Весной 2020 года меня попросили сделать GSM-контроллер для системы отопления: чтобы управлять им издалека по SMS через обычную SIM-карту. Готовые устройства такого рода существуют (тот же ZONT), но задача была другая — собрать всё на своей элементной базе, от схемы до платы, без готовых решений.
Что должен был уметь контроллер:
- включать и выключать отопление по SMS;
- контролировать температуру;
- менять заданную температуру;
- присылать в ответ SMS с состоянием и всем, что нужно знать о системе.
Сначала макет
Прежде чем рисовать платы, собрал всю схему на макетной плате из готовых модулей: Arduino Nano как мозг, GSM-модуль A6, датчик DHT11, модуль реле и отдельный модуль питания макетки. Так можно быстро проверить идею и написать программу, не дожидаясь плат.
Первым делом — убедиться, что GSM-модуль вообще отвечает. Подключаюсь через монитор порта: на AT модуль отвечает OK, на ATI представляется — Ai Thinker, A6 и версия прошивки. Строка +CREG: 1 означает, что SIM-карта зарегистрировалась в сети.
Дальше собрал логику управления, проверил, показал — управление по SMS работало.
Плата контроллера на ATmega32A
Когда макет заработал, пришло время своих плат. Первой сделал отладочную плату контроллера на ATmega32A: все порты выведены на гребёнки, есть разъём программатора, UART, кнопки и светодиод. Схему и разводку рисовал в EasyEDA.
Плату делал методом ЛУТ: печатаю рисунок на лазерном принтере, переношу тонер утюгом на медь и травлю.
Микроконтроллер в корпусе TQFP паяется на нижнюю сторону — шаг выводов мелкий, поэтому работаю под лупой.
Плата GSM-модуля на Quectel M66
На макете стоял A6, но для своей платы я перешёл на Quectel M66 — он работает заметно устойчивее. Под новый модуль пришлось заново развести плату. Она тоже двусторонняя и тоже сделана ЛУТом — с обеих сторон.
Тонер перенесён на медь:
После травления, тонер ещё на дорожках:
Смыл тонер — видна чистая медь:
Потом залудил дорожки, чтобы медь не окислялась и лучше паялась:
Маркировку элементов на верхней стороне — обозначения, название и версию платы — тоже нанёс ЛУТом, тонером по стеклотекстолиту.
Сборка
Quectel M66 — модуль в корпусе с контактами по периметру, паяется прямо на площадки платы. Вокруг него — держатель SIM-карты, SMA-разъём для антенны, разъёмы для отладки и светодиод. По питанию стоят крупные электролитические конденсаторы: GSM-модуль во время передачи берёт короткие пики тока до 2 А, и без запаса ёмкости питание проседает.
Что дальше
Программа была написана, железо работало, но проект заморозили. Очень жаль. Может быть, когда-нибудь к нему вернусь — уже с новыми знаниями.