TELECONTROLLO GSM

Hi-tech

Elettronica In ~ Aprile 2010 51

TELECONTROLLO GSMMODULARE E LOW-COST

di BORIS LANDONI

Soluzione modulare che consente di

utilizzare un solo circuito per realizzare

numerose funzioni, quali apricancello, telecontrollo bidirezionale e tante altre ancora. Adotta un modulo

GSM/GPRS low-cost di nuova concezione.

Oggigiorno realizzare un comando a distanza è molto più semplice e sicuro di un tempo,

anche da una parte all’altra del mondo; a rendere possibile ciò sono stati la telefonia cellulare e la disponibilità a buon mercato di moduli GSM/GPRS facilmente integrabili in soluzioni stand-alone, ca-paci di gestire sia chiamate che SMS. Giusto l’utiliz-

zo di SMS consente di conoscere con certezza l’esito dei comandi impartiti, dato che basta impostare l’invio di un messaggio a conferma della commu-tazione di questo o quel relé per essere sicuri che un comando sia andato a buon fine. Proprio per le potenzialità offerte dal telecontrollo via cellulare e a seguito delle numerose richieste abbiamo, in questi

52 Aprile 2010 ~ Elettronica In

ultimi anni, sviluppato diverse soluzioni capaci di assolvere alle fun-zioni di telecontrollo, telelettura, apricancello, termostato a distanza ed altro ancora; dopo aver fatto tutto ciò ci siamo chiesti cos’altro avremmo potuto pre-sentarvi. Ebbene, abbia-mo pensato a qualcosa che potesse condensare in un solo circuito stam-pato delle stesse dimen-sioni degli altri disposi-tivi proposti in passato, l’hardware necessario ad implementare tutte le funzioni possibili, quindi a fare da telecon-trollo, apricancello, ecc. Abbiamo ottenuto tutto ciò semplicemente con un sistema nel quale gli elementi sono stati divisi in due sezioni distinte: una basetta comprendente essen-zialmente il modulo GSM/GPRS ed un’altra col microcontrollore di

gestione, gli ingressi, le uscite e poco altro anco-ra. Questa realizzazione modulare permette ad ognuno di personaliz-zare la seconda basetta, semplicemente montan-done o meno determi-nati componenti; a ciò aggiungete il fatto che a seconda delle funzioni desiderate potete instal-lare nel microcontrollo-re il firmware del caso, scaricabile dal nostro sito Internet www.elet-tronicain.it in versione compilata e installabile con estrema semplicità, grazie ad un connettore ICSP compatibile con PicKit2.Ma ciò non ci bastava ancora: per rendere ancor più versatile il sistema abbiamo pre-visto - come detto - di alloggiare il modulo GSM, che nei precedenti circuiti era montato su stampato mediante uno specifico connettore,

su una propria basetta, innestabile nello stam-pato base mediante una connessione standard SIL a passo 2,54 mm. Ciò significa che se si dovesse guastare il mo-dulo GSM e questo non fosse più disponibile sul mercato (questa condi-zione non è da esclu-dere affatto, dato che il mercato della compo-nentistica vede il rapido avvicendarsi di modelli dalla vita breve...) po-trete rimpiazzarlo con un altro, sostituendo semplicemente la sche-da di interfaccia, le cui connessioni sono, alla fine dei conti, sempre quelle: canale seriale di comunicazione dati, segnali di controllo della comunicazione e alimentazioni. L’an-tenna per il modulo GSM si collega diretta-mente sulla basetta che supporta il componente, in modo da evitare

9÷32V4V

In 1

Out 1

In 2

Out 2

RegolatoreSwitching

PIC18F46K20

InputOptoisolati

DecoderDTMF

EEPROMI2C

GSM

InputOptoisolati

SerialeTTL

ICSP

Schema a blocchi

problemi di accoppia-mento che si avrebbero facendo passare la con-nessione corrispondente dai pin-strip previsti per il montaggio sullo stampato base. Inoltre, proprio per ovviare alla possibile indisponibilità del modello di modu-lo GSM che abbiamo utilizzato, la basetta di supporto e interfaccia di quest’ultimo è stata disegnata in modo da consentire il montaggio di ben due moduli: il SIM900 della SIMCom oppure l’M10 della Quectel. Insomma, cosa chiedere di meglio? Oltretutto questi due moduli sono tra i più economici in commer-cio per cui, rispetto ai dispositivi del passato, questo telecontrollo co-sterà decisamente meno.Bene, partendo da que-sti presupposti iniziamo a occuparci di hardwa-re; nei prossimi fascicoli


descriveremo le appli-cazioni sviluppabili con esso, che sono un apricancello con uscita a relé, un telecontrollo a due uscite a relé e due ingressi optoisolati, un termostato GSM con sensore di temperatura, ingresso ausiliario e uscita a relé, e, infine, un telecontrollo con 2 ingressi optoisolati, 2 uscite a relé e la possibi-

lità di ricevere comandi in DTMF.

SCHEMA ELETTRICOPartiamo descrivendo lo schema elettrico dell’unità nella sua interezza, ossia con tutti i componenti; premettiamo che il modulo chiamato GSM è in realtà la basetta che ospita il cellulare, quindi i numeri dei pin

Telecontrollo 2 in / 2 out Telecontrollo 2 in / 2 out + DTMF

I quattro progetti

Apricancello Termostato

Quattro funzioni, un solo circuito: la scheda base e il modulo che riporta il GSM sono sempre gli stessi; le varie funzioni si ottengono montando i componenti del caso e caricando nel microcontrollore il firmware appropriato.

si riferiscono ai contatti dei pin-strip utilizzati. Nella prossima puntata descriveremo detta-gliatamente tale basetta riportandone lo schema interno, ovvero le con-nessioni ai moduli GSM che può ospitare.L’intero telecontrollo viene gestito da un PIC che controlla l’attivi-tà del modulo GSM/GPRS, legge la tempera-

tura ambiente mediante una sonda intelligente Dallas DS1820, controlla la condizione logica di due ingressi optoisolati e comanda i due relé. Inoltre, nel circuito ab-biamo previsto un deco-der DTMF finalizzato a riconoscere i bitoni con cui avviene la selezione telefonica nei moderni sistemi di telecomuni-cazioni, bitoni che ogni


[sch

ema

ELET

TRIC

O c

ompl

eto]


telefono emette e manda sulla linea telefonica quando si premo-no i tasti della tastiera. Il ricono-scitore ci serve per la funzionalità chiave DTMF.Detto ciò, diamo un’occhiata più approfondita allo schema elettrico: l’alimentazione è a tensione continua, anche non stabilizzata (applicata ai punti + e - PWR) di valore compreso tra 5 e 32 V, che viene filtrata a valle del diodo di protezione contro l’inversione di polarità (D1) mediante i condensatori C1 e C2; il fusibile F1 ci permette di proteggere il circuito e la fonte di alimentazione in caso di cortocir-cuito nel regolatore integrato che segue e che ci serve a ricavare i 4 volt necessari a far funzionare il resto del circuito. Il regolatore switching U1 è basato sul chip MC34063, utilizzato nella classi-ca configurazione di regolatore PWM serie a carica d’induttanza, la cui tensione di uscita dipende dall’energia immagazzinata in L1; viene stabilizzato mediante la componente retrocessa dal par-titore resistivo R2/R3, che serve a fissare a 4 V la componente livellata ai capi di C4 e C5. I 4 volt a valle di questi condensatori vengono abbondantemente filtra-ti da altri condensatori collocati sulle linee di alimentazione del microcontrollore e del modulo GSM, il quale in trasmissione presenta picchi di assorbimento cui suppliscono C7, C8, C13, C14, C15 e C16, evitando che la richie-sta impulsiva di corrente causi impulsi di disturbo al micro.Il microcontrollore usato per gestire l’insieme è un poten-te PIC18F46K20-I/PT della Microchip che utilizziamo nella configurazione con oscillatore di clock interno; nello schema e nel circuito stampato appare comunque il quarzo esterno, che abbiamo previsto per chi di voi

intendesse modificare il firmware e sviluppare particolari applica-zioni che richiedano l’oscillatore esterno.Il micro, una volta inizializzate le linee di I/O, verifica la condizio-ne logica degli ingressi optoi-solati a livello di tensione (RB4 ed RB5) e quella delle linee RC4, RC5, RD0, RD3, RX, che servono a ricevere dal modulo cellulare le principali segnalazioni; preci-samente, RD3 viene usata per rilevare l’arrivo delle chiamate entranti (si interfaccia con RI del modulo cellulare) mentre RC4 controlla il “led di campo” del GSM, la cui uscita (siglata STAT-LED) pulsa alla frequenza di 1 Hz quando il modulo sta cercan-do la rete radiomobile, mentre fornisce un impulso a zero logi-co della durata di 0,5 sec. seguito da una pausa di 2 sec. quando il modulo ha agganciato il segnale. Dalla frequenza e dalla durata degli impulsi, il PIC comprende le condizioni della copertura radiomobile e si regola di conse-guenza; ad esempio, se a seguito dell’entrata in allarme dell’in-gresso optoisolato deve inviare gli SMS o effettuare le chiamate del caso, ma rileva che il modulo cellulare è fuori campo, attende che il modulo Telit si riconnetta alla rete GSM/GPRS e solo allora effettua le chiamate. Il tentativo di chiamare o inviare l’SMS viene ripetuto solo tre volte, dopodiché il dispositivo rinuncia.Il micro contiene una UART accessibile dai piedini 44 (tra-smissione) ed 1 (ricezione) che usa per dialogare con il cellulare; per l’esattezza, mediante il primo pin (TX) interroga ciclicamente il modulo allo scopo di verificare l’arrivo di SMS, mentre TX ed RX insieme servono, durante le pro-cedure di chiamata, ricezione e trasmissione messaggi, per la co-municazione tra il microcontrol-

lore e il GSM. Sempre dell’UART, vengono usati i segnali di con-trollo CTS (Clear To Send) RTS (Request To Send) e DCD (Data Carrier Detect) che corrispondo-no a quelli del modulo cellulare usato. Completano il set di I/O destinati al cellulare, le linee RC5 ed RD0: la prima comanda l’accensione e lo spegnimento del GSM (tramite un transistor siste-mato nella basetta del cellulare) mentre la seconda linea provve-de al reset del cellulare. Il pul-sante per la gestione locale della modalità di funzionamento del dispositivo viene letto mediante la linea RA3, configurata come ingresso e dotata di resistore di pull-up esterno (R11) e quindi attiva a livello basso.La lettura degli ingressi avviene mediante le linee RB4 ed RB5, entrambe configurate come input e provviste di pull-up interno; ognuna legge lo stato del transi-stor di uscita del fotoaccoppiato-re corrispondente (gli opto usati qui sono TLP181). Ogni ingresso dei due disponibili (IN1 e IN2) è attivo quando sottoposto a una tensione di valore compreso fra 3 e 30 V. Quando all’ingresso IN1 è applicata una tensione di alme-no 3 volt, il fotoaccoppiatore ha il LED acceso e il fototransistor d’uscita in conduzione, cosicché il collettore (piedino 5) è a circa zero volt, per effetto della caduta sul resistore di pull-up interno configurato, durante l’inizializ-zazione degli I/O. Se l’ingresso non è polarizzato, l’optoisolatore è interdetto e il suo pin 4 risulta a livello alto.Quanto ai relé, vengono coman-dati dalle linee RC0 ed RE2 del micro, mediante due transistor NPN usati da amplificatori di corrente; la linea RE2 comanda il transistor T1 e RC0 comanda T2. Lo stato logico alto manda in saturazione il transistor, determi-


nando lo scorrimento di corrente nella bobina del relé corrispon-dente. Ogni attivazione viene segnalata con un LED, alimen-tato in parallelo alla bobina. Per proteggere la giunzione di col-lettore dei transistor nei passaggi dalla saturazione all’interdizione, quando l’induttanza della bobina del relé genera picchi di tensione inversa, abbiamo collegato un diodo in parallelo alla bobina,

che elimina, appunto, tali impulsi. Dei relé viene reso disponibile l’intero scambio, così da poter gestire circuiti che richiedono un contatto normalmente chiuso o uno normalmente aperto. Sempre del relé si osservi come, sebbene sia del tipo con bobina a 5 volt, nel nostro circuito funzioni ad appena 4 V; ciò è possibile perché il modello che abbiamo scelto rie-sce a muovere lo scambio anche a

meno di 3,5 volt.Per quanto riguarda il rilevamen-to della temperatura ambiente, viene effettuato dal microcon-trollore con l’ausilio di una precisissima sonda DS1820 di Dallas Semiconductor, capace di misurare temperature comprese nel range -5÷150 °C con un’accu-ratezza di appena ± 0,5 °C (nel campo -10÷85 °C), di digitaliz-zarle e di renderle disponibili su

[unità base: piano di MONTAGGIO

R1: 0,1 ohm 1W (1206)R2: 2,2 kohm (0805)R3: 1 kohm (0805)R4: 100 kohm (0805)R5: 4,7 kohm (0805)R6: 4,7 kohm (0805)R7: 330 ohm (0805)R8: 330 ohm (0805)R9: 4,7 kohm (0805)R10: 10 kohm (0805)R11: 4,7 kohm (0805)R12: 10 kohm (0805)R13: 330 ohm (0805)R14: 330 ohm (0805)R15: 1,5 kohm (0805)R16: 1,5 kohm (0805)R17: 330 ohm (0805)R18: 4,7 kohm (0805)R19: 4,7 kohm (0805)R20: 1 kohm (0805)R21: 2,2 kohm (0805)R22: 4,7 kohm (0805)R23: 330 kohm (0805)R24: 39 kohm (0805)R25: 56 kohm (0805)R26: 100 kohm (0805)R27: 100 kohm (0805)C1: 100 nF multistrato (0805)C2: 1000 µF 25 VL elettroliticoC3: 100 pF ceramico (0805)C4: 100 nF multistrato (0805)C5: 100 µF 16 VL elettroliticoC6: 100 nF multistrato (0805)C7: 100 nF multistrato (0805)C8: 470 µF 6,3 VL tantalio (CASE-D)C9: non utilizzatoC10: non utilizzatoC11: 100 µF 16 VL elettroliticoC12: 100 µF 16 VL elettrolitico C13: 100 nF multistrato (0805)C14: 470 µF 6,3 VL tantalio (CASE-D)

Elenco Componenti:


una linea seriale unidirezionale, collegata al pin RC0 del micro. La sonda dialoga usando il pro-tocollo One-wire, che permette il dialogo bidirezionale su un unico filo; allo scopo viene richiesta la resistenza di pull-up R19.La programmazione del PIC avviene in-circuit, mediante il connettore ICSP, che fa capo alle linee /MCLR, PGU e PGC; all’IC-SP giungono anche l’alimenta-

zione e la massa del micro. Non contenti, abbiamo anche previsto un’interfaccia di comunicazione seriale finalizzata a consentire la programmazione dei dati di fun-zionamento (ad esempio la lista dei numeri telefonici, la gestione dei livelli di ingresso, il testo degli SMS inviati dal circuito in risposta ai comandi ecc.) tramite un PC: ciò consente di program-mare un telecontrollo al banco,

prima di metterlo in funzione e risparmiare l’invio degli SMS di configurazione, che possono co-munque essere usati ma cui con-viene ricorrere solo una volta che il sistema è installato sul posto. Avendo già impegnato l’UART per il dialogo con il modulo cel-lulare, la comunicazione seriale avviene mediante le linee RE0 ed RA5, sfruttate rispettivamente come TX ed RX; la AN3, assegna-

C15: 470 µF 6,3 VL tantalio (CASE-D)C16: 470 µF 6,3 VL tantalio (CASE-D)C17: 10 pF ceramico (0805)C18: 100 nF multistrato (0805)C19: 10 pF ceramico (0805)C20: 100 nF multistrato (0805)Q1: (vedi testo)Q2: quarzo 3,579545 MHz (HC49/4H SMX)U1: MC34063ADU2: DS18B20+U3: 24FC256-SNU4: TLP181U5: TLP181U6: PIC18F46K20-I/PT (MF857)U7: MT88L70ASD1: 1N4007D2: 1N5819D3: 1N4007D4: 1N4007T1: BC817T2: BC817LD1: LED 3 mm rossoLD2: LED 3 mm rossoLD3: LED 3 mm gialloLD4: LED 3 mm gialloLD5: LED 3 mm verdeL1: Bobina 20 µHRL1: Relé 5V 1 scambioRL2: Relé 5V 1 scambioP1: MicroswitchF1: Fusibile rapido 2 A (1206)

Varie:- Morsettiera 2 poli (2 pz.)- Morsettiera 3 poli (2 pz.)- plug alimentazione- Strip maschio 6 poli- Strip femmina 3 poli- Strip femmina 16 poli- Strip femmina 4 poli 90°- Circuito stampato


ta all’A/D converter interno, ser-ve per rilevare la presenza dei 5 volt e quindi l’inserzione del con-nettore. L’interfaccia seriale è a livello TTL e può essere facilmen-te connessa a un converter USB quale ad esempio l’FT232 della FTDI, per interfacciare il micro-controllore con un PC fornito di USB. Per l’interfaccia potete usare il piccolo modulo FT782M della Futura Elettronica (www.fu-turashop.it) che è già provvisto di un connettore pin-strip a passo

2,54 mm per l’inserzione diretta nel nostro circuito, sul connettore TTL, che è una femmina SIL a passo 2,54 mm.Per la programmazione da PC abbiamo previsto un’apposita utility progettata per l’ambiente Windows: un semplice program-ma scaricabile gratuitamente dal nostro sito www.elettronicain.it e che, installato e lanciato, dà accesso a un pannello di control-lo dal quale l’utente può, facendo clic nelle apposite caselle, intro-

durre o modificare dati.Restando in tema di configura-zione dell’unità, dovete notare che i dati corrispondenti non vengono salvati nella EEPROM del microcontrollore, ma in un chip di memoria esterno, sigla-to 24FC256-SN; si tratta di una EEPROM CMOS da 256 kbit ad accesso seriale, con interfaccia I²C-Bus. Per dialogare con essa il micro inizializza le linee di I/O RD4 ed RD5, usate rispetti-vamente come SDA (linea dati) ed SCL (linea di clock). L’aver spostato i dati di configurazione del telecontrollo in una memoria esterna ci permette di sfrutta-re tutta la EEPROM interna al micro per aumentare le funzio-ni disponibili. Soffermiamoci ora sulla sezione riguardante il riconoscimento dei bitoni DTMF, realizzata con l’aiuto dell’U7: si tratta di un MT8870, che è un chip capace di discernere i 16 bitoni standard grazie ad un complesso schema di filtri attivi accordati mediante il segnale di clock generato dal suo oscillatore interno, il quale fa capo ai piedini 7 ed 8 e al quarzo Q2. Ogni volta che riconosce un bitono, U7 ne presenta in formato binario il nu-mero corrispondente sulle uscite Q1 (bit meno significativo) Q2, Q3 e Q4 (bit più significativo); i numeri da 0 a 9 sono rappresen-tati con le combinazioni binarie da 0000 a 1001, mentre A, B, C, D, * e # vengono espressi con le restanti combinazioni, che vanno da 1010 a 1111. L’MT8870 dispone in uscita di un latch che permette di mantenere su Q1÷Q4 la combinazione logica corri-spondente all’ultimo bitono letto; per evitare che in caso di ricezio-ne consecutiva di bitoni uguali il dispositivo che legge le uscite venga ingannato, il chip dispone della linea STD (piedino 15) che commuta da uno a zero logico

Sono sempre più insistenti le voci secondo cui Apple sta preparando un nuovo modello di iPhone, per il momento chiamato genericamente 4G; il telefono è un ibrido UMTS/CDMA in grado di funzionare con tutti i carrier del mondo. Grazie ad un nuovo chip ibrido prodotto dalla Qualcomm, dovrebbe essere compatibile sia con reti e gestori basati sul protocollo CDMA2000 (gli operatori di America, Giappone e Corea) quali ad esempio i network di Verizon e Sprint Nextel negli U.S.A., sia con quelli 3G, diffusi in Europa. Il nuovo prodotto permetterà quindi l’uso in tutte le zone del mondo coperte da reti UMTS o GSM, sfruttando a pieno le potenzialità del sistema CDMA (Code Division Multiple Access). La produzione del nuovo iPhone è stata affidata alla Pegatron Technology, che “sfornerà” i primi esemplari già a settembre, in tempo per contrastare lo sviluppo di sistemi concorrenti quali Symbian, Windows Phone 7 e Android.

iPhone diventa CDMA


quando il componente identifica un bitono. Il nostro microcontrol-lore legge l’STD tramite la linea RD1, in modo da distinguere la ricezione di più bitoni uguali consecutivi e identificare corret-tamente eventuali codici inviati dal cellulare. Notate che l’ingres-so dell’MT8870 è stato collegato all’uscita audio del GSM, proprio perché i bitoni trasmessi con un comune telefono fisso o con un cellulare viaggiano sul canale di fonìa e non certo sulla linea dati.

REALIZZAZIONE PRATICAOra che conosciamo la struttura e il funzionamento del circuito base possiamo vedere come costruirlo; premettiamo che la realizzazione prevede uno stampato a doppia faccia con fori metallizzati, scelta che abbiamo fatto per ridurre le dimensioni dell’insieme. Per questa ragione dovete dotarvi di un saldatore da 20÷25 W a punta molto fine e di sottile filo di lega saldante (max. 0,5 mm di diametro). Per

il circuito stampato trovate sul nostro sito www.elettronicain.it le tracce corrispondenti alle due facce; se non potete realizzarlo da voi, sappiate che esistono varie società che in poco tempo lo possono realizzare a costi con-tenuti (es: MD srl www.mdsrl.it). Il primo componente da montare è il microcontrollore, che sugge-riamo di posizionare ben centrato sulle piazzole corrispondenti e di fermare stagnando leggermente un elettrodo per lato; nel fare le saldature, raccomandiamo di prestare molta attenzione a non cortocircuitare, con lo stagno, piedini vicini (il passo è molto ri-dotto). Utilizzate la stessa tecnica anche per gli altri circuiti inte-grati, montando, però, solo quelli che effettivamente vi occorrono; a riguardo diciamo che il mon-taggio di questa scheda, almeno se non intendete usare tutte le sue funzionalità, dovete farlo una volta letti gli articoli che trattano le funzioni specifiche. Comun-que, in linea di massima sappiate che il DS18B20 serve solo se

volete usare la funziona termo-stato, mentre l’8870 vi occorre se desiderate usare il telecontrollo comandandolo con bitoni DTMF (funzione chiave DTMF). Completate le saldature e accer-tato che non vi siano piazzole unite accidentalmente, si può passare ai componenti a montag-gio normale, ossia diodi rettifi-catori e LED, pulsante, pin-strip e relé, iniziando con quelli a più basso profilo e rispettando le polarità indicate dai disegni di montaggio illustrati in queste pagine. Sistemato il tutto, dovete inserire a fondo negli appositi connettori il modulo contenente il cellulare GSM (di cui ci occu-peremo il prossimo mese). Per far funzionare il telecontrollo occorre un alimentatore capace di erogare da 5 a 32 volt - 800 mA, oppure una batteria agli ioni di litio da 800÷1.000 mA/h. Appuntamento dunque al prossi-mo fascicolo!

g

Tutti i componenti utilizzati in que-sto progetto sono di facile reperi-bilità. Nei prossimi mesi, tuttavia, verranno resi disponibili i kit delle varie applicazioni. Al momento, per quanti volessero realizzare dei si-stemi personalizzati, è già dispo-nibile il “cuore” del dispositivo, ovvero il modulo GSM/GPRS qua-driband (850/900/1800/1900 MHz) SIM900 al prezzo di 48,00 Euro IVA compresa. Il modulo non necessita di connettore e si salda al circuito come un normale integrato in SMD.

Il materiale va richiesto a:Futura Elettronica, Via Adige 11,

21013 Gallarate (VA)Tel: 0331-799775 • Fax: 0331-792287

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per il MATERIALE

TELECONTROLLO GSMLOW-COST di BORIS LANDONILOW-COST di BORIS LANDONI

Hi-tech

Elettronica In ~ Maggio / Giugno 2010 39

Soluzione modulare che con un solo circuito realizza numerose

funzioni di telecontrollo e che, come modulo GSM/GPRS,

può adottare due versioni diverse, grazie ad uno stampato adattatore che qui descriviamo insieme alla prima applicazione

pratica: un apricancello a comando GSM.

l mese scorso abbiamo iniziato la descrizione di

un modulo di telecontrollo, innovativo perché con un solo circuito stampato può realizzare svariate funzioni tra le quali telecontrollo a due in-gressi e due uscite, termostato wireless, apricancello, chiave DTMF via GSM; infatti lo stampato base è predisposto per ospitare tutti i componenti occorrenti a svolgere l’insieme delle funzioni previste, quindi per ottenere una sola di esse basta montare solo i com-

I

40 Maggio / Giugno 2010 ~ Elettronica In

ponenti che servono e caricare, nel microcon-trollore che governa l’unità, il fi rmware corrispondente. Dopo aver descritto il circuito nel suo insieme, è ora la volta di passare alla pri-ma applicazione, ossia l’uso del sistema come apricancello ad attiva-zione GSM. Ma prima di farlo scopriremo com’è realizzato e come funziona il modulo con-tenente il cellulare GSM, che nella prima puntata avevamo volutamente tralasciato. Parliamo di

modulo perché, diver-samente da quanto fatto nei precedenti progetti di telecontrollo, stavolta il cellulare lo montia-mo non direttamente sullo stampato, ma su una basetta ausiliaria che poi inseriamo in un apposito connettore previsto sullo stampato base; questa soluzio-ne, apparentemente più complessa, offre in realtà due vantaggi: il primo è che nel caso si guasti il modulo GSM e non trovate più lo stesso modello, potete

sostituirlo con un altro senza dover rifare il cir-cuito base. Infatti basta semplicemente realiz-zare una basetta adatta ad esso e che abbia i pin strip disposti come richiesto dal circuito base. Il secondo è che lo stampato del modulo è a doppia faccia ed è predisposto per ospi-tare da una faccia un modulo GSM e dall’al-tra, in alternativa, un modulo differente. Ciò consente di scegliere tra due cellulari in base alle proprie esigenze.

IL MODULO GSMPartiamo dunque con la descrizione del modulo ospitante il cellulare: si tratta di un circuito stampato delle dimen-sioni di circa 45x50 mm, che dispone di due pin-strip per le connessioni con il circuito base del telecontrollo, uno da 3 pin ed uno da 16 pin; il primo trasporta positi-vo e negativo dell’ali-mentazione digitale, ol-tre alla linea di controllo dell’accensione (PWR), mentre il secondo con-tiene tutti i segnali e le linee di comunicazione da e verso il modulo GSM, ma anche la mas-sa della sezione analogi-ca dei cellulari (AGND, contatto 11). Questa piedinatura rimane in-variata qualunque sia il modulo dei due previsti, che sono il SIM900 della SIMCom oppure l’M10 della Quectel.Diamo, adesso, uno sguardo allo schema elettrico, che mostra le connessioni di en-trambi i moduli; resta inteso che in realtà si utilizzeranno GSM1 o GSM2. I due com-ponenti hanno più o meno le stesse linee di comando, quindi i pin corrispondenti possono essere collegati insieme ai contatti dei pin-strip. Le principali differenze tra i due moduli sono nella gestione del reset, perché il SIM900 dispo-ne di un’apposita linea, mentre per resettare l’M10 bisogna privarlo dell’alimentazione e

Il modulo SIM900Uno dei moduli GSM utilizzabili nel nostro progetto è il SIM900 della SIMCom: si tratta di un cellulare Quad-band compatibile GSM/GPRS, operante sulle frequenze di 850/900/1800/1900MHz, utilizzabile sia per accessi a Internet, sia per comu-nicazione vocale (a patto di collegargli un microfono e un piccolo altoparlante) che SMS. Esternamente si presenta in un package grande 24mm x 24mm x 3 mm con contatti posti sui quattro lati e sagomati ad L in modo da poter essere sal-dati di lato e sotto. Il modulo è internamente gestito da un processore AMR926EJ-S che gestisce la comunica-zione telefonica, quella dati (mediante uno stack TCP/IP integrato) e il dialogo (tramite un UART e un’interfaccia seriale TTL) con il circuito cui il cellulare si interfaccia. Il processore si occupa anche della gestione di una SIM da 3 o 1,8 V da montare all’esterno del modulo. Oltre a quanto detto, il GSM900 integra un’interfac-cia analogica, un A/D con-verter, un RTC, un bus SPI, uno I²C, ed un modulo PWM.

modulo SIM900

La sezione radiomobile è compatibile GSM fase 2/2+ ed è di casse 4 (2 W) a 850/ 900 MHz e di classe 1 (1 W) a 1800/1900 MHz.L’interfaccia seriale TTL serve sia a comunicare i dati relativi agli SMS ri-cevuti che quelli in arrivo durante le sessioni TCP/IP in GPRS (il data-rate è quello previsto dal GPRS classe 10: max. 85,6

kbps), sia a ricevere i comandi dal circuito (nel nostro caso, dal PIC che governa il telecontrollo) che possono essere sia gli AT standard, sia quelli del set proprietarioSIMCom enhanced AT.Il modulo si alimenta a tensione continua di valore compreso fra 3,4 e 4,5 V ed assorbe un massimo di 0,8 A in trasmissione.


cortocircuitare la linea VDD_EXT. In realtà, per semplifi care le cose il fi rmware che gira nel microcontrollore tratta tutti e due i moduli GSM alla stessa manie-ra: per resettarli toglie l’alimentazione princi-pale e cortocircuita per un istante la predetta linea.Vediamo dunque come avviene la gestione dell’alimentazione: la linea PWR serve al microcontrollore del circuito per coman-dare l’accensione e lo spegnimento del mo-dulo GSM; i moduli utilizzati rimangono sempre sotto tensio-ne, fornita dalla linea Vcc ai piedini 55, 56, 57 per il SIM900 e 50, 51, 52 per l’M10, e vengono accesi o spenti mediante il livello logico appli-cato alla loro linea PWR (piedino 1 del GSM1 o pin 18 del GSM2. Quest’ultima linea è provvista di una resistenza di pull-up interna ed è attiva a zero logico, quindi il microcontrollore, per accendere il modulo cellulare, pone a livello logico alto PWR (con-tatto 1 del pin-strip) e manda in saturazione il transistor T2, il quale pone a livello basso la linea PWR dei GSM1 e GSM2.Il controllo del reset avviene in maniera analoga, solo che opera differentemente tra i due moduli, nel senso

che il SIM900 prevede un ingresso di reset (NRESET, attivo a zero logico e provvisto di resistore interno di pull-up) mentre per resettare l’M10 bisogna ricorrere ad un particolare arti-fi cio. Nel primo caso il reset si ottiene facendo inviare al micro l’1 logi-co sulla linea VDD_EXT, allorché il transistor T3 va in saturazione e pone

a livello basso la linea NRESET del GSM1; contestualmente, VDD_EXT dello stesso mo-dulo viene portata ad 1 logico. Quanto all’M10, non avendo un ingres-so dedicato al reset, si resetta trascinando a zero logico il piedino 7 (VDD_EXT) dopo aver fatto altrettanto con il contatto PWR del pin-strip (1) in modo

da lasciar interdire

il transistor T2; fatto ciò, si riporta il contatto 6 (VDD_EXT) a livello alto e poi si riporta ad 1 logico anche il contat-to 1 del connettore, in modo da far saturare T2 e porre a zero logico PWR del GSM2. Al momento, per unifor-mare il funzionamento del microcontrollore che governa l’unità e fare in modo che esso proceda indipendente-

Il modulo M10

va in saturazione e pone pin-strip (1) in modo da lasciar interdire

controllore e dispone di un’interfaccia seriale TTL per comunicare con il dispositivo che usa il cellulare (il PIC del nostro circuito) e ricevere i comandi, che sono, per la connes-sione telefonica dati, quelli standard AT. Oltre al suo micro, il modulo integra una Flash e una SRAM, un UART, oltre ad

interfacce per display LCD, audio, tastiera e SIM (esterna).Il modulo è incapsulato in un package gran-de appena 29mm x 29mm x 3,6 mm, per SMD a 64 pin disposti lateralmente, che si prolungano sotto ai lati; si alimenta a 3,4÷4.5 V e a riposo assorbe appena 1,1 mA.

L’alternativa al modulo della SIMCom è l’M10 prodotto dalla Quectel, anche questo compati-bile GSM/GPRS (GSM Phase 2/2+) e di tipo Quad-band; la sezione radio opera in GSM 850 MHz, in GSM 900 MHz, in DCS 1800 MHz e in PCS 1900 MHz. La compatibilità GPRS è con la modalità multi-slot class 12 con gli schemi CS-1, CS-2, CS-3 e CS-4. La connessione GPRS supporta i protocolli TCP/UDP, FTP e HTTP. La sezione RF è in classe 4 (2W) in banda GSM 850 MHz e GSM 900 MHz e in classe 1 (1W) in DCS 1800 MHz e PCS 1900 MHz. Il modulo viene governato da un micro-


mente dal cellulare montato nel modulo, il reset viene effettuato molto semplicemente ponendo a zero logico il contatto PWR (1) e spegnendo il GSM, quindi ponendo VDD_EXT (contatto 6) a zero logico per scaricare forzatamente i condensatori interni al modulo cellulare ed evitare che, rimanendo carichi, al riavvio (cioè quando PWR torna ad 1 logico) possano determinare incertezze nell’inizializzazione e quindi malfunzionamenti. Nulla vieta, a chi sa programmare, di modifi care il fi rmware per ge-stire individualmente il modulo cellulare usato.

Procediamo ora con le linee di controllo dell’UART, ossia TXD, RXD, DTR, RTS, CTS, DCD, che vanno all’esterno mediante i contatti, rispettivamente, 15, 16, 14, 14 e 18 del pin-strip; lo stesso dicasi per VRTC (contatto 7) e ADC0 (10). L’audio, facente capo a due con-tatti per il microfono (ad ingresso differenziale) ed altrettanti per l’altoparlante, transita dai con-tatti 4, 5, 8, 9, che corrispondono rispettivamente a MIC1P e MIC1 N (positivo e negativo del micro-fono) ed SPK1N e SPK1P (rispet-tivamente negativo e positivo dell’altoparlante). Il segnale di

RI (indicatore di arrivo chiamata) esce dal contatto 12 del pin-strip.L’antenna dei moduli GSM, in questo caso si collega direttamen-te sullo stampato del cellulare: ciò evita tutti quei problemi che possono manifestarsi portando le connessioni d’antenna dallo stampato del cellulare a quello base del telecontrollo. La presa d’antenna è localizzata al piedino 60 per entrambi i moduli, ma sullo stampato, si trova su facce differenti a seconda del modulo utilizzato; mettendo in comune i collegamenti, la presa del modu-lo su un lato verrebbe collegata alle piste dell’altro, alterando l’impedenza complessiva e mo-difi cando il funzionamento della sezione radio.Proseguiamo con il transistor T1, che qui usiamo per comandare localmente il LED di campo del cellulare: la sua base viene pola-rizzata dal livello logico presente sul piedino 52 (NETLIGHT) del GSM1 o sul 6 (NET) del GSM2. Dal collettore del transistor parte la linea che porta al contatto 19 del pin-strip e che fa capo alla linea LED, con la quale il micro-controllore si informa sull’even-tuale presenza della rete GSM e sullo stato di connessione del modulo (assenza segnale di rete, presenza rete ecc.).Concludiamo l’analisi del cir-cuito occupandoci delle linee di gestione della SIM, che si interfaccia ai moduli GSM1 e GSM2 tramite il bus formato da SIM_CLK (clock) SIM_RST (reset) e SIM_DATA (canale dati); la linea SIM_VDD viene usata per accendere e spegnere la SIM e viene gestita dal modulo GSM. Notate la presenza del quadruplo Zener D1, i cui diodi servono a proteggere la SIM-Card da even-tuali picchi di tensione dovuti a disturbi, che possono arrivare dalla linea di alimentazione fi no

[sch

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GSM

]

(NB: inserire o il modulo GSM1 o il modulo GSM2)


alle linee del bus di comunicazio-ne tra SIM e cellulare.

L’APRICANCELLOSpiegata la parte che mancava, possiamo partire col descrivere la prima applicazione propo-sta, ossia l’apricancello GSM: in questa modalità il nostro sistema comanda il relé di cui è munito ogniqualvolta riceve una chia-mata da un numero telefonico appartenente ad una lista di numeri preventivamente appresa mediante un’apposita procedura, che si può effettuare via SMS sfruttando un numero telefonico memorizzato tramite la speciale

funzione Easy-Setup. Quest’ulti-ma si avvia automaticamente alla prima accensione del circuito o a seguito della prima accensione dopo un reset totale; una volta avviata, il circuito resta per tre minuti in attesa di una chiamata, quindi se la riceve apprende il numero da cui proviene e lo in-serisce al primo posto nella lista dei numeri abilitati a chiamare. Dopo di ciò, il telecontrollo inizia a funzionare normalmente. Memorizzato il numero, dal te-lefono corrispondente (che deve essere un cellulare) si può effet-tuare la programmazione me-diante i semplici comandi SMS

che esponiamo qui di seguito e che trovate riassunti nella tabella in queste pagine.L’apricancello, ogni volta che riceve una chiamata, non rispon-de, evitando così di far spendere denaro al chiamante; se il nume-ro da cui la telefonata proviene è nella lista, il relé di uscita si attiva in modo impulsivo per un tempo impostabile tra 0 e 59 secondi. Il suo stato può essere modifi cato in ogni momento mediante un apposito comando remoto da SMS.È possibile memorizzare fi no a 200 numeri abilitati a coman-dare il relé, il che permette di

[piano di montaggio del MODULO GSM]

C1: 220 nF multistrato (0805)C2: 100 nF multistrato (0805)C3: 470 µF 6,3 VL tantalio (CASE-D)C4: 470 µF 6,3 VL tantalio (CASE-D)C5: 100 nF multistrato (0805)LD1: led verde (0805)D1: SMF05CR1: 22 ohm (0805)R2: 22 ohm (0805)R3: 22 ohm (0805)R4: 10 kohm (0805)R5: 4,7 kohm (0805)R6: 10 kohm (0805)R7: 330 ohm (0805)R8: 10 kohm (0805)R9: 4,7 kohm (0805)R10: -R11: 15 ohm (0805)R12: -R13: -T1: BC817T2: BC817T3: -GSM1: Modulo GSM SIM900GSM2: Modulo GSM M10(modulo alternativo a GSM1)SIM: Slot per SIM-CARDVarie:- Connettore Antenna SMA 90°- Strip maschio 3 poli- Strip maschio 16 poli- Circuito stampato

Elenco Componenti:


utilizzare l’apricancello in grandi condomini e residence, ma anche in aziende e in tutti i contesti dove serva consentire l’accesso a molti utenti. Per evitare l’uso degli SMS, che come metodo di memorizzazione per tanti numeri telefonici non è l’ideale in quanto comporta sia un certo esborso di denaro (gli SMS costano...) sia l’onere di doverli comporre sulla tastiera del cellulare (piccola e tutt’altro che pratica da usare), abbiamo previsto un software di impostazione da PC al quale il circuito si può collegare aggiun-gendo, sull’apposito connettore di interfaccia seriale, un modulo convertitore TTL/USB.

I COMANDI SMSI comandi e le impostazioni pos-sono essere inviati da qualsiasi telefonino mediante SMS, purché il relativo messaggio comprenda una password. Per rendere più veloce la composizione di alcuni comandi abbiamo previsto che possano essere impartiti senza bisogno di password, purché inviati da uno dei primi otto numeri memorizzati all’interno dell’apricancello. In ogni caso, la password va utilizzata con gli SMS che richiedono di inserire in lista o rimuovere altri numeri, cambiare la password corrente, richiedere la lista dei numeri abilitati. Per quel che riguarda i

comandi di aggiunta e rimozione numeri dalla lista, la richiesta della password fa sì che a gestire la lista sia solo una persona abi-litata a farlo. Quanto al comando di verifi ca dei numeri memoriz-zati, è stato previsto per rendere riservata agli utenti comuni l’identità delle persone che sono in possesso dell’abilitazione al comando dell’apricancello.Passiamo ora alla descrizione dei comandi e alle relative sintassi, con la premessa che il telecon-trollo accetta SMS multipli, ossia contenenti più di un comando o comandi riguardanti uno o più numeri telefonici; i comandi devono essere separati ognuno

R1: 0,1 ohm 1W (1206)R2: 2,2 kohm (0805)R3: 1 kohm (0805)R4: -R5: -R6: -R7: 330 ohm (0805)R8: 330 ohm (0805)R9: 4,7 kohm (0805)R10: 10 kohm (0805)

R11: -R12: -R13: 330 ohm (0805)R14: 330 ohm (0805)R15: 1,5 kohm (0805)R16: 1,5 kohm (0805)R17: 330 ohm (0805)R18: -R19: -R20: 1 kohm (0805)

R21: 2,2 kohm (0805)R22: -R23: -R24: -R25: -R26: -R27: -

C1: 100 nF multistrato (0805)

Elenco Componenti:

Prima applicazione: l’apricancelloQui accanto trovate il piano di montag-gio e la lista dei componenti occorrenti a realizzare l’apricancello usando lo stesso stampato base del telecon-trollo completo; come vedete, il c.s. è meno “popolato” perché molti dei componenti dello schema pubblicato nel fascicolo precedente non servono più. Infatti per realizzare la funzione apricancello bastano il microcontrollo-re e i componenti che lo contornano, oltre alla basetta con il modulo GSM e la relativa antenna, un relé, una morsettiera per collegarne i contatti, i LED e il plug di alimentazione. Nella lista dei componenti che trovate qui accanto, gli elementi da non montare sono indicati con un trattino.Per la programmazione da PC e per sfruttare il software corrispondente, potete fase uso del modulo conver-titore TTL/USB che vedete montato, nella foto qui accanto, nell’apposito pin-strip a 4 poli, in alto, alla sinistra della basetta GSM.Per la costruzione, prestate attenzione alla polarità dei LED e dei condensa-tori elettrolitici, oltre a quella di diodi al silicio e transistor. Non dimenticate di montare il connettore SIL a passo 2,54 per effettuare la programmazio-ne in-circuit del microcontrollore una volta completato il montaggio dei com-ponenti. Potete scaricare il fi rmware dell’apricancello dal nostro sitowww.elettronicain.it.Il circuito va alimentato a 3,6 Vcc.


da quello successivo con una virgola. Premettiamo altresì che tutti i comandi per i quali non è espressamente prevista la pas-sword, hanno effetto solamente se provengono da un telefono riconosciuto, ossia il cui numero sia nella lista di quelli memo-rizzati nel telecontrollo. Il fatto che un comando possa essere inviato senza password va inteso nel senso che lo può inviare un telefono della lista; uno estraneo deve metterla comunque.Il primo comando che esaminia-mo è quello di modifi ca della password e consta di un SMS del tipo PWDxxxxx;pwd, dove al posto di xxxxx si deve scrivere

la nuova password (composta da soli numeri, di cinque cifre) mentre pwd indica la password attuale. A riguardo facciamo no-tare che la password predefi nita nel microcontrollore del circuito è 12345.La memorizzazione di uno degli otto numeri abilitati ad inviare comandi di confi gurazione si effettua inviando un SMS nel cui testo sia contenuto il testo NUMx+nnnnnnnnnnnnn;pwd, dove al posto di x deve essere scritto quale dei numeri (posizio-ne) si sta memorizzando, al posto delle n va il numero mentre pwd è l’attuale password. Il tutto va scritto senza spazi.

Sono ammessi numeri di 19 cifre; notate che il + è quello che, nel prefi sso internazionale composto dai cellulari, sostituisce lo 00. Per esempio, l’inserimento del nume-ro 00398911512 in ottava posizio-ne si opera con un comando del tipo: NUM8+398911512;pwd. Va notato che per memorizzare un numero è necessario introdurre la password solamente quando si tenta di farlo in una posizione già occupata da un altro; invece, se si deve inserire un numero in una posizione vuota della lista basta inviare un SMS con NUMx+nnnnnnnnnnnnn.Ovviamente quanto appena detto vale nel caso il comando venga

[piano di montaggio]

C2: 1000 µF 25 VL elettroliticoC3: 100 pF ceramico (0805)C4: 100 nF multistrato (0805)C5: 100 µF 16 VL elettroliticoC6: -C7: 100 nF multistrato (0805)C8: 470 µF 6,3 VL tantalio (CASE-D)C9: -C10: -C11: 100 µF 16 VL elettroliticoC12: -

C13: 100 nF multistrato (0805)C14: 470 µF 6,3 VL tantalio (CASE-D)C15: 470 µF 6,3 VL tantalio (CASE-D)C16: 470 µF 6,3 VL tantalio (CASE-D)C17: -C18: -C19: -C20: -Q1: -Q2: -

U1: MC34063ADU2: -U3: 24FC256-SNU4: -U5: -U6: PIC18F46K20-I/PT (da programmare in-circuit)U7: -D1: 1N4007D2: 1N5819D3: 1N4007D4: -T1: BC817T2: -LD1: LED 3 mm rossoLD2: -LD3: LED 3 mm gialloLD4: LED 3 mm gialloLD5: LED 3 mm verdeL1: Bobina 22 µHRL1: Relé 5V 1 scambioRL2: -P1: -F1: Fusibile rapido 2 A (1206)

Varie:- Morsettiera 3 poli- plug alimentazione- Strip femmina 6 poli- Strip femmina 3 poli- Strip femmina 16 poli- Strip femmina 4 poli 90°- Circuito stampato


inviato da un telefono il cui numero sia già stato fatto apprendere all’apricancello, altri-menti la password è obbligatoria. La rimo-zione di un numero va condotta con un SMS che contenga il testo NUMx;pwd; al posto della x va scritto il numero della posizio-ne nella quale si trova l’indicativo da cancella-re, mentre pwd è la solita password. Ad esempio, per rimuovere dalla lista memorizzata il quarto numero, occorre un messaggio che contenga: NUM4;pwd. Per richie-dere la lista dei numeri

attualmente memoriz-zati nel circuito occorre inviare un SMS con il se-guente testo: NUM?;pwd. L’apricancello risponde al numero del telefono dal quale proviene l’in-terrogazione.Passiamo adesso ai comandi riguardanti l’attività del relé, che permettono di attivare e disattivare RL1, indi-pendentemente dalla condizione assunta al momento: il primo è quello che permette il comando bistabile ed ha una sintassi del tipo OUT:stato, dove stato può valere ON o OFF. Chiariamo la cosa con

un esempio: dovendo attivare il relé; inviamo, dunque, il comando OUT:ON. Se, dopo aver-lo attivato, vogliamo far tornare a riposo detto relé, mandiamo l’SMS OUT:OFF.Ferma restando la possibilità di attivare in maniera stabile le due uscite, il telecon-trollo prevede anche il comando monostabile manuale: inviando un SMS contenente il testo OUT:ss, il relé inverte la propria condizione per un intervallo (compreso tra 1 e 59 secondi) pari ai secondi indicati al posto di ss. Per esempio

L’idea di alimentare le celle dei sistemi telefonici mobili con energie rinnovabili sta facendo il giro del mondo: dopo l’installazione di pannelli fotovoltaici su una cella de L’Aquila (avvenuta l’anno scorso ad opera di Ericsson e TIM nell’ambito del progetto Eco Smart) e l’annuncio di sperimentazioni condotte dalla Helix Wind su celle alimentate da turbine eoliche (in Nigeria e Stati Uniti), dall’India giunge la notizia della realizzazione di celle capaci di funzionare accontentandosi di appena 50 W facilmente ottenibili da pannelli fotovoltaici. Il progetto, realizzato dalla VNL, che intende proporre la propria soluzione nei Paesi emergenti

se, dopo aver ordinato l’attivazione bistabile del relé, inviamo il co-mando OUT:03, lo stesso ricadrà e tornerà eccitato una volta trascorsi tre secondi; ovviamente lo si potrà diseccitare defi nitivamente solo con l’apposito comando (OUT:OFF) o togliendo al circuito l’alimenta-zione, a patto che non sia attivo il modo di ripristino.Impartendo il comando quando il relé è a riposo, lo si attiva per i secondi defi niti nell’SMS corri-spondente; inviandolo, invece, quando il relé si trova eccitato in modo impulsivo a seguito di una telefonata, lo stesso relé torna a riposo per i secondi defi niti nell’SMS. Se il tempo è tale da superare l’in-tervallo di attivazione del relé nella funzione apricancello, RL1 non torna più attivo se non a seguito di un altro comando.Se in un certo momento non si conosce la condi-zione del relé, inviando il comando STA? l’apri-cancello risponde con un SMS contenente l’attuale situazione di relé ed ingressi. Il messaggio viene inviato al telefo-no che ha impartito il comando. Il circuito prevede l’au-toripristino, ossia una funzione che consente, in caso di black-out, di memorizzare lo stato del relé e ripristinarlo al ritorno della tensione di alimentazione; già

bisognosi di ampliare le proprie reti di telecomunicazioni, consiste in un impianto alimentato da una batteria – caricata con l’ausilio di un pannello fotovoltaico – in grado di svolgere tutte le funzioni di una tradizionale base station, ma con un fabbisogno di energia contenuto tra i 50 e i 150 Watt. Secondo VNL, l’impianto può essere remunerativo anche se il cliente genera un traffi co medio del valore di due dollari al mese e questo fattore va incontro alle esigenze di ritorno sugli investimenti delle compagnie telefoniche nei paesi in via di sviluppo. Stazioni di questo tipo possono gestire il traffi co di centinaia di SIM, e in un’area circoscritta priva di rete elettrica permettono di strutturare un network a grappolo formato da più stazioni a basso consumo che comunicano con una base station centrale più grande, anch’essa alimentata ad energia solare, posta in un raggio di cinque chilometri e collegata al network principale dell’operatore telefonico.

Celle GSMa impatto zero


attiva per impostazione predefi nita del software caricato nel microcon-trollore, la si disattiva o riattiva con i comandi SMS, rispettivamente, RIP0 e RIP1. Per sapere in ogni momento se il ripristino è o meno attivato, è disponibile il comando RIP?, che resti-tuisce un SMS indicante l’attuale condizione. Il comando che defi nisce per quanto tempo il relé debba rimanere eccitato a seguito della ricezione di una chiamata da uno dei 200 numeri della lista, è TAC:ss, dove al posto di ss va scritto il tempo per il quale il relé deve rimanere eccita-to; il tempo, espresso in secondi, può essere compreso tra 00 e 59. Notate che impostando 00 si ottiene l’attivazione bistabile: il relé scatta e resta eccitato fi no all’arrivo di una nuova chiamata da parte dello stesso telefono che ha provocato l’attivazione o di un altro di quelli abilitati all’apricancello.Vediamo adesso i comandi che riguar-dano la gestione dei 200 numeri telefonici abilitati all’apricancello; MAC+xxxxxxxxxxxxxx determina l’aggiunta, nella prima posizione della lista disponibile, del numero scritto al posto delle x. Si noti che il + è quello che precede il prefi sso internazio-nale e sta al posto dello 00; quindi, ad esempio, l’aggiunta del numero +393339999999 si

controllo da un edifi -cio nel quale veniva usato come comando del cancello moto-rizzato e lo si sposta in un altro fabbricato.I tre comandi inerenti alla modifi ca della lista dei numeri associati all’apricancello vanno impartiti seguiti dalla password; quindi, se inviati da soli in un SMS devono essere seguiti da ;pwd, dove pwd è la password attua-le. Così, ad esempio, MAC+343339999999 diventa MAC+343339999999;12345 se la password attuale è 12345. Bene, giunti a questo punto parliamo dei coman-di che permettono di defi nire i messaggi

Funzione Comando SMS Valore predefi nito

Password necessaria

Cambio Password PWDxxxxx;12345 12345 Sì

Memorizzare 1 numero (max 8 numeri)(Max 19 caratteri per numero); solo se la posizioneè occupata

NUMx+393355760937;12345 -Solo se la

posizione è occupata

Cancellare un numero NUMx;12345 - Sì

Verifi care i numeri memorizzati NUM?;12345 - Sì

Reset completo di tutti i parametri RES - Sì

Attivazione relé in modalità bistabile OUT:ON - -

Disattivazione relé in modalità bistabile OUT:OFF - -Cambio stato relè monostabile (tempo in secondi da 01÷59) OUT:ss - -

Richiesta stato relé OUT? - -

Ripristino relé (X vale 1 per avere il ripristino, 0 per avere i relé disattivati) RIPx 0 -

Interrogazione ripristino RIP? 0 -Memorizzazione numero per funzione apricancello(max 200) MAC+39xxxxxx - Sì

Cancellazione numero per memoriazzazione apricancello DAC+39xxxxxx - SìCancellazione totale lista apricancello(tranne primi 8 numeri) DAC - -

Tempo di attivazione apricancello ss da 00 (bistabile) ÷59 TAC:ss 5 -

Disabilita la risposta per quel multimessaggio RISP - -

di notifi ca inviati dal telecontrollo a seguito di determinate situazioni o in risposta a comandi SMS inviati da uno degli otto numeri abilitati. In ogni momento l’utente in possesso della pas-sword può ripristinare le impostazioni predefi nite del sistema e cancel-lare in un sol colpo tutti i numeri telefonici

Tabella dei comandi

effettua invian-do il comando MAC+393339999999. Per l’apricancello non è prevista la defi nizio-ne di una posizione di memorizzazione: ogni numero aggiunto viene salvato nella prima po-sizione disponibile; ne deriva che per cancellare un numero, nel coman-do corrispondente va scritto il numero stesso e non la posizione in cui si trova.Il messaggio di cancel-lazione ha il formato: DAC+xxxxxxxxxxxxxx; valgono le medesime considerazioni fatte per il precedente comando. È possibile cancellare insieme tutti i numeri in lista (ad eccezione dei primi otto) impartendo, via SMS, il comando DAC. Tale funzione è utile, ad esempio, quan-do si disinstalla il tele-

controllo da

usato come comando del

L’interfaccia per collegare l’apricancello ad un computer

mediante USB e sfruttare l’apposito software da noi

realizzato, è un semplice modulo basato sull’FT232RL della FTDI,

che si acquista già montato presso Futura Elettronica (FT782M).


L’apricancello (cod. TDG134) com-pleto di ogni particolare e munito del-la scheda GSM con antenna a stilo costa 96,00 Euro.Sono anche disponibili separata-mente la scheda GSM con modulo SIM900, portasim e antenna a stilo al prezzo di 60,00 Euro (cod. TDGG-SM_900), il solo modulo GSM/GPRS SIM900 (cod. SIM900, Euro 48,00), l’antenna a stilo GSM con at-tacco SMA (cod. ANTGSMSTL-F01, Euro 8,00), il convertitore USB/TTL cod. FT782M al prezzo di 15,00 Euro. In nessun caso è compresa la SIM necessaria al funzionamento dei dispositivi. Tutti i prezzi si intendono IVA compresa.

Il materiale va richiesto a:Futura Elettronica, Via Adige 11,

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memorizzati, inviando il coman-do RES;pwd, nel quale pwd è la password corrente.Concludiamo ricordando che il sistema accetta messaggi conte-nenti più comandi; ciò allo scopo di farci risparmiare tempo e denaro. Tale opzione comporta la possibilità che il sistema risponda a taluni comandi con più di un SMS; per evitare ciò, possiamo terminare un messaggio a più comandi con il testo RISP.Così facendo, il telecontrollo non genererà gli SMS di risposta nor-malmente previsti per i comandicontenuti nel messaggio stesso. La descrizione del fi rmware imple-mentato e dei comandi previsti si conclude qui.

REALIZZAZIONEPRATICAPer quel che riguarda la realiz-zazione, il telecontrollo richiede una certa attenzione, in quanto è composto principalmente da com-ponentistica a montaggio superfi -ciale. Ricordiamo che per l’ap-plicazione apricancello occorre realizzare sia il circuito base che il modulo che supporta il GSM; per entrambi, trovate le tracce del circuito stampato sul nostro sito web, www.elettronicain.it.

al silicio, oltre al plug di alimentazione.Sistemato il circuito base, pensate al modulo che ospi-terà il cellulare, che va salda-to alle relative piazzole dopo averlo posizionato corretta-mente; anche in questo caso conviene fi ssare il modulo e stagnarne un paio di contatti, proseguendo poi un contatto alla volta, alternando i lati.Per l’antenna è previsto un connettore dorato, da stagnare nelle apposite piazzole.Per consentire il montaggio

sul circuito base dovete dotare il modulo di due serie di pin-strip a passo 2,54 mm, una da tre e l’altra da 16 pin. L’apricancello funziona con un alimentatore capace di ero-gare da 9 a 32 volt e una corrente di almeno 600 mA.

In alternativa potete acquistare i c.s. già pronti. Tutte le saldature dovranno essere effettuate con un saldatore da 20 W di potenza a punta molto sottile, usando fi lo di lega saldante da 0,5 mm di diametro.Sul circuito base, il primo com-ponente da montare è il micro-controllore, che suggeriamo di posizionare ben centrato sulle piazzole corrispondenti e di fermare stagnando leggermente un elettrodo per lato; nel fare le saldature, raccomandiamo di prestare molta attenzione a non cortocircuitare, con lo stagno, piedini vicini (il passo è molto ri-dotto). Utilizzate la stessa tecnica anche per gli altri circuiti integrati. Completate le saldature e accerta-to che non vi sono piazzole unite accidentalmente, si può passare a tutti gli altri componenti, inizian-do con quelli a più basso profi lo e rispettando le polarità indicate dai disegni di montaggio illustrati in queste pagine. Gli unici elementi a montaggio tradizionale sono i pin-strip femmina che userete per inserire il modulo cellulare, il pin-strip maschio per realizzare il connet-tore per l’ICSP, la morsettiera, il relé, i LED, il pulsante e i diodi

Per risparmiarvi l’onere di introdurre con gli SMS (che costano denaro e vi obbligano a passare parecchio tempo a digitare numeri e let-tere sulla scomoda tastiera del cellulare) i numeri abilitati alla funzione apricancel-lo, abbiamo realizza-to un software che consente di caricarli da PC e di compiere da quest’ultimo tutte le confi gurazioni del circuito. Lo trovate sul nostro sitowww.elettronicain.it.

Il software

Applicazioni

Elettronica In ~ Novembre 2010 69

ApplicazioniApplicazioniApplicazioniApplicazioniApplicazioni

egli articoli dedicati ai moduli di telecontrollo GSM, ossia l’apricancello, il telecontrollo 2

IN – 2 OUT, il termostato GSM ed il telecontrollo DTMF, più volte abbiamo accennato al fatto che la programmazione dei numeri della lista di quelli abilitati al comando e la confi gurazione di tutti i parametri operativi, avrebbe potuto essere effettua-

ta risparmiandosi la lunga e costosa procedura da SMS, riferendoci ad un software in grado di sfrut-tare l’interfaccia USB accessoria per connettersi con i nostri moduli e verifi care le attuali impostazioni o imporre nuove confi gurazioni. Ebbene, è giunto il momento di parlare di questo programma, nato per agevolare il compito di chi deve installare i

Programma di confi gurazione da PC di tutti i telecontrolli descritti negli ultimi quattro fascicoli; consente di impostare tutti i parametri risparmiandosi la noiosa e costosa programmazione da SMS.

SOFTWAREPER TELECONTROLLI GSM

di BORIS LANDONI

N

SOFTWARESOFTWAREPER TELECONTROLLI GSM

SOFTWARESOFTWAREPER TELECONTROLLI GSM

SOFTWARE

70 Novembre 2010 ~ Elettronica In

nostri TDG e che si apprezza in particolar modo nell’apricancello,

la rubrica può ospitare costerebbe davvero tanto tempo e una somma non indifferente (a meno di non avere con il proprio gestore telefonico una formula con SMS gratuiti).Il software funziona in ambiente Windows (tutte le versioni da Windows 2000 in poi) e richiede risorse abba-stanza limitate; infatti i requisiti di sistema sono essenzialmente:

- 5 MB di spazio di-sponibile sul proprio Hard Disk;

- una porta USB libera;- Sistema operativo

Microsoft Windows XP/2000/Vista/7 - versione a 32 bit o 64 bit.

L’installazione si condu-ce molto semplicemente dopo aver scaricato dal nostro sito web il fi le eseguibile ed alla fi ne

crea, nel menu Program-mi, il gruppo Futura Elettronica, all’interno del quale si trova la voce di menu Confi gura-tore TDG.Per avviare il software bisogna fare clic su quest’ultima.Una volta installato, permette di confi gurare o verifi care le imposta-zioni dei telecontrolli TDG133, TDG134, TDG139, TDG140; basta collegare via USB l’ap-parato e il computer lo riconoscerà subito, dato che fra le funzioni del nostro programma c’è il riconoscimento auto-matico del telecontrollo che gli viene collegato. In pratica in base al dispositivo connesso il software adatta la pro-pria interfaccia grafi ca, mostrando solamente, nella fi nestra di dialogo principale, le schede che riguardano la sua confi gurazione ed esclu-

Fig. 1 - La schermata iniziale del programma.

Fig. 2 - Composizione della finestra principale con le sezioni riepilogative dei dati del telecontrollo (a sinistra) e dei

numeri (Master) dei telefoni abilitati al telecontrollo e alla configurazione da SMS (a destra).

Fig. 3

dove inserire da SMS mediante cellulare i tantissimi numeri che


dendo quelle estranee.Ma vediamo subito come si usa il program-ma e quali sono le fun-zioni in esso previste. La schermata principale mostrata appena il soft-ware viene avviato (Fig. 1) riepiloga tutte le fi ne-stre di dialogo previste dal telecontrollo che il computer rileva tramite la connessione USB.Per prima cosa, nella scheda Informazioni troviamo riepilogate le caratteristiche del telecontrollo in fase di confi gurazione, ossia il modello (TDG133...TDG140) la versione del fi rmware e l’IMEI del modulo cellulare montato.La sezione Numeri Ma-ster riepiloga i numeri della lista (8 al massi-mo) abilitati ad effettua-re la confi gurazione ed impartire comandi via SMS (Fig. 2).Le caselle Porta COM e

Baud Rate riepilogano le informazioni sulla COM virtuale aperta per la connessione USB.La sezione in basso contiene i dati di log riguardanti gli eventi registrati dal telecon-trollo.Nella barra dei menu troviamo due comandi: Esci permette di abban-donare il programma, mentre Database apre la fi nestra Rubrica, dove sono esposti i numeri di telefono memoriz-zati; in questa fi nestra i pulsanti Pulisci Lista e Aggiorna Lista consen-tono rispettivamente di cancellare la rubrica o aggiornarla. In quest’ul-timo caso il software invia al telecontrollo la nuova rubrica. Facendo clic sul punto interroga-tivo, invece, si ottengo-no le informazioni sul programma, ossia la release ed altro ancora.Va notato che nella

sezione in basso del-la fi nestra principale, appare l’indicazione di “attesa chiamata da parte del Numero Ma-ster” nel caso si colleghi un telecontrollo in cui non sia stato memoriz-zato almeno un numero, ovvero nel quale non sia stato eseguito l’Easy Setup (Fig. 3).Nella stessa sezione, facendo clic sul pulsan-te Attiva LOG esteso si accede alla fi nestra di dialogo mostrata a sinistra nella Fig. 4, che contiene tutti i dati rice-vuti sulla porta “COM” del PC utilizzato.Vediamo adesso la fi nestra principale del programma quando viene collegato un telecontrollo DTMF (TDG140): si presenta come visibile nella Fig. 5, dove è illustrata la memorizzazione di un numero di quelli abilitati al comando;

CARATTERISTICHETECNICHE

Utilizzabile per la confi gurazione dei seguenti dispositivi:

TDG133, TDG134, TDG139, TDG140.

Riconoscimento automatico dell’unità di telecontrollo collegata via USB.

Gestione di tutto il set dei comandi di programmazione.

Visualizzazione LOG di comunicazione.

Visualizzazione del nome associato a ogni numero di telefono presente nell’unità GSM, purché inserito all’interno del database.

Visualizzazione IMEI del modulo GSM e versione fi rmware del programma caricato nell’unità di telecontrollo.

Accesso ai comandi di programmazione protetto dalla stessa password

presente sul TDG per evitare che chiunque programmi l’unità.

Fig. 4 - Finestra del LOG Esteso.

notate che si può defi ni-re (mediante la casella Posizione) in quale posi-zione salvare il numero, oltre che il nome della persona che possiede il telefono di cui memo-rizziamo il numero.La scheda Numeri di Telefono è presente collegando al computer qualsiasi versione di telecontrollo. Andia-mo adesso a vedere la fi nestra principale


riguardante specifi ca-mente l’apricancello TDG133 ed il TDG134: notate, nella sezione di destra, la presenza della

fi nestra che riepiloga la lista dei numeri associa-ti all’apricancello.La fi nestra principa-le del programma ha, inoltre, la scheda Numeri di Telefono che è diversa da quella vista in precedenza: infatti qui sono previste due sezioni, che servono a memorizzare e visualiz-zare sia i numeri Master (Numeri Master) sia gli indicativi dei telefoni che possono semplice-mente comandare il relé del telecontrollo (Nu-meri Apricancello). Per i soli numeri Master è prevista la possibilità di specifi care la posizione dove salvarli (Fig. 7).Bene, giunti a questo punto vediamo la fi nestra Avvisi, pre-sente nel telecontrollo a due ingressi e due uscite, nel telecontrollo DTMF e nel termostato GSM (Fig. 8). In essa

scheda Numeri Aprican-cello, accanto a Numeri Master. Facendo clic sulla linguetta di tale scheda, si accede alla

è possibile specifi care, per ciascun numero di telefono inserito nella lista dei numeri Master, se in caso di anomalia deve ricevere l’avviso mediante SMS, con un semplice squillo della suoneria o con entrambi i metodi. La selezione si effettua apponendo il segno di spunta sulle caselle corrispondenti, fermo restando che non è obbligatorio che i numeri debbano ricevere le notifi che: il telecontrollo funziona anche senza attivare tale funzione.Sempre per i telecon-trolli GSM 2 IN – 2 OUT e DTMF, è prevista, nella fi nestra principale, la scheda riguardante la programmazione della logica di allarme e i tempi relativi al rileva-mento degli allarmi agli ingressi (Fig. 9). Nello specifi co, la scheda

Fig. 5 - Accesso alla sezione programmazionedei numeri di telefono.

Fig. 6 - Il numero memorizzato nella lista.

Fig. 7 - Finestra principale dell’apricancello, con aperta la scheda Numeri di Telefono.


permette di verifi care (interrogando il tele-controllo) ovvero di modifi care le condizioni di allarme rilevate agli ingressi, ossia la logica di attivazione (cioè se l’ingresso deve conside-rarsi in allarme quando è alimentato o privato dell’alimentazione, op-pure solo in presenza di una variazione di stato) il tempo di inibizione tra un livello che deter-mina allarme e il suc-cessivo, oltre al tempo di osservazione, ovvero l’intervallo temporale per cui la condizione di allarme deve permanere

affi nché venga consi-derata tale. Quando, spuntando la casella d’opzione Richiedi tempi impostati e facendo clic sul pulsante Esegui del-la sezione Tempistiche, si richiede lo stato degli intervalli impostati per il riconoscimento degli allarmi agli ingressi, il programma risponde con la fi nestra di avviso visibile nella Fig. 10. Sempre per i telecon-trolli 2 IN -2 OUT e DTMF, la fi nestra principale del program-ma prevede una scheda (Uscite) riguardante la gestione delle uscite a

relé (Fig. 11); dall’appo-sita sezione (Controllo Manuale) possiamo ad attivare manualmente i relé, in modo sia bista-

bile che impulsivo (in tal caso nel menu a ten-dina Tempo possiamo scegliere l’intervallo di attivazione) per verifi ca-

Fig. 8 - Configurazione dei numeri delle persone da avvisare via SMS o squillo del telefono in caso di allarme.

Fig. 9 - La scheda Avvisi.

Fig. 11 - Gestione dei relé e test manuale delle uscite.

Fig. 10 - Messaggio di risposta all’interrogazione

relativa ai tempi di osservazione e inibizione impostati per gli ingressi.


re il corretto funziona-mento loro e dell’intero telecontrollo. La scheda prevede una casella d’opzione per ogni modalità di comando, ovvero due distinte per attivare/disattivare i relé quando funziona-no in modo bistabile. Il comando manuale

si impartisce facendo clic sul pulsante Esegui. Nella stessa scheda è presente la sezione Ri-pristino all’avvio, da cui possiamo decidere se il telecontrollo deve ri-pristinare lo stato delle uscite dopo un black-out, oppure lasciarle tutte a riposo. Anche in

questo caso l’imposta-zione si effettua facendo clic sul pulsante Esegui corrispondente.Per il solo TDG140, ossia il telecontrollo DTMF, è prevista una scheda per la program-mazione dei parametri relativi alla gestione via DTMF (Fig. 12); tale scheda riguarda solo le funzioni di comando DTMF, fermo restando che nella fi nestra prin-cipale sono comunque presenti tutte le altre schede viste fi nora, ad eccezione di quella dell’apricancello.La scheda DTMF contiene le imposta-zioni degli intervalli di attivazione dei relé di uscita e consente di richiedere al micro del telecontrollo l’attuale impostazione; contie-ne altresì una sezione dalla quale è possibile decidere se il TDG140 deve eseguire i comandi

DTMF incondizionata-mente o solamente se il chiamante digita prima la password di accesso. A tale riguardo ricor-diamo che la password è la stessa impostata nel telecontrollo per il comando normale da SMS.Una terza sezione della scheda DTMF è quella che permette di attivare o disattivare il fi ltro sulle chiamate (Filtro Chiamate DTMF): il fi ltro permette, se atti-vato, di far rispondere il telecontrollo solo alle chiamate provenienti dai numeri telefonici Master, preventivamen-te memorizzati nell’ap-posita lista; le chiamate provenienti da altri nu-meri o con ID nascosto, verranno ignorate.Bene, vediamo adesso la scheda che riguar-da gli SMS inviati dal telecontrollo in risposta ai vari comandi o quelli

Fig. 12 - Impostazioni delle funzioni DTMF del TDG140. Fig. 13 - Definizione e impostazione degli SMS di avviso.

Il software descritto in queste pagine può essere scaricato gratuitamente dal sito della rivista; gli articoli relativi ai te-lecontrolli GSM della serie TDG1xx sono stati presentati sui numeri di 146, 147,148,149 e 150 ed i relativi arretrati sono anch’essi disponibili sul sito (www.elettronicain.it). I tele-controlli sono disponibili già montati e collaudati: TDG133 (telecontrollo GSM 2IN-2OUT) Euro 96,00; TDG134 (apri-cancello GSM) Euro 92,00; TDG139 (termostato con con-trollo GSM) Euro 96,00; TDG140 (telecontrollo GSM con comandi DTMF) Euro 105,00. E’ anche disponibile il solo modulo GSM con SIM900 (TDGGSM_900) a Euro 60,00. Per il funzionamento, tutti questi dispositivi richiedono una SIM attiva. Tutti i prezzi si intendono IVA compresa.

Il materiale va richiesto a: Futura Elettronica, Via Adige 11, 21013 Gallarate (VA)

Tel: 0331-799775 • Fax: 0331-792287 - www.futurashop.it

per il MATERIALE


Fig. 14 - Finestra principale del software di configurazione che si presenta quando al computer viene collegato

il termostato GSM.

Fig. 15 - Scheda di monitoraggio stato in tempo realedel TDG139.

trasmessi a seguito di allarme (Fig. 13).La scheda si chiama Testo SMS e contiene due sezioni: dalla prima (SMS Startup Mode) si può defi nire il testo del messaggio inviato dal telecontrollo ogni volta che viene alimentato e attivare o disattivare la funzione corrispon-dente. Dalla sezione Per-sonalizza SMS di Allarme si può, invece, defi nire ingresso per ingresso sia il testo dei messaggi inviati, sia il livello o la condizione (stato basso, alto, cambio di stato logico) che ne determi-na l’invio.E vediamo adesso la fi -nestra principale aperta

per il termostato GSM TDG139: essa riporta una scheda specifi ca non presente quando si collegano gli altri tele-controlli, chiamata Fun-zionamento (Fig. 14); da qui è possibile defi nire tutte le impostazioni del funzionamento termo-statico, ovvero la tempe-ratura di attacco del relé (sostanzialmente, la temperatura da tenere) e i valori di tempera-tura che costituiscono le soglie di allarme al raggiungimento delle quali il dispositivo deve inviare gli SMS o fare le telefonate di avviso. Nella stessa scheda si trova la sezione per l’impostazione degli

eventuali tempi di ini-bizione corrispondenti all’unico ingresso optoi-solato (Ingresso caldaia) o al sensore di temperatu-ra (Allarme temperatura). Dalla stessa scheda è possibile richiedere al telecontrollo le attuali impostazioni: basta fare clic sulla casella d’op-zione Richiedi e poi sul pulsante Esegui. Si può anche richiedere l’invio della lettura attuale del sensore (con il pulsante Esegui accanto alla voce Richiedi temperatura rilevata) ed azzerare il valore di temperatura massimo e minimo registrato. La fi nestra principale del program-ma relativa al TDG139

presenta, nella zona a destra, oltre alla scheda Numeri Master anche quella chiamata Stato Si-stema: quest’ultima (Fig. 15) consente di attivare il monitoraggio dei parametri operativi del telecontrollo, semplice-mente facendo clic sul pulsante Attiva Monitor di Stato. La scheda in questione è correlata con quella chiamata Informazioni.Bene, con questo abbia-mo concluso la descri-zione delle parti signifi -cative del programma; il resto potete provarlo in pratica dopo aver scaricato l’eseguibile ed averne completato l’installazione.

TELECONTROLLO GSM

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