NFC -lukk - kui trükkplaat on ka nupud, antenn ja muud : 7 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Selles juhendis saate võtta ühe kahest asjast. Võite järgida ja luua oma kombinatsioon numbriklahvistikust ja NFC -lugejast. Skeem on siin. PCB paigutus on siin. Leiate vajalike osade tellimiseks materjalide arve. Esitasin mikrokontrolleri programmeerimise koodi. Seal on kõik, mida vajate selle projekti kopeerimiseks või laiendamiseks.

Kuid ma kahtlustan, et enamik lugejaid saavad suurema tõenäosusega lihtsalt inspiratsiooni selle mõnest aspektist. See juhend näitab teile, et trükkplaat on rohkem kui lihtsalt viis komponentide ühendamiseks. Sellel väikesel klaaskiust ja vasest ristkülikul on palju muid kasutusvõimalusi - samal ajal jätkates oma peamist tööd elektriühenduste tegemisel. Esitan kõigepealt kõik need aspektid, enne kui need valmis projektiks kokku võtan. Loodan, et naudite reisi ja otsustate kasutada ühte või kahte neist trikkidest omaenda projektis!

Samm: protsess

Nii mõnigi projekt läbib sama trajektoori teel "valmis" ja nii mõnigi komistab vahetult enne viimast takistust.

Prototüüp

Esiteks prototüüp. Teil on idee ja sahtlist tuleb välja teie mikrokontrolleri arendusplaat. Paljude jaoks on see Arduino, kuid ma olen kõige õnnelikum TI MSP430 16-bitise väikese võimsusega mikrokontrollerite rea üle. Ükskõik, milline on teie valik, on tavaliselt abiks arenduslaud. See tähendab, et te ei pea alustama oma PCB valmistamisega ning saate katsetada teooriaid ja võimalikke välisseadmeid. Sageli on olemas Booster Pack / Shield / Hat - või mis iganes kummaline nimi tütarlauale, mille tootja on välja mõelnud. Ükski kasutus pole leivaplaadile ega hulkuvatele juhtmetele võõras.

Näete, et siin olen kasutanud TI CapTIvate arenduskomplekti ja TRF7970A NFC võimenduskomplekti, et tõestada, et kontseptsioon tõenäoliselt töötab.

Samuti saate mõne tõendi kontseptsioonikoodist. See võib olla segane. See võib tugineda allalaaditud teekidele, mis aitavad teil sinna jõuda. Mina isiklikult kipun seda pisut ebatäiuslikuks jätma, sest tean, et mul on need nädalad ees ootamas PCBde saabumist. Siis saan selle korda teha.

Kujundus

Edasi tuleb disain. Käivitage oma lemmik PCB disainitarkvara. Minu puhul on see Kotkas. Ideest täiuslikkuseni jõudmiseks kulub üllatavalt palju aega ja siin peitubki meie seiklus! Järgmised sammud aitavad teil sellest maksimumi võtta.

Teie PCB -d oodates

Võite söövitada oma või kiirustada, kuid enamik meist tellib Hiinas asuvast laudamajast ja ootab paar nädalat. Nüüd on aeg selle koodi juurde tagasi pöörduda. See ei tee ennast korda!

Kokkupanek ja silumine

Võtke jootekolb või röster ahi välja. Siis saate näha, kas see töötab ootuspäraselt. Võib -olla mine 2 sammu tagasi. Võibolla mitte.

Korpus ja esipaneel

Nii et teie trükkplaat näeb välja professionaalne. Nüüd on vaja korpust ja esipaneeli. Võib -olla prindite midagi 3D -vormingus. Tundub OK-ish, kuid see ei esinda päris ilusa PCB peenust. Siin on see juhend tõesti abiks!

Samm: teie PCB esipaneelina

Soldermask oli varem lihtsalt roheline. Siiditrükk oli pigem funktsionaalne kui dekoratiivne. PCB oli midagi, mis oli peidetud ja ainult meiepoolsed geekid oleksid sellest huvitatud. No mitte enam!

Paljud laudamajad võimaldavad teil valida laia värvivaliku hulgast. Siiditrükikvaliteet on palju paranenud. Funktsed kujundid ja väljalõiked on lubatud. Miks siis mitte seda võimalust ära kasutada? Kui loote trükkplaadi hoolikalt, saab laudamaja teie esipaneelid teie eest valmistada!

Minu näites olen paigutanud kõik komponendid ühele küljele ja veendunud, et teine külg näeks piisavalt hea välja, et olla minu seadme esikülg. Sa ei pea seda tegema. Võib -olla soovite, et ilu ja ajud oleksid eraldi tahvlitel. See on sinu teha.

Olen isegi näinud mitmeid PCBsid, mis on kokku joodetud, et moodustada kogu ümbris, kuid see on ebatavaline. Kui arvate, et saate sellega hakkama - miks mitte!

Minu tahvel on üsna lihtne - lihtsalt mõni puhas valge siiditrükk musta joodamaski kohal. See sobis minu välimusega. Siiditrükki, joodamaski ja vaske erinevatel viisidel kombineerides on võimalik saada üsna erinevaid värve ja toone. Jätan teid Google'i "PCB art" juurde ja näete mõnda hämmastavat loomingut, mida teised inimesed on välja pakkunud! Kuigi need on muljetavaldavad, ei pruugi kõik esipaneeliks sobida.

3. samm: teie PCB nuppudena

Võib -olla olete märganud, et siiditrükitud numbrid näevad välja nagu numbriklaviatuur ja see on sellepärast. Täpsemalt öeldes on need mahtuvuslikud puutetundlikud nupud. Kui te lähete seda teed, siis soovite tõenäoliselt mikrokontrollerit, mis toetab mahtuvuslikku puudutust, kuigi kui soovite, on teil võimalik ka ise mahtuvuslikku puutetundlikkust "rullida".

Kõik mahtuvuslikud puutetundlikud nupud koosnevad mõnest PCB jäljest, mis on paigutatud nii, et neil oleks tuvastatav mahtuvus kas maapinnale (tuntud kui isemahtuvus) või mõnele teisele jäljele (tuntud kui vastastikune mahtuvus).

Alustasin oma disaini järgides TI CapTIvate juhendit nende seadme MSP430FR2633 jaoks, kuid kui kasutate mõnda muud mikrokontrollerit, tasub ilmselt vaadata tootja pakutud juhendeid ja viiteid. Pakutakse mitte ainult trükkplaadi paigutuse juhendit, vaid on olemas isegi CapTIvate'i disainikeskus, mis loob teie riistvarale sobiva malli koodi.

Märkate, et nupu põhiolemus on vaid kaks vaskeringi üksteise lähedal. Sõrme lähedale toomine vähendab nende vahelist mahtuvust. MSP430 kasutab selle kondensaatori laadimiseks konstantset vooluallikat ja mõõdab, kui kiiresti selle pinge muutub. CapTIvate teek lihtsustab selle muutmist tuvastatud nupuvajutusteks.

Kavandasin Eagle'is kohandatud osa, et lihtsustada kaheteistkümne nupu lisamist ja kasutada neid tulevastes projektides.

Samm: teie trükkplaat LED -hajutina

Teie seas olevad kotkasilmad võisid märgata väikest ümmargust plaastrit, kus must joodamask on PCB mõlemalt küljelt puudu. Nagu peaaegu iga elektroonilise disaini puhul, vajasin kasutaja jaoks visuaalset tagasisidet. Ma kasutasin RGB LED -i ja mul oli selleks paar võimalust.

• Ma võiksin kasutada läbivavaga LED-i ja lõigata selle jaoks auk läbi. Ma pole kindel, kuidas seda ilma teise trükkplaadita ühendada.
• Ma võiksin kasutada pinnale paigaldatavat LED -i. Siis oleks mul mõned jäljed ja LED segaks mu esipaneeli.
• Ma võiksin kasutada tagurpidi paigaldatavat LED-i.

Mõnel teist võib tekkida küsimus, mis on tagurpidi paigaldatav LED. See on "tagurpidi" pinnale paigaldatav LED, mis paistab tagasi PCB -le, millele see on paigaldatud. Mida?! Miks sa seda teeksid? Noh, see eemaldab selle teiselt poolt PCB -d. Enamikul disainilahendustel on PCB -s veel auk, et see LED läbi paistaks, kuid otsustasin lihtsalt eemaldada vask ja joodimask ning vaadata, kas trükkplaatide materjal on piisavalt läbipaistev, et valgusdiood läbi paistaks. Spoileri hoiatus - see oli! Olen kindel, et selle asemel oleks auk veidi heledam, kuid see on piisavalt lihtne, et oleks nähtav päikesevalguses läbi 1,6 mm FR4. See on ka kenasti hajutatud.

See vajas küll kohandatud osa, mis kujundas selle Eagle'iks, et selle all poleks vaske ega joodamaski, kuid selleks kulus vaid paar ringi mõlemal küljel olevatel piirangute ja hoidmise kihtidel. Selle kohandatud osa leiate lisatud Eagle'i raamatukogust.

Samm: teie trükkplaat antennina

PCB jälje kasutamine antennina pole midagi uut. Minu kasutusel oleval NFC võimenduskomplektil on üks. Enamik kaubanduslikke NFC lugejaid, mida leiate, kasutavad neid. Üks probleem, mille leidsin, on see, et need on häälestatud sobima kõige tavalisemate NFC -siltide vormingutega - kaartide ja võtmehoidjatega. Olen piisavalt nipsakas, et mulle pihustataks väike NFC -silt. Üksikasjad on siin, kui te pole nipsakas. Olen teinud ka eelmise projekti, kasutades antennina traadist haavatud induktiivpooli. Selle projekti jaoks tahtsin näha, kas on võimalik luua PCB -antenn, mis oleks kenasti sobitatud pisikese implanteeritud sildiga.

Esiteks otsustasin luua PCB jälje, mis on füüsiliselt väiksem kui need, mida tavaliselt näete. Induktiivsus on antenni häälestamisel oluline, nii et ma kasutan veebipõhist PCB induktiivkalkulaatorit ja eesmärk oli, et umbes 1μH oleks umbes sama kui varem kasutatud traat. Ma kasutasin TI L_Calculate'i ja see ütles mulle, et 7 pööret keskmise suurusega 9 mm x 6,5 mm ja jäljelaiusega 0,1524 peaks olema 950 nH. Piisavalt lähedal.

Kui sain trükkplaadid tagasi, mõõtis see 0,627μH - takistusega 0,867Ω. On aeg välja mõelda, milline sobiv võrk välja peaks nägema, et TRF7970A näeks 50Ω. Antennide sobitamine on omaette teema, nii et ma ei hakka sellesse nüüd süvenema, kuid kui olete huvitatud, käsitlesin, kuidas antenni häälestada, ilma et oleks vaja siin kallist VNA -d.

Piisab, kui öelda, et teie PCB-d saab kasutada nullkulu antenni loomiseks, olgu see siis induktiivne mähis RFID-le (mitte rangelt antenn) või WiFi, ZigBee, Sub-1Ghz jne. Soovitan veel kord kui vajate seda, alustage mis tahes kasutatava seadme disainimärkmetest. Tootja soovib, et ostate nende komponendid, nii et need on nende kasutamisel suureks abiks.

Samm: teie trükkplaat silumispäisena

Niipea, kui lisate oma projektile mikrokontrolleri, on teil küsimus, kuidas oma kood sinna sisestada. Sageli on teil kena madala profiiliga trükkplaat, mille peal on jäme tihvtiga päis. Sageli on need ka aukudega versioonid, nii et teie armas puhas trükkplaat on mõlemalt poolt mõjutatud. Ilmselgelt, kuna ma tahtsin, et üks külg oleks minu esipaneel, auk läbi. Pinnakinnitusega tihvtide päised võivad jälgi koorida - eriti kui ühendate ja katkestate tõenäoliselt paar korda.

Õnneks on olemas alternatiiv - pogo tihvtid. Need vedruga tihvtid loovad teie plaadiga kena elektrilise kontakti. See ei pruugi olla püsiva ühenduse jaoks piisavalt vaikne, kuid kindlasti programmeerimiseks. Olen näinud pogo -tihvte, mida kasutatakse koos kohandatud jigiga nii programmeerimiseks kui ka tootmisplaadi testimiseks. Olen isegi näinud, et nad on väga koduse programmeerija välimuse jaoks riidepuule kinni jäänud. Siiski kasutasin kaubanduslikku toodet, mis on saadaval paljudele mikrokontrollerite perekondadele - Tag Connect. See nõuab teie plaadil mõnda väikest joondusava, nii et see ei pruugi olla täiuslik, kui vajate veekindlat esipaneeli, kuid otsustasin, et see sobib selle projekti jaoks.

Vaja on ainult trükkplaadi jalajälge ja oletegi valmis! Avad on laudmaja ja võib -olla isegi koduse söövitamise nõuete piires.

Samm: viimistletud trükkplaat

Niisiis, pärast kõigi nende PCB ideede kaasamist ühte projekti - siin on lõpptulemus. See reageerib kas õigele NFC -sildile või sisestuskoodile ja avab ukse. Uksejuhtimine on eraldi, kuna see käivitab paar erinevat ust paaril erineval viisil. Minu maja uks saab elektromagnetilise lukustuse, umbes nii, nagu leiaksite sisesüsteemiga kortermajast.

Olen lohesurfar nii tihti ookeanist ja alati on keeruline teada, mida oma võtmetega teha. Kui NFC -silt on käes, on mul alati võti kaasas! Minu kaubiku jaoks ühendub see kesklukustussüsteemiga.

Kui teil on uks, siis võiksite valida sobiva viisi selle avamiseks või avamiseks.

Selles GitHubi hoidlas leiate kõik, mida vajate selle projekti kopeerimiseks (või kohandamiseks).

Loodan, et teile meeldis selle projekti kohta lugeda ja see on inspireerinud teid mõnda ideed oma PCB -desse lisama. Kui soovite, andke mulle sellest allpool kommentaarides teada. Palun vaadake ka PCB -võistluse töid ja hääletage selle järgi, mis on teie arvates parim. Loodan, et see on minu oma, kuid olen kindel, et seal on ka palju muid häid sissekandeid.

PCB -võistluse teine koht