NFC Lock - Kur një PCB është gjithashtu butona, antena dhe më shumë : 7 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:20

Ju mund të merrni një nga dy gjërat nga ky Udhëzues. Ju mund të ndiqni dhe të krijoni kombinimin tuaj të një tastiere numerike dhe një lexuesi NFC. Skema është këtu. Paraqitja e PCB -së është këtu. Ju do të gjeni një faturë të materialeve për ju për të porositur pjesët që ju nevojiten. Kam dhënë kodin për programimin e mikrokontrolluesit. Ka gjithçka që ju nevojitet për të kopjuar ose zgjeruar këtë projekt.

Sidoqoftë, unë dyshoj se shumica e lexuesve kanë më shumë gjasa të marrin frymëzim nga disa aspekte të tij. Ky udhëzues ju tregon se PCB është më shumë se vetëm një mënyrë për të lidhur elementët së bashku. Ai drejtkëndësh i vogël prej tekstil me fije qelqi dhe bakri ka shumë përdorime të tjera - ndërkohë që ende merr përsipër punën e tij kryesore për të bërë lidhje elektrike. Unë do t'i paraqes të gjitha këto aspekte së pari para se t'i bashkoj ato në një projekt të përfunduar. Shpresoj se ju pëlqen udhëtimi dhe mund të vendosni të përdorni një ose dy nga këto truke në një projekt tuajin!

Hapi 1: Procesi

Kështu që shumë projekte marrin të njëjtën trajektore në rrugën drejt "përfundimit" dhe kaq shumë ngecin para pengesës përfundimtare.

Prototipi

Së pari është prototipi. Ju keni një ide dhe nga sirtari del bordi juaj i zhvillimit mikrokontrollues. Për shumë njerëz ky do të jetë një Arduino, por unë jam më i lumtur rreth linjës MSP430 të TI të mikrokontrolluesve me fuqi të ulët 16-bit. Cilado qoftë zgjedhja juaj, zakonisht ekziston një bord zhvillimi që ju ndihmon. Kjo do të thotë që ju nuk duhet të filloni me bërjen e PCB -së tuaj dhe mund të provoni teoritë dhe pajisjet periferike të mundshme. Shpesh ka një Paketë Booster / Mburojë / Kapelë - ose çfarëdo emri të çuditshëm për një bord vajzë që prodhuesi ka dalë. Asnjë përdorim nuk është i huaj për një dërrasë buke ose tela të humbur.

Ju mund të shihni që këtu kam përdorur çantën e zhvillimit të TI CapTIvate dhe paketën TRF7970A NFC Booster për të provuar se koncepti ka të ngjarë të funksionojë.

Ju gjithashtu do të rrëzoni disa prova të kodit të konceptit. Mund të jetë e çrregullt. Mund të mbështetet në bibliotekat e shkarkuara që ju bëjnë pjesë të rrugës atje. Personalisht, unë prirem ta lë pak të papërsosur sepse e di që kam ato javë përpara duke pritur që PCB -të të mbërrijnë. Atëherë mund ta rregulloj.

Dizajni

Më pas vjen dizajni. Ndezni programin tuaj të preferuar të dizajnit PCB. Në rastin tim është Shqiponja. Duhet një kohë surprizuese për të shkuar nga ideja në përsosmëri, dhe ja ku qëndron aventura jonë! Hapat e ardhshëm do t'ju ndihmojnë të përfitoni sa më shumë nga kjo.

Duke pritur për PCB -të tuaja

Ju mund të gdhendni vetë ose t'i bëni ato me nxitim, por shumica prej nesh do të porosisin nga një shtëpi bordi në Kinë dhe do të presin disa javë. Tani është koha për t'u kthyer në atë kod. Nuk do të rregullohet vetë!

Asambleja dhe korrigjimi

Nxirrni furrën e saldimit ose furrën e thotë dolli. Pastaj mund të shihni nëse funksionon siç pritej. Ndoshta kthehu 2 hapa mbrapa. Ndoshta jo.

Rrethimi dhe paneli i përparmë

Pra, PCB juaj duket profesionale. Tani ajo ka nevojë për një rrethim dhe panel të përparmë. Ndoshta do të printoni diçka 3D. Duket në rregull, por nuk përfaqëson plotësisht finesën e PCB-së bukur brenda. Epo, ja ku do të ndihmojë ky udhëzues!

Hapi 2: PCB -ja juaj si paneli i përparmë

Maska e saldës ishte thjesht e gjelbër. Ekrani i mëndafshit ishte më shumë funksional sesa dekorativ. Një PCB ishte diçka që ishte fshehur larg dhe vetëm xhevahirët si ne do të ishin të interesuar ta shihnin atë. Epo, jo më!

Shumë shtëpi bordi tani ju lejojnë të zgjidhni nga një gamë e gjerë ngjyrash. Cilësia e ekranit të mëndafshit është përmirësuar shumë. Format dhe prerjet qesharake lejohen. Pra, pse të mos përfitoni nga kjo? Nëse e krijoni PCB me kujdes, atëherë një shtëpi bordi mund të bëjë panelet tuaja të përparme për ju!

Në shembullin tim, unë i kam vendosur të gjithë përbërësit në njërën anë dhe jam siguruar që ana tjetër të duket mjaft mirë për të qenë pjesa e përparme e pajisjes sime. Ju nuk keni pse ta bëni këtë. Ndoshta ju doni të keni bukurinë dhe trurin në dërrasa të veçanta. Varet nga ju.

Unë madje kam parë një numër të PCB -ve të bashkuar së bashku për të formuar të gjithë rrethimin, por kjo është e pazakontë. Nëse mendoni se mund ta bëni - pse jo!

Tabela ime është mjaft e thjeshtë - vetëm një ekran mëndafshi i pastër i bardhë mbi një maskë saldimi të zezë. I përshtatej pamjes që kisha pas. Isshtë e mundur të marrësh një gamë mjaft të madhe të ngjyrave dhe hijeve duke kombinuar ekranin e mëndafshit, maskën e saldimit dhe bakrin në mënyra të ndryshme. Unë do t'ju lë në Google "PCB art" dhe do të shihni disa nga krijimet e mahnitshme që njerëzit e tjerë kanë dalë! Edhe pse janë mbresëlënëse, ndoshta jo të gjithë janë të përshtatshëm për një panel të përparmë.

Hapi 3: PCB -ja juaj si butona

Ju mund të keni vënë re se numrat e ekranit të mëndafshit duken shumë si një tastierë numerike dhe kjo sepse ato janë. Për të qenë të saktë ata janë butona prekës me kapacitet. Nëse jeni duke shkuar në këtë rrugë, atëherë me siguri do të dëshironi një mikrokontrollues që mbështet prekjen kondensuese, megjithëse është e mundur të "rrotulloni" sensorin prekës kapacitiv nëse dëshironi vërtet.

Të gjithë butonat prekës me kapacitet përbëhen nga disa gjurmë të PCB që vendosen të kenë një kapacitet të zbulueshëm ose në tokë (i njohur si vetë-kapaciteti) ose në një gjurmë tjetër (i njohur si kapaciteti reciprok).

Fillova modelimin tim duke ndjekur udhëzuesin CapTIvate të TI -së për pajisjen e tyre MSP430FR2633, por nëse përdorni një mikrokontrollues tjetër, ndoshta ia vlen të shikoni udhëzuesit dhe modelet referuese të ofruara nga prodhuesi. Jo vetëm që ofrohet një udhëzues për paraqitjen e PCB, por ekziston edhe Qendra e Dizajnit CapTIvate që do të gjenerojë një kod shabllon që përputhet me pajisjen tuaj.

Ju do të vini re se thelbi i butonit është vetëm dy rrathë bakri mjaft pranë njëri -tjetrit. Afrimi i gishtit zvogëlon kapacitetin midis tyre. MSP430 përdor një burim konstant të rrymës për të ngarkuar këtë kondensator dhe mat se sa shpejt ndryshon tensioni në të. Biblioteka CapTIvate thjeshton shndërrimin e kësaj në shtypje të butonave të zbuluar.

Kam krijuar një pjesë të personalizuar në Eagle për të thjeshtuar shtimin e dymbëdhjetë prej këtyre butonave dhe në mënyrë që t'i përdor ato në projektet e ardhshme.

Hapi 4: PCB juaj si një shpërndarës LED

Me syrin e shqiponjës mes jush mund të keni vënë re copëzën e vogël rrethore ku maska e zezë e zhdukur mungon nga të dy anët e PCB. Ashtu si me pothuajse çdo dizajn elektronik, më duheshin disa reagime vizuale për përdoruesit. Unë shkova me një LED RGB dhe kisha disa mundësi për këtë.

• Unë mund të përdor një LED përmes vrimës dhe të pres një vrimë që ajo të depërtojë. Nuk jam i sigurt se si do ta lidhja pa një PCB tjetër.
• Unë mund të përdor një LED të montimit në sipërfaqe. Pastaj do të kisha disa gjurmë dhe një LED që do të prishte panelin tim të përparmë të rregullt.
• Unë mund të përdor një LED të montimit të kundërt.

Disa prej jush mund të pyesin se çfarë është një LED i kundërt i montimit. Pra, është një LED me sipërfaqe "me kokë poshtë" që shkëlqen përsëri në PCB në të cilën është montuar. Çfarë?! Pse do ta bënit këtë? Epo, e merr atë nga rruga në anën tjetër të PCB. Shumica e modeleve do të kenë akoma një vrimë në PCB që kjo LED të shkëlqejë, por unë vendosa vetëm të heq bakrin dhe maskën e shitur dhe të shoh nëse materiali PCB ishte mjaft i tejdukshëm që LED të shkëlqejë. Spoiler alert - ishte! Unë jam i sigurt se do të ishte pak më e ndritshme me një vrimë në vend, por është mjaft e lehtë që të jetë e dukshme në rrezet e diellit përmes 1.6mm FR4. Nicshtë gjithashtu e shpërndarë bukur.

Ajo kishte nevojë për një pjesë të personalizuar të krijuar nga Eagle për të siguruar që nuk kishte bakër ose maskë ngjitëse poshtë saj, por e gjithë kjo u desh ishte disa qarqe në shtresat Restrict dhe Keepout në të dy anët. Këtë pjesë të personalizuar do ta gjeni në bibliotekën Eagle të bashkangjitur.

Hapi 5: PCB -ja juaj si një antenë

Përdorimi i një gjurme PCB si antenë nuk është asgjë e re. Pakoja NFC Booster që kam përdorur ka një të tillë. Shumica e lexuesve komercial NFC që do të gjeni i përdorin ato. Një çështje që kam gjetur është se këto janë të akorduara për t'iu përshtatur formateve më të zakonshme të etiketave NFC - kartave dhe tastierave. Unë jam mjaft xheloz për të më vënë një etiketë të vogël NFC në dorën time. Detajet janë këtu nëse nuk jeni të ngathët. Unë gjithashtu kam bërë një projekt të mëparshëm duke përdorur një induktor të plagës me tel si antenë. Për këtë projekt doja të shihja nëse ishte e mundur të krijoja një antenë PCB që përputhej bukur me një etiketë të vogël të ngulitur.

Së pari vendosa të krijoj një gjurmë PCB që është fizikisht më e vogël se ato që normalisht do të shihni. Induktiviteti është i rëndësishëm kur akordoni antenën, kështu që unë përdor një llogaritës të induktorit të PCB -së në internet dhe synoj që rreth 1μH të jetë afërsisht i njëjtë me atë të telit që kam përdorur më parë. Kam përdorur L_Calculate të TI dhe kjo më tha se 7 kthesa në një madhësi mesatare prej 9mm x 6.5mm me një gjerësi gjurmë prej 0.1524 duhet të jenë 950nH. Mjaft afër.

Kur i ktheva PCB -të, ajo mati 0.627μH - me një rezistencë prej 0.867Ω. Timeshtë koha për të kuptuar se si duhet të duket rrjeti që përputhet në mënyrë që TRF7970A të shohë 50Ω. Përputhja e antenave është një temë e tërë më vete, kështu që unë nuk do të tërhiqem në këtë tani, por nëse jeni të interesuar kam mbuluar se si të akordoni një antenë pa pasur nevojë për një VNA të shtrenjtë këtu.

Mjafton të thuhet se PCB-ja juaj mund të përdoret për të krijuar një antenë me kosto zero nëse është një spirale induktive për RFID (jo rreptësisht një antenë) ose për WiFi, ZigBee, Sub-1Ghz, etj. Edhe një herë, unë do të sugjeroja që nëse keni nevojë për një, filloni nga shënimet e projektimit për çfarëdo pajisje që përdorni. Prodhuesi dëshiron që ju të blini përbërësit e tyre, kështu që ato janë një ndihmë e madhe kur bëhet fjalë për përdorimin e tyre.

Hapi 6: PCB -ja juaj si një titull korrigjimi

Sapo të shtoni një mikrokontrollues në projektin tuaj, ju keni çështjen se si ta futni kodin tuaj në të. Shpesh, PCB -ja e bukur e profilit të ulët përfundon me një kokë të trashë në të. Shpesh këto janë edhe përmes versioneve të vrimave, kështu që PCB -ja juaj e bukur dhe e pastër është prekur nga të dyja anët. Natyrisht siç doja që njëra anë të ishte paneli im i përparmë, përmes vrimës si jashtë. Kokat e kunjave të sipërfaqes mund të rrezikojnë të heqin gjurmët tuaja - veçanërisht nëse ka të ngjarë të lidheni dhe shkëputeni disa herë.

Për fat ka një alternativë - kunjat pogo. Këto kunja të ngarkuara me pranverë bëjnë një kontakt të mirë elektrik me tabelën tuaj. Mund të mos jetë mjaft e qetë për një lidhje të përhershme, por sigurisht që është për programim. Kam parë kunja pogo të përdorura me një bashkim me porosi si për programim ashtu edhe për testimin e një bordi prodhimi. Unë madje i kam parë të mbërthyer në një kunj rrobash për një pamje programuesi shumë të bërë në shtëpi. Sidoqoftë, unë përdor një produkt komercial që është i disponueshëm për shumë familje të mikrokontrolluesve - Tag Connect. Ajo kërkon disa vrima të vogla të shtrirjes në tabelën tuaj, kështu që mund të mos jetë perfekte nëse keni nevojë për një panel të përparmë të papërshkueshëm nga uji, por vendosa që do të ishte mirë për këtë projekt.

E tëra që kërkohet është një gjurmë PCB dhe ju jeni gati! Vrimat janë mirë brenda kërkesës së një shtëpie bordi dhe ndoshta edhe gdhendje në shtëpi.

Hapi 7: PCB e përfunduar

Pra, pasi të keni përfshirë të gjitha këto ide PCB në një projekt - këtu është rezultati përfundimtar. Ai i përgjigjet ose etiketës së saktë NFC ose kodit të hyrjes dhe hap derën. Funksionimi i derës është i veçantë sepse kjo do të funksionojë disa dyer të ndryshme në disa mënyra të ndryshme. Dera e shtëpisë sime do të jetë një lëshim elektromagnetik, aq sa do të gjeni në një bllok apartamentesh me një sistem intercom.

Unë jam një kitesurfer aq shpesh e gjej veten në oqean dhe është gjithmonë e ndërlikuar të dish se çfarë të bësh me çelësat e tu. Me një etiketë NFC në dorën time kam gjithmonë çelësin me vete! Për furgonin tim do të lidhet me sistemin e kyçjes qendrore.

Për derën tuaj ju mund të dëshironi të zgjidhni një mënyrë të përshtatshme për ta hapur ose zhbllokuar atë.

Do të gjeni gjithçka që ju nevojitet për të përsëritur (ose përshtatur) këtë projekt në këtë depo GitHub.https://github.com/FredMurphy/LockNFC

Shpresoj se ju ka pëlqyer leximi për këtë projekt dhe që ju ka frymëzuar që të përfshini disa nga idetë në PCB -të tuaja. Nëse e bëni këtë, ju lutem më tregoni në komentet më poshtë. Ju lutemi hidhini një sy shënimeve në konkursin PCB dhe votoni për atë që mendoni se është më e mira. Shpresoj se do të jetë e imja, por jam i sigurt se ka edhe shumë hyrje të tjera të mira atje.

Vendi i dytë në Konkursin PCB