INTRODUZIONE
Questo apparecchio è utile quando sul citofono del condominio non è presente il pulsante per chiamare il portiere, in più questo sistema radio offre la possibilità di chiamarlo anche quando non è nelle immediate vicinanze del cancello d'ingresso dato che l'insieme è composto da un citofono fisso, da attaccare fuori dal cancello che è accessibile a tutti e da uno mobile che il portiere deve attaccare alla cintola in modo che possa essere chiamato quando è in giro per le pulizie o per consegnare i pacchi ai condomini.
All'inizio del progetto usai due moduli ricetrasmittenti half-duplex SA828 della NiceRF e sarebbero andati bene dato che questo citofono poteva funzionare in tale modalità, infatti dalla parte del mobile si parlava premendo il pulsante PTT e dalla parte del fisso ci pensava il microprocessore a bordo del fisso ad effettuare la commutazione RX-TX, infatti esso rilevava quando il mobile era in trasmissione e commutava il fisso in ricezione e viceversa.
Purtroppo questi moduli hanno un "elevato" tempo di commutazione tra ricezione e trasmissione e accadeva che il portiere dopo avere risposto alla chiamata premendo il pulsante PTT al suo rilascio perdeva qualche lettera iniziale della risposta del chiamante, ad esempio:
portiere <<buongiorno chi è?>>
chiamante <<...rno, sono il corriere>>
ovvero non si udiva "buongio", non era certo un bel lavoro quello che feci o meglio era un lavoro "zoppo".
Decisi allora di trovare la soluzione navigando tra i tanti prodotti della NiceRF e trovai i moduli full-duplex SA628F30 (un po' più costosi dei primi). Appena arrivati li provai per verificane in funzionamento, che dire, funzionano benissimo, si comunica tra i due moduli come se si stesse al cellulare, nessun innesco e audio ottimo.
In realtà questi moduli non possono funzionare il half-duplex ma solo o in full-duplex o in modalità PTT, in quest'ultima modalità quando si preme il pulsante PTT il modulo va in trasmissione ma non disabilita il proprio ricevitore, in poche parole con il tasto PTT si passa da ricezione quando esso è rilasciato a full-duplex quando esso è premuto, entrambi le modalità, comunque, si prestano bene per questo sistema citofonico.
Per passare dalla modalità di funzionamento full-duplex a quella PTT occorre usare il software che la NiceRF fornisce gratuitamente (scaricabile dal loro sito), il software serve inoltre ad effettuare tantissime altre modifiche, ad esempio cambiare l'ID dei moduli, la loro frequenza di ricezione e di trasmissione, il livello del VOX e così via...
NOTA:
I moduli vanno programmati in modalità PTT per questo citofono.
COME FUNZIONA IL SISTEMA
1° modo di funzionamento
Quando il fisso e il mobile sono alimentati si trovano in ricezione, appena il chiamante (che può essere il corriere, il postino o un condomine) preme sul pulsante sul fisso questo va in trasmissione inviando al mobile un segnale bi-tono 1KHz-800 KHz generato dal microcontrollore (Arduino Nano nella fattispecie).
Il portiere sente il tono in altoparlante e risponde premendo il pulsante PTT e il mobile va istantaneamente in trasmissione (NON disabilitando la ricezione come detto), appena il fisso rivela una portante con il proprio ID disattiva la trasmissione e il segnale bi-tono; il chiamate ascolta il portiere.
Appena il portiere ha parlato ("Buongiorno, chi è?", ad esempio) rilascia il pulsante PTT disattivando la trasmissione del mobile. Il fisso rivela l'assenza della portante e commuta immediatamente in trasmissione dando modo al chiamante di rispondere, ovvero il chiamante non deve effettuare alcuna operazione manuale, ci pensa Arduino.
Una volta che è stato comunicato tutto quello che c'era da comunicare il portiere può disattivare la trasmissione sul fisso premendo per meno di 500 mS il pulsante PTT (praticamente un tocco veloce sul pulsante) .
Il portiere può anche mandare in trasmissione il fisso quando esso è in ricezione (ovvero quando nessuno ha chiamato dal fisso) sempre tramite il pulsante PTT del mobile premendolo ancora per meno di 500 mS, questa procedura serve solo per verificare che il sistema funziona bene e va effettuato una-tantum, magari quando si inizia il lavoro.
2° modo di funzionamento
Fin qui ho descritto il sistema con il microcontrollore che disattiva la trasmissione sul fisso quando il portiere preme il pulsante PTT, con un piccola modifica di poche righe nel programma si può fare in modo che il modulo del fisso rimanga in trasmissione anche quando il portiere preme il pulsante PTT, in questo modo il portiere (se non rilascia il pulsante) ed il chiamate possono parlare e ascoltare simultaneamente (come si fa al cellulare).
Dato che non c'è assolutamente alcuna evidente differenza di qualità di comunicazione tra i due modi di funzionamento, l'unico motivo per il quale ho deciso di implementare il primo è solo energetico, in questo modo di funzionamento i moduli assorbono di meno perché vanno in trasmissione uno alla volta e questo non è poco dato che il sistema viene alimentato a batteria.
Comunque fornirò entrambi i tipi di software.
IL MOBILE
Per il mobile c'è poco da dire se non mostrare alcune sue foto e lo schema elettrico.
Qui di seguito un po' di foto, notare il lavoro che è stato effettuato per fare entrare tutto quello che serve in una scatolina non molto grande (70 X 110 X 25 mm):
IL FISSO
Inizio con alcune foto. (Quella fessura rettangolare in testa alla scatolina non è voluta, mi è arrivata la scatola con il coperchio incrinato che si è rotto subito).
Il segnale bi-tono può essere iniettato o nell'ingresso LINE IN dotato da jack da 3mm (sul modulo il destro ed il sinistro sono collegati insieme) o nel pad LINE IN presente sulla scheda.
Infine il Led TX si illumina quando il fisso è in trasmissione.
NOTA IMPORTANTE SULL'ACUSTICA
Le scatoline non devono essere ermeticamente chiuse all'aria, nel caso si usassero scatole senza via di uscita per l'aria (a parte il piccolo buchino corrispondente al microfono) la pressione generatasi dal parlato ostacolerebbe lo spostamento della membrana microfonica diminuendo di molto la sensibilità del microfono (ovvero a parità del livello acustico nell'altoparlante del ricevitore si dovrebbe aumentare il livello della voce nel microfono del trasmettitore). Conviene effettuare due buchi, uno in corrispondenza del microfono e un altro, dove si vuole, per fare scorrere l'aria spostata.
SOFWARE
Qui di seguito il software, il file compresso contiene sia il programma PTT che quello full-duplex.
software
Ciao
Fabio
Questo apparecchio è utile quando sul citofono del condominio non è presente il pulsante per chiamare il portiere, in più questo sistema radio offre la possibilità di chiamarlo anche quando non è nelle immediate vicinanze del cancello d'ingresso dato che l'insieme è composto da un citofono fisso, da attaccare fuori dal cancello che è accessibile a tutti e da uno mobile che il portiere deve attaccare alla cintola in modo che possa essere chiamato quando è in giro per le pulizie o per consegnare i pacchi ai condomini.
All'inizio del progetto usai due moduli ricetrasmittenti half-duplex SA828 della NiceRF e sarebbero andati bene dato che questo citofono poteva funzionare in tale modalità, infatti dalla parte del mobile si parlava premendo il pulsante PTT e dalla parte del fisso ci pensava il microprocessore a bordo del fisso ad effettuare la commutazione RX-TX, infatti esso rilevava quando il mobile era in trasmissione e commutava il fisso in ricezione e viceversa.
Purtroppo questi moduli hanno un "elevato" tempo di commutazione tra ricezione e trasmissione e accadeva che il portiere dopo avere risposto alla chiamata premendo il pulsante PTT al suo rilascio perdeva qualche lettera iniziale della risposta del chiamante, ad esempio:
portiere <<buongiorno chi è?>>
chiamante <<...rno, sono il corriere>>
ovvero non si udiva "buongio", non era certo un bel lavoro quello che feci o meglio era un lavoro "zoppo".
Decisi allora di trovare la soluzione navigando tra i tanti prodotti della NiceRF e trovai i moduli full-duplex SA628F30 (un po' più costosi dei primi). Appena arrivati li provai per verificane in funzionamento, che dire, funzionano benissimo, si comunica tra i due moduli come se si stesse al cellulare, nessun innesco e audio ottimo.
In realtà questi moduli non possono funzionare il half-duplex ma solo o in full-duplex o in modalità PTT, in quest'ultima modalità quando si preme il pulsante PTT il modulo va in trasmissione ma non disabilita il proprio ricevitore, in poche parole con il tasto PTT si passa da ricezione quando esso è rilasciato a full-duplex quando esso è premuto, entrambi le modalità, comunque, si prestano bene per questo sistema citofonico.
Per passare dalla modalità di funzionamento full-duplex a quella PTT occorre usare il software che la NiceRF fornisce gratuitamente (scaricabile dal loro sito), il software serve inoltre ad effettuare tantissime altre modifiche, ad esempio cambiare l'ID dei moduli, la loro frequenza di ricezione e di trasmissione, il livello del VOX e così via...
NOTA:
I moduli vanno programmati in modalità PTT per questo citofono.
COME FUNZIONA IL SISTEMA
1° modo di funzionamento
Quando il fisso e il mobile sono alimentati si trovano in ricezione, appena il chiamante (che può essere il corriere, il postino o un condomine) preme sul pulsante sul fisso questo va in trasmissione inviando al mobile un segnale bi-tono 1KHz-800 KHz generato dal microcontrollore (Arduino Nano nella fattispecie).
Il portiere sente il tono in altoparlante e risponde premendo il pulsante PTT e il mobile va istantaneamente in trasmissione (NON disabilitando la ricezione come detto), appena il fisso rivela una portante con il proprio ID disattiva la trasmissione e il segnale bi-tono; il chiamate ascolta il portiere.
Appena il portiere ha parlato ("Buongiorno, chi è?", ad esempio) rilascia il pulsante PTT disattivando la trasmissione del mobile. Il fisso rivela l'assenza della portante e commuta immediatamente in trasmissione dando modo al chiamante di rispondere, ovvero il chiamante non deve effettuare alcuna operazione manuale, ci pensa Arduino.
Una volta che è stato comunicato tutto quello che c'era da comunicare il portiere può disattivare la trasmissione sul fisso premendo per meno di 500 mS il pulsante PTT (praticamente un tocco veloce sul pulsante) .
Il portiere può anche mandare in trasmissione il fisso quando esso è in ricezione (ovvero quando nessuno ha chiamato dal fisso) sempre tramite il pulsante PTT del mobile premendolo ancora per meno di 500 mS, questa procedura serve solo per verificare che il sistema funziona bene e va effettuato una-tantum, magari quando si inizia il lavoro.
2° modo di funzionamento
Fin qui ho descritto il sistema con il microcontrollore che disattiva la trasmissione sul fisso quando il portiere preme il pulsante PTT, con un piccola modifica di poche righe nel programma si può fare in modo che il modulo del fisso rimanga in trasmissione anche quando il portiere preme il pulsante PTT, in questo modo il portiere (se non rilascia il pulsante) ed il chiamate possono parlare e ascoltare simultaneamente (come si fa al cellulare).
Dato che non c'è assolutamente alcuna evidente differenza di qualità di comunicazione tra i due modi di funzionamento, l'unico motivo per il quale ho deciso di implementare il primo è solo energetico, in questo modo di funzionamento i moduli assorbono di meno perché vanno in trasmissione uno alla volta e questo non è poco dato che il sistema viene alimentato a batteria.
Comunque fornirò entrambi i tipi di software.
IL MOBILE
Per il mobile c'è poco da dire se non mostrare alcune sue foto e lo schema elettrico.
Qui di seguito un po' di foto, notare il lavoro che è stato effettuato per fare entrare tutto quello che serve in una scatolina non molto grande (70 X 110 X 25 mm):
Qui di seguito lo schema elettrico (non è stato riportato il microfono perché è incorporato nel modulo).
L'accumulatore
di 9V 1300 mAh permette di far lavorare il mobile per circa 5 ore (in
ricezione continua e con 15 chiamate tra corrieri, operai e postino con
una durata di conversazione media di 20 sec.). Conviene sempre
metterla in carica quando si stacca dal lavoro in modo di
ritrovarla la mattina successiva piena di energia e pronta all'uso.
IL FISSO
Inizio con alcune foto. (Quella fessura rettangolare in testa alla scatolina non è voluta, mi è arrivata la scatola con il coperchio incrinato che si è rotto subito).
Si nota subito che per il fisso ho usato come accumulatore un power bank,
il fatto è che il fisso avrebbe dovuto essere attaccato ad una struttura
che non disponeva di molto spazio e ho dovuto usare una scatolina di
ridotte dimensioni che ha permesso di far entrare al suo interno
solo il modulo e la scheda di Arduino, anche l'altoparlante
l'ho dovuto montare esternamente su un profilato di alluminio a 90°
(sotto la retina metallica).
Comunque quell'accumulatore da 20000 mAh permette l'uso continuo del fisso per diversi giorni.
Qui sotto lo schema elettrico.
I
collegamenti tra Arduino ed il modulo sono quasi tutti facilmente
effettuabili perché sia dalla parte di Arduino che dalla parte e del
modulo ci sono i pad per saldare i fili con l'eccezione del
collegamento tra la resistenza smd montata sul modulo e la resistenza
da 10K collegata alla base del transistor. Nella foto successiva si
vede dove deve essere saldato il filo.
Questo
collegamento serve per far sapere ad Arduino quando il mobile è in
trasmissione, infatti quella resistenza alimenta il LED blu montato
sul modulo che si illumina quando viene ricevuta una portante
con lo stesso ID. Dato che il livello sulla resistenza smd del modulo è
a 3.3V occorre usare un traslatore di livello a un transistor
(Arduino Nano lavora a 5V). Il segnale bi-tono può essere iniettato o nell'ingresso LINE IN dotato da jack da 3mm (sul modulo il destro ed il sinistro sono collegati insieme) o nel pad LINE IN presente sulla scheda.
Infine il Led TX si illumina quando il fisso è in trasmissione.
NOTA IMPORTANTE SULL'ACUSTICA
Le scatoline non devono essere ermeticamente chiuse all'aria, nel caso si usassero scatole senza via di uscita per l'aria (a parte il piccolo buchino corrispondente al microfono) la pressione generatasi dal parlato ostacolerebbe lo spostamento della membrana microfonica diminuendo di molto la sensibilità del microfono (ovvero a parità del livello acustico nell'altoparlante del ricevitore si dovrebbe aumentare il livello della voce nel microfono del trasmettitore). Conviene effettuare due buchi, uno in corrispondenza del microfono e un altro, dove si vuole, per fare scorrere l'aria spostata.
SOFWARE
Qui di seguito il software, il file compresso contiene sia il programma PTT che quello full-duplex.
software
Ciao
Fabio