исполнительных устройств. Среда программирования Arduino SDK — бесплатна, удобна, проста в изучении и имеет много готовых библиотек для работы с различными периферийными устройствами. Всё это позволяет легко создавать различные девайсы на базе платформы Arduino из готовых модулей, как конструктор. С ней в комплекте идёт кабель для программирования. Его же используем для питания модуля.

2. Модем «GSM/GPRS SIM900 Shield»

Плата GSM-модема совметима с платформой Arduino. Для её работы потребуется SIM-карта любого мобильного оператора. С помощью GSM-модема можно совершать звонки, отправлять и принимать СМС, устанавливать прямое CSD-соединение с другим аботентом мобильной сети для обмена данными, а также обмениваться данными с удалённым сервером через интернет.

3. Модуль из двух реле

Модуль содержит два реле, с помощью которых можно включить или выключить любую внешнюю нагрузку. Например, можно подключить через реле электронагреватель или вентилятор и управлять их включением и выключением с помощью контроллера.

В нашей системе одно из реле будет выполнять роль выходного реле (см. функциональную схему) для коммутации внешней нагрузки, а второе реле пригодится для аппаратной перезагрузки модема в «сложных» для него ситуациях.

4. Датчик температуры DS18B20

Датчик температуры DS18B20 выполнен во влагозащищённом исполнении. Его можно использовать для измерения температуры в твёрдых, жидких и газообразных средах.

5. Cветодиоды (3 шт.)

Светодиоды нужны для индикации работы устройства.

6. Резистор 4,7 кОм

Он понадобится, чтобы подключить датчик температуры к контроллеру.

7. Источник питания 5В 2А с выходом USB-A

Источник питания на 5В с разъёмом USB на выходе, что позволяет питать схему через тот же самый кабель, который используется для её программирования. Важно чтобы источник мог обеспечить выходной ток не менее 2А для стабильной работы модема.

8. Макетная плата

Макетная плата очень удобна, она позволяет собирать схему без использования паяльника. Плата состоит из 170 отверстий. Отверстия в каждом ряду объединены между собой физически, что позволяет создавать дополнительные контактные площадки для соединения проводов.

9. Макетные провода

Макетные провода имеют специальные наконечники, удобные для сборки схемы. Разные цвета проводов сделают собранную схему простой для восприятия и не дадут запутаться при сборке.

10. SIM-карта любого оператора с подключенным интернет-пакетом

Первые 9 пунктов можно заказать в Китае через aliexpress.com, ebay.com и т.д., или заказать у нас готовый набор-конструктор «LS Monitoring».

Перед покупкой симки лучше сначала выяснить, карты какого оператора обладают уверенным доступом к интернету в вашем городе (посёлке, деревне). Учтите, что некоторые операторы выпускают специальные тарифы с интернетом для модемов, а симки с другими тарифами просто не будут выходить в интернет через модем. Поэтому, в идеале сначала попробовать вставить в модем свою карту или у кого-то попросить, и только потом покупать отдельную симку для вашего устройства.

Заключение

На этом заканчиваем вводную часть. Приобретайте всё необходимое и переходите первому уроку на LAZY SMART.