طراحی و پیاده سازی پروژه هشدار قطع برق شهری با پیامک Sim800L

روزهایی را به یاد آورید که جریان برق شهری قطع می شود! با قطع جریان برق عملا زندگی از کار می افتد. در کنار این، با قطعی برق، سیستم های صنعتی از کار خواهند افتاد. با از کار افتادن سیستم های صنعتی، چرخه تولید متوقف شده و ضررهای بسیار متوجه کارفرمایان خواهد شد. با توجه به مطالب بیان شده، قطعی برق را می توان جزو مخرب ترین اتفاقات در صنعت و فلج کننده ترین وقایع در زندگی، برشمرد. در این آمورش اما ما اقدام به طراحی و پیاده سازی یک سیستم هشدار قطع برق از طریق پیامک می پردازیم. در این سیستم تغذیه در حالت عادی از برق شهری تامین می گردد. به محض قطعی برق، سیستم به سرعت بر روی باتری بک آپ سوییچ خواهد کرد. پس از وقوع این اتفاق، مورد از طریق پیامک به کاربر اطلاع رسانی می گردد. بدین ترتیب در مکان های خاص و حساس، کاربر قطعی برق را از راه دور و بدون نیاز به حضور فیزیکی تشخیص مدهد. با تشخیص وضعیت قطعی برق، افراد می توانند تصمیمات لازم را اتخاذ نمایند.

جهت طراحی و پیاده سازی این پروژه از برد آردوینو UNO و ماژول سیم کارت SIM800L استفاده می کنیم. برق آردوینو وضعیت برق شهری را به طور مدادم مانیتور می نماید. چنانچه در هر حالت برق شهری قطع شود، مورد را از طریق پیامک به کاربر اطلاع خواهد داد. در این جا ماژول SIM800L وظیفه برقراری ارتباط مخابراتی و ارسال پیامک هشدار به کاربر را بر عهده دارد. در ادامه این آموزش به نحوه اجرای پروژه و نقش هر عضو در سیستم خواهیم پرداخت. در ادامه پروژه هشدار قطع برق با مرجع تخصصی ماژول سیم کارت به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

 

---

آشنایی با ساز و کار پروژه هشدار قطعی برق با پیامک

---

همانطور که اطلاع دارید، در پروژه هشدار قطع برق قصد به طراحی و پیاده سازی یک سیستم هشدار قطعی برق از طریق پیامک را داریم. در این سیستم هرگاه برق شهری از دسترس خارج شود، باتری پشتیبان سیستم وارد فاز مدار می گردد. در این وضعیت، برد آردوینو UNO با توجه به برنامه از پیش نوشته شده، به ماژول سیم کارت فرمان ارسال پیامک را صادر می کند. ماژول سیم کارت با دریافت فرمان، پیامک را به شماره از پیش تعریف شده ارسال خواهد نمود.

 

برد آردوینو جهت تشخیص قطعی برق، از مبدل آنالوگ به دیجیتال داخلی خود استفاده می کند. به کمک این مبدل، به طور دائم ولتاژ برق اصلی شهر مورد پایش قرار می گیرد. با اندازه گیری ولتاژ، برد آردوینو قطع شدن برق اصلی را تشخیص خواهد داد.  در قسمت بعد با نقش قطعات در پروژه هشدار قطع برق بیشتر آشنا خواهیم شد.

 

---

اجزای پروژه و نقش هر کدام در اجرای پروژه

---

پس از بررسی مکانیزم عملکردی پروژه هشدار قطع برق، نوبت به بررسی اجزا و نقش هریک در پروژه هشدار قطع برق می رسد. در ابتدا در نظر داشته باشید که سوییچ بین برق شهری و باتری پشتیبان، از طریق دو دیود صورت می گیرد. به تصویر زیر دقت کنید.

 

در ادامه این موضوع، برد آردوینو با مدار تقسیم مقاومتی، ولتاژ قرار گرفته بر روی ADC خود را می خواند. چنانچه هرگاه ولتاژ قرار گرفته روی ADC از حدی کمتر شود، به ماژول SIM800L فرمان ارسال پیامک صادر می شود.

 

ماژول SIM800L یک ماژول فوق العاده کلیدی و کاربردی در پروژه های مخابراتی به شمار می رود. این ماژول با اتصال به شبکه موبایلی کشور، قادر به ارسال و دریافت پیامک، برقراری تماس صوتی دو طرفه و اتصال به اینترنت است. این ماژول در بسیاری از پروژه های کنترل از راه دور نظیر کنترل پیامکی رله، ردیاب های خودرو، قفل های کنترل از راه دور و …. کاربرد دارد. در این پروژه نیز ماژول SIM800L وظیفه ارسال پیامک به کاربر را دارد. این ماژول با دریافت فرامین AT از طریق پورت سریال UART، روال ارسال پیامک و به طور کلی تر فرامین کاربر را اجرا می نماید. جهت راه اندازی و کار با این ماژول سلسله آموزش در دیجی اسپارک منتشر شده است. لینک این مجموعه آموزش را به همراه چند آموزش دیگر که در این پروژه کاربردی هستند را در ادامه قرار می دهیم.

لینک مجموعه آموزش SIM800L کلیک کنید

لینک آموزش طراحی و پیاده سازی مدار باتری بک آپ با عملکرد سریع

لینک آموزش افزایش ولتاژ باتری لیتیمی جهت تغذیه برد آردوینو

پس از آشنایی با نقش قطعات در پروژه، نوبت به بررسی شماتیک و اتصالات پروژه می رسد. در این پروژه ما برای تغذیه برد آردوینو از طریق باتری، از یک مبدل افزاینده ولتاژ XL6009 و جهت تثبیت ولتاژ خروجی افزاینده، از کاهنده LM2596 استفاده می کنیم. در آموزش نحوه افزایش ولتاژ باتری که لینک آن در بالا آمده، این مورد را به طور کامل شرح داده ایم.

 

---

شماتیک و اتصالات پروژه

---

پس از بررسی نقش قطعات، نوبت به شماتیک و اتصالات پروژه هشدار قطع برق می رسد. ابتدا به تصویر زیر که فرم کلی اتصالات را نمایش می دهد، دقت کنید.

 

مطابق تصویر فوق، اتصالات پروژه هشدار قطع برق را به شکل زیر در پیش می گیریم. توجه داشته باشید که در این پروژه از باتری لیتیمی جهت تغذیه سیستم در نبود برق شهری استفاده می کنیم. به عنوان دیگر نکته مهم، ولتاژ برق شهری باید حتما از ولتاژ باتری بیشتر باشد.  در ادامه ابتدا به اتصالات مدار تغذیه می پردازیم.

 

---

اتصالات مدار تغذیه

---

جهت برقراری اتصالات تغذیه در پروژه هشدار قطع برق، به شکل زیر عمل کنید.

 

 

---

اتصالات ماژول SIM800L و آردوینو

---

۱- اتصال پایه TX ماژول SIM800L به پایه ۰(RX سخت افزاری) آردوینو

۲-اتصال پایه TX سخت افزاری برد آردوینو(پایه شماره ۱) به کمک تقسیم مقاومتی(دو مقاومت یک کیلو) به پایه RX ماژول SIM800L

۳-اتصال ورودی مثبت کاهنده ولتاژ به پایه VIN

۴-اتصال ورودی منفی کاهنده به پایه GND آردوینو

۵-تنظیم ولتاژ خروجی کاهنده بر روی ۴ ولت و سپس اتصال خروجی مثبت به پایه VCC ماژول سیم کارت و پایه منفی خروجی کاهنده به GND ماژول سیم کارت

توجه: ابتدا ولتاژ خروجی کاهنده را تنظیم کرده و سپس اتصالات را برقرار سازید.

 

---

کدهای پروژه هشدار قطع برق

---

پس از بررسی اتصالات، نوبت به کدهای پروژه هشدار قطع برق می رسد. این کدها برای برد آردوینو UNO توسعه یافته است. توجه داشته باشید که پیش از آپلود کدها، ابتدا کابل متصل به پایه RX را جدا کنید، سپس کد را آپلود کنید. پس از آپلود مجددا کابل را متصل نمایید.

 

 

---

اجرای پروژه هشدار قطع برق

---

پس از آپلود کدهای پروژه، نوبت به اجرای آن می رسد. در این پروژه ابتدا کمی صبر کنید تا ماژول GSM به شبکه متصل شود. همانطور که اطلاع دارید، در این پروژه با قطع برق اصلی، برق باتری بک آپ وارد مدار می گردد. سپس دستگاه با تغذیه از طریق باتری بک آپ، قطع شدن برق اصلی را به کابر اطلاع خواهد داد.

 

جهت تست پروژه، کابل برق شهری را قطع کنید. پس از قطع برق شهری، پیامک هشدار آن برای کاربر ارسال خواهد شد.

 

---

تحلیل کدهای پروژه هشدار قطع برق

---

پس از اجرای پروژه، نوبت به تحلیل و بررسی کدهای آن می رسد. از آنجاییکه درون کدهای پروژه به صورت خط به خط کامنت(توضیح) درج شده، لذا جدول زیر توابع کلیدی پروژه را شرح می دهد.

شرح	تابع
کنترل اتصال به شبکه GSM	check_connect
کنترل ولتاژ برق شهری	check_volt
ارسال پیامک هشدار در صورت قطع شدن برق اصلی	send_sms

 

---

لوازم مورد نیاز

---

1. برد آردوینو UNO
2. دیود یکسو ساز
3. مقاومت یک کیلو اهم
4. مقاومت ۱۰ کیلو اهم
5. باتری لیتیم پلیمری
6. ماژول سیم کارت SIM800L
7. ماژول افزاینده ولتاژ XL6009
8. ماژول کاهنده ولتاژ LM2596

 

---

جمع بندی

---

در این آموزش به طراحی و پیاده سازی یک سیستم هشدار دهنده قطع شدن برق اصلی سیستم پرداختیم. سیستم های بسیاری هستند که با قطع شدن برق شهری، به کمک باتری پشتیبان به فعالیت خود ادامه می دهند. اما این موضوع به قدر اهمیت دارد که باید کاربر از وقوع این اتفاق، با خبر شود. در این آموزش به کمک ماژول پرکاربرد و محبوب SIM800L، درست زمانیکه برق شهری قطع شود، مورد از طریق پیامک به کاربر اطلاع داده خواهد شد. در کنار این، این سیستم مجهز به مدار باتری بک آپ با عملرکد سریع است؛ به طوریکه با قطع برق شهری سیستم بلافاصله روی باتری سوییچ کرده و هیچ گونه قطعی در اجرای برنامه پیش نخواهد آمد.

 

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.