Голосовой GSM пожарный извещатель

Представляю вашему вниманию идею реализации умного пожарного извещателя.

Изначально проект задумывался как коммерческий. Однако, в последствии решил поделиться данной идеей, чтобы реализация прототипа устройства была в свободном доступе, так как посчитал данный проект социально значимым и полезным.

Суть устройства: при обнаружении задымления от извещателя поступает звонок на заранее установленный номер телефона. Это может быть как ваш номер, так и номер телефона экстренных служб. В этом главная идея и смысл устройства. Звук обычного пожарного извещателя громкий, но например во сне его можно не услышать, или же дома может никого не быть, а соседи могут не придать значения. А если звонок поступит напрямую в пожарную охрану, очень велики шансы на спасение не только имущества, но и жизней.

В качестве звукового файла записывается адрес расположения объекта (квартиры, дома, и т.д.). Если звонок осуществляется на номер экстренных служб, при ответе будет произнесен адрес, где возможно начинается возгорание. Так же в сообщении важно указать, что звонок автоматический, чтобы диспетчер понимал, что задавать вопросы не имеет смысла. В сообщение так же можно добавить номер телефона владельца, чтобы с ним можно было связаться.

Мой прототип состоял из автономного пожарного извещателя, платы Arduino, GSM модуля связи SIM800, голосового модуля и блока питания. На плате извещателя имеется выход, на котором появляется логическая 1 при обнаружении задымления. Когда обнаруживается этот высокий уровень, осуществляется исходящий звонок на номер через GSM модуль. Программа отслеживает ответ абонента на звонок. 

Далее, после непродолжительной паузы начинается воспроизведение звукового файла, записанного на голосовой модуль. Воспроизводить обязательно с непрерывным повторением, чтобы его содержание было точно услышано и правильно понято.

На одной плате располагаются все элементы GSM извещателя. Сразу оговорюсь. Я не могу быть уверен, что схема правильна во всех местах, так же как плата и программа для Atmega328. Я лишь выкладываю в открытый доступ полезную для общества идею. Если у вас есть предложения и исправления, буду рад их услышать и внести правки в данную статью.

Сейчас устройство содержит следующие основные элементы:
1. Микроконтроллер Atmega 328
2. GSM модуль SIMCOM SIM800C
3. ISD1820

Извещатель построен на платформе Arduino. Контроллер от версии Arduino UNO. SIM800C осуществляет голосовой звонок на заданный номер, для этого на плате так же располагается слот для SIM, с которой и будет звонить устройствj. ISD1820 отвечает за запись, хранение и воспроизведение голосового сообщения. Длительность сообщения 20 секунд, думаю вполне достаточно. Питать устройство планирую от кроны 9 В.

Теперь предлагаю поговорить о каждом блоке устройства. Общая схема большая и будет доступна к скачиванию в формате Dip trace.

Блок с микросхемой ISD1820. Ничего не изобретал. Взял схему с обычного голосового модуля. Перерисовал для применения на одной плате. Для записи голоса в память микросхемы используется кнопка S1. Контроллер подключается к выводу PLAYE, который обеспечивает постоянное проигрывание записи от начала до конца, как и в нашем алгоритме.

Схема понижения напряжения до 3.3 В. Имеется защита от переплюсовки в виде диода SMA4007. Контакты U6 и U7 - это площадки для припайки выводов разъема для подключения батарейки Крона.

Как и в обычном пожарном извещателе, предусмотрел пищалку. Через транзистор BC847.

Разъем для программирования микроконтроллера atmega 328. Будем через него записывать скетч Arduino, предварительно установив загрузчик и используя еще одну Arduino UNO как программатор.

Светодиоды. Один контрольный, как и на обычных извещателях показывает режим работы. ИК диод и фото диод работают в паре. Определяют уровень дыма между друг другом. Размещаются в корпусе-камере, взятом из извещателя-донора. Далее я покажу как это выглядит.

Схема управления включением SIM800. Позволяет управлять включением GSM модуля.

Схема SIM800C из даташита. Рядом будет еще симхолдер, увидите уже в полной версии схемы. GSM антенна будет подключаться через разъем.

Схема питания для SIM800C. Так же информация из даташита, копи-паст.

Ну и сердце устройства. Микроконтроллер Atmega 328. Минимал конфиг. 

Теперь о плате. Она имеет размеры и формы платы извещателя донора. Но все поместилось в размеры 70*72 мм с учетом вырезов. Вид устройства в 3D.

Постарался, чтобы все будущие компоненты были на виртуальной плате для оценки размеров, чтобы ничто ничему не мешало.

Теперь осталось отправить платы на производство. Так, чтобы с монтажом компонентов. Работаю с сервисом PCBWay. Радует их бесплатная доставка и сервис. Если у них имеются трудности при работе над моим проектом, всегда напишут на почту и подскажут оптимальное решение.
Ниже увидите все необходимые исходники. В случае обновления проекта, файлы буду менять на актуальные версии.
Когда все придет, можно будет протестировать и определиться с окончательной версией железа и управляющей программы для Arduino.

Актуальная версия исходников: 1.1
Схема в формате DipTrace
Плата в формате DipTrace
Файлы Gerber для производства на PCBWay.
BOM файл - скачать

Разработка и копирование печатных плат
История версий:
1.0 - исходные файлы
1.1 - устранена ошибка в схеме и плате (не правильно был подключен вход для микрофона модуля SIM800)

А еще у меня остались несколько штук таких плат. Кому нужны, обращайтесь.