Kategorie
Moduły GSM
Moduły GSM (Global System for Mobile Communications) to nadajniki radiowe umożliwiające komunikację przez sieć komórkową: 2G/3G/4G/LTE oraz niektóre standardy NB-IoT/Cat-M. Pozwalają prowadzić rozmowy głosowe, wysyłać SMS-y i dane (GPRS, EDGE, LTE), a także łączyć się z Internetem (HTTP, TCP/IP). W hobbystycznych projektach moduły GSM używane są głównie do zdalnego sterowania i monitoringu – np. wysyłają alert SMS/emalu z czujników lub publikują dane pomiarowe do chmury. Standardowo moduł GSM wymaga zasilania 3.7–5V oraz karty SIM. Przykłady to moduły SIM800L (2G) dla Arduino lub nowoczesne zestawy LilyGO z ESP32 i modemem SIM7600 LTE. Dzięki zestawom takim jak LilyGO T-SIM7600E czy SIM7000 można uzyskać połączenie 4G/LTE i jednocześnie odbierać GPS, co czyni z nich uniwersalne narzędzia IoT.
Moduły GSM
Nowoczesne moduły GSM integrują większość technologii sieci komórkowej. Oprócz podstawowych połączeń głosowych (obecnie rzadko używanych poza telefonami), moduły obsługują SMS, GPRS, EDGE, 3G/UMTS, 4G/LTE oraz coraz popularniejsze NB-IoT i CAT-M (niskomocowe IoT). Dzięki temu hobbysta może: wysłać krótką wiadomość SMS, odebrać komendę tekstową, nawiązać niskoprogowe połączenie internetowe (HTTP, MQTT), a nawet pobrać niewielkie pliki (FTP) przez sieć komórkową. We wszystkich modułach komunikacja odbywa się przez zestaw prostych komend AT – prosty protokół tekstowy umożliwiający sterowanie modemem (dostępny w niemal każdym module GSM). Przykładowo komenda AT+CMGS
wysyła SMS-a, a AT+HTTPGET
pobiera stronę internetową. Najważniejsze cechy techniczne:
-
Protokoły i usługi: połączenia głosowe, SMS (CMT), przesył danych (CSD), GPRS (pakiety), 3G/4G i IoT (NB-IoT).
-
Sygnał i antena: moduł zwykle ma wyprowadzenie antenowe (helikalną lub ceramiczną antenę). Dobre połączenie wymaga odpowiedniego zasięgu sieci GSM.
-
Zasilanie: modemy GSM pobierają prąd impulsowo (napięcie 5V/3.7V). Należy zapewnić zdolność prądową min. 2A, zwłaszcza przy transmisji danych.
-
Interfejs: najczęściej UART (TX/RX) – moduł zachowuje się jak modem RS-232. Połączenie z mikrokontrolerem (Arduino, ESP32) jest bezpośrednie.
-
Złącza: wiele modułów to standardowe płytki z wejściami na kartę SIM, diodami stanu, wlutowaną anteną. Dostępne są też nakładki (Shields/Hats) dla Arduino/RPi zawierające modem na płytce.
Rodzaje i formy modułów GSM
-
Moduły SMD/układy scalone: np. Fibcom G510 Q50 – sam układ GSM (SMD) do wlutowania. Umożliwia budowę własnych urządzeń bez dodatkowych komponentów poza filtrem i anteną.
-
Moduły PCB: gotowe płytki (np. SIM800L, SIM900, Quectel M66) z wyprowadzeniami łącza (goldpin), anteną i gniazdem SIM. Niewielkie, często wlutowywane na płytkę.
-
Płytki z mikrokontrolerem: rozwiązania „all-in-one” jak LilyGO TTGO T-Call (ESP32+SIM800L), LilyGO T-SIM7000E (ESP32 + modem LTE Cat-1 + GPS) – mają wbudowany ESP32 i modem w jednej płytce, co upraszcza integrację.
-
Nakładki (Shield, Hat): dedykowane płytki dla Arduino Uno czy Raspberry Pi. Na przykładowym DFRobot GSM Shield mieści się moduł GSM (LTE/3G/GPRS) oraz anteny, a płytka montowana jest na Arduino.
-
Zestawy specjalistyczne: modemy z portami USB (dongle) do Raspberry Pi, moduły do wtyku PCIe (np. SIM7600E PCIe) do zastosowań przemysłowych.
Zastosowania modułów GSM
-
Zdalne sterowanie: wysyłanie SMS sterującego np. centralą alarmową, rolkami lub urządzeniami IoT. Przydatne tam, gdzie nie ma Wi-Fi, ale jest zasięg GSM.
-
Monitoring i telemetryka: czujniki terenu (pogodowe, wody) z GSM mogą wysyłać dane do serwera lub powiadomienia SMS przy przekroczeniu progów.
-
Systemy bezpieczeństwa: w alarmach domowych moduły GSM wysyłają SMS o włamaniu lub awarii, gdy zabraknie internetu.
-
Automatyka pojazdowa: trackery GPS+GSM w pojazdach do lokalizacji i komunikacji.
-
Eksperymenty edukacyjne: np. wysyłanie danych z Arduino na telefon komórkowy bez pośrednictwa internetu.
Przykłady produktów
-
LilyGO T-SIM7000E (ESP32 + LTE Cat-1 + GPS): płytka rozwojowa łącząca mikrokontroler ESP32 z modułem 4G (SIM7000E) i GPS. Umożliwia jednoczesne użycie sieci komórkowej i odbioru satelitarnego (LTE, NB-IoT, GNSS).
-
Moduły SIM800/SIM900: klasyka na Arduino – prosty układ 2G. Chociaż sieci 2G wycofywane są w Polsce, to wciąż popularny w prostych projektach SMS-owych.
-
Nakładki GSM dla Arduino: np. SIM868 Shield, który oprócz GSM obsługuje również GNSS (GPS/GLONASS) i GPRS. Warto wymienić DFRobot Shield GSM/LTE/GPRS/GPS, zawierający moduł 4G i GPS na jednej płytce.
FAQ
-
Co to jest moduł GSM? To radiowy modem pozwalający urządzeniu (Arduino, Raspberry Pi) łączyć się z siecią komórkową. Umożliwia wysyłanie SMS, nawiązywanie połączeń głosowych oraz transmisję danych (GPRS/LTE).
-
Czym różni się moduł GSM od GPS? Moduł GSM to narzędzie komunikacji bezprzewodowej z siecią komórkową (telefonia), natomiast GPS/GNSS odbiera sygnały satelitarne do lokalizacji. Niektóre nowoczesne moduły łączą obie funkcje (np. SIM7000E).
-
Jakie sieci obsługuje moduł GSM? Wiele modułów obsługuje 2G (GSM/GPRS/EDGE), 3G (UMTS/HSPA) i 4G/LTE (Cat-1, Cat-M1). Coraz popularniejsze są NB-IoT (dedykowane dla IoT) czy M2M. Przy wyborze należy upewnić się, że dany standard jest jeszcze dostępny od operatorów.
-
Czy potrzebuję karty SIM? Tak. Podobnie jak telefon, moduł GSM wymaga włożenia karty SIM (z pakietem komórkowym), aby nawiązywać połączenia lub wysyłać dane. Niektóre moduły mogą działać z kartą microSIM lub nanoSIM, a nakładki często zawierają czytnik karty.
-
Co to są komendy AT? To tekstowe polecenia wysyłane przez port szeregowy do modułu GSM. Pozwalają uruchamiać wszystkie funkcje modemu:
ATD123456789;
wybierze numer telefonu,AT+CMGS="12345"
wyśle SMS,AT+HTTPGET
pobierze stronę internetową. Zazwyczaj Arduino wysyła je w kodzie. -
Czy moduł GSM wysyła SMS-y? Tak, obsługuje wysyłanie i odbiór SMS. Funkcję tę wykorzystuje się np. do alarmów („wysyłam Ci SMS o wykryciu ruchu”). Należy uważać na koszty wysyłki SMS-ów (potrzebny plan taryfowy lub prepaid).
-
Czy przez moduł GSM można sterować urządzeniem? Owszem – często wysyła się SMS z komendą lub łączy z urządzeniem (np. HTTP POST) i w ten sposób zdalnie włącza/wyłącza obwody. Ważne jest, aby program obsługiwał odbiór danych i odpowiednio reagował.
-
Jakie napięcie zasilania stosuje się w modułach GSM? Najczęściej 3.7–4.2V (zasilanie Li-Ion) lub 5V. Podczas transmisji pobierają znaczny prąd (nawet 2A), więc wymagane jest stabilne zasilanie, np. z akumulatora lub przetwornicy z odpowiednią rezerwą prądową.