Удаленное управление устройствами по радиоканалу на ATiny85 и приемнике 433 MHz

Продолжу тему дачных (и не только) поделок. После того как дачу, квартиру и ряд помещений друзей снабдил выключателями Livolo, а в каждом помещении сделал управление выключателями по сети, обнаружил, что у меня израсходовались передатчики 433 MHz, но приемники остались. И решил сделать простое устройство, позволяющее по радиоканалу перезагружать другие устройства питающиеся от 7-12V. Многим из читателей приходилось делать перезагрузку устройств, при этом, гораздо удобнее было бы это делать удаленно. Управление в данном случае заключается в возможности включить, выключить и перезагрузить устройство. Подробности поделки под катом.

На данном сайте уже были примеры поделок с использованием контроллера ATiny85:
mySKU.me/blog/aliexpress/33291.html
и ряд проектов на Digispark (где в качестве контроллера стоит ATtiny85).

Про сам контроллер. Datasheet — документация на него. В данном обзоре будет использован контроллер в корпусе SOIC8 — для поверхностного монтажа. Основное про контроллер:
Тактовая частота: 0 – 20 МГц (при 4,5 – 5,5 В)
Объём Flash-памяти: 8 кб
Объём SRAM-памяти: 512 байт
Объём EEPROM-памяти: 512 байт
Напряжение питания: 2,7 – 5,5 В
Потребляемый ток в режиме работы: 0,4 мА (1 МГц, 2,7 В)
Потребляемый ток в режиме сна: 0,1 мкА (1 МГц, 2,7 В)
Количество таймеров/счётчиков: 2 восьмибитных
Общее количество портов: 6
Количество ШИМ (PWM) выходов: 4
Количество каналов АЦП (аналоговые входы): 4
Аппаратная коммуникация: 1 USI (Universal Serial Interface)
Разрешение АЦП: 10 бит

Как видим, не самые выдающиеся характеристики, но для простых задач данный контроллер вполне подходит.

Назначение выводов микросхемы очень хорошо иллюстрирует такая картинка:


Программировать контроллер можно с помощью Arduino, согласно следующей схеме:


Для того чтобы среда программирования Arduino могла работать с этим контроллером следует установить дополнение. В этой статье все очень хорошо расписано.

Для программирования и отладки полученного решения, я использовал Arduino Nano и dip8 версию контроллера:


Все основные устройства у меня на даче связаны сетью Ethernet, больше доверия у меня проводам. Однако бывают случаи зависания устройств, Пару раз за лето зависал неуправляемый коммутатор. Чтобы иметь возможность перезагружать устройства нужен альтернативный канал связи, который будет использоваться очень редко. В качестве такого канала вполне может выступить радиоканал на частотах 433 MHz и 2.4 GHz. В данном случае рассматривается вариант 433 MHz. Atiny85 через приемник 433 MHz слушает эфир и, если видит свой код, то выполняет команду предписанную в передаче. Планировалось, что в большинстве случаев, команда будет о перезагрузке устройства. На всякий случай решил предусмотреть команды выключить и включить.

Упрощенная схема устройства:


Печатная плата:



Коммутация осуществляется полевым n-канальным транзистором 70T03GH, успешно добытым из старой материнской платы:

Для удобства подключения питания и нагрузки я использовал два клемника по 2 контакта. Для получения питания 5V используется линейный стабилизатор ams1117-5, больших токов не ожидается, поэтому вполне он подойдет. После стабилизатора стоят керамический (100 nF) и электролитический (220 mF). Все выводы контроллера вывел в виде пинов, чтобы удобно программировать и отлаживать. Вывод RESET контроллера притянут к питанию резистором в 10kOhm. Вывод P0 управляет полевым транзистором, а вывод P1 принимает сигналы от приемника 433 MHz. Вот и вся нехитрая конструкция.


Итоговое устройство:


Я ошибся при проектировании платы и запитал приемник от входного напряжения, исправляем недочет:


В качестве антенны приемника и передатчика я использовал проводок МГТФ длиной около 17 см (четверть длины волны). Дальность уверенной связи в рамках дачного участка порядка 40 метров (мне больше и не нужно).

Для передачи данных используется манчестерский код. Библиотеку можно взять здесь.

Код приемника:

#include <Manchester.h>
#define RX_PIN 1
#define LOAD_PIN 0
#define CODE_DEVICE 1234 // уникальный код устройства
#define PAUSE 3000 // длительность паузы между действиями 3с

uint16_t RecCode = 0; // принятый код
uint16_t RecCommand = 0; // принятая команда

void setup()
{
  pinMode(LOAD_PIN, OUTPUT); 
  digitalWrite(LOAD_PIN, HIGH);  // при включении нагрузка включена
  man.setupReceive(RX_PIN, MAN_1200); // скорость 1200 бод
  man.beginReceive();
}

void loop() { 
  if (man.receiveComplete()) {
    RecCode = man.getMessage();
    RecCommand = RecCode % 10; // выделяем команду
    RecCode /= 10; // выделяем код устройства
    if (RecCode==CODE_DEVICE) {
      if(RecCommand==1){  // перезагрузка
       digitalWrite(LOAD_PIN, LOW);  
       delay(PAUSE);
       digitalWrite(LOAD_PIN, HIGH);
       delay(PAUSE);
      }else if(RecCommand==2){// выключение
       digitalWrite(LOAD_PIN, LOW);  
       delay(PAUSE);
      }else if(RecCommand==3){// включение
       digitalWrite(LOAD_PIN, HIGH);
       delay(PAUSE);
      }
    }
    man.beginReceive();
  }
}

Передатчик я подключил к той же Arduino Nano на которой производил отладку. Код передатчика еще более простой:

#include <Manchester.h>
#define TX_PIN 9
uint16_t transmit_data = 12341; // 1234 - код устройства, 1 - команда (перезагрузка)

void setup() {
  man.setupTransmit(TX_PIN, MAN_1200); // скорость та же что и у приемника
} 

void loop() {
  man.transmit(transmit_data); // передаем код
  delay(5000); // ждем 5 сек
}

Подключаем питание (лабораторный блок питания) и осциллограф:

Потребление устройства составляет порядка 10 mA:

Включаем передатчик и видим на осциллографе включение и отключение нагрузки:

Устройство работает как и требовалось. Теперь подключив его в разрыв блока питания и контролируемого устройства (для многих устройств, благодаря компактности платы его можно встроить внутрь корпуса) можно удаленно подключать и отключать питание, а также, конечно, производить перезагрузку устройства.

Для желающих повторить устройство выложу файлик с печатной платой сделанной в программе Sprint Layout (недостаток в виде необходимости паять проводок исправил). Конечно же, Вам никто не мешает сделать свою логику, например с помощью этого устройства можно что-то включать и выключать по таймеру и тп…

На этом заканчиваю. Спасибо тем кто дочитал до конца, надеюсь кому-то информация окажется полезной! Если будет интересно, продолжу писать про дачное творчество.