NFC საკეტი - როდესაც PCB ასევე არის ღილაკები, ანტენა და სხვა : 7 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

თქვენ შეგიძლიათ აიღოთ ორიდან ერთი რამ ამ ინსტრუქციიდან. თქვენ შეგიძლიათ მიყევით და შექმნათ თქვენი საკუთარი კომბინაცია რიცხვითი კლავიატურისა და NFC მკითხველისთვის. სქემა აქ არის. PCB განლაგება აქ არის. თქვენ ნახავთ მასალებს, რათა შეუკვეთოთ საჭირო ნაწილები. მე მივაწოდე მიკროკონტროლერის პროგრამირების კოდი. არის ყველაფერი რაც თქვენ გჭირდებათ ამ პროექტის კოპირებისთვის ან გაფართოებისთვის.

თუმცა, მე ეჭვი მაქვს, რომ მკითხველთა უმეტესობა უფრო მეტად შთააგონებს მის ზოგიერთ ასპექტს. ეს ინსტრუქცია გიჩვენებთ, რომ PCB უფრო მეტია, ვიდრე უბრალოდ კომპონენტების ერთმანეთთან შეერთების საშუალება. ბოჭკოვანი მინისა და სპილენძის ამ პატარა ოთხკუთხედს უამრავი სხვა დანიშნულება აქვს - მაშინ როდესაც ის ასრულებს თავის ძირითად საქმეს ელექტრო კავშირების დამყარებას. მე წარმოვადგენ ყველა ამ ასპექტს, სანამ მათ ერთად შევიყვან დასრულებულ პროექტში. ვიმედოვნებ, რომ მოგეწონებათ მოგზაურობა და თქვენ გადაწყვეტთ გამოიყენოთ ერთი ან ორი ასეთი ხრიკი თქვენს პროექტში!

ნაბიჯი 1: პროცესი

ამდენი პროექტი ერთიდაიგივე ტრაექტორიას ატარებს "დასრულების" გზაზე და ამდენივე დაბრკოლება უშუალოდ საბოლოო დაბრკოლებამდე.

პროტოტიპი

პირველი არის პროტოტიპი. თქვენ გაქვთ იდეა და უჯრიდან გამოდის თქვენი მიკროკონტროლერის განვითარების დაფა. ბევრისთვის ეს იქნება Arduino, მაგრამ მე ყველაზე ბედნიერი ვარ TI– ს MSP430 ხაზის 16 ბიტიანი დაბალი სიმძლავრის მიკროკონტროლერების გარშემო. როგორიც არ უნდა იყოს თქვენი არჩევანი, ჩვეულებრივ არის განვითარების დაფა, რომელიც გეხმარებათ. ეს ნიშნავს, რომ თქვენ არ გჭირდებათ დაიწყოთ თქვენი საკუთარი PCB და შეგიძლიათ შეამოწმოთ თეორიები და პოტენციური პერიფერიული მოწყობილობები. ხშირად არის გამაძლიერებელი პაკეტი / ფარი / ქუდი - ან ნებისმიერი უცნაური სახელი ქალიშვილის დაფისთვის, რომელსაც მწარმოებელი ამუშავებს. არცერთი გამოყენება უცხო არ არის პურის დაფაზე ან მაწანწალა მავთულზე.

თქვენ ხედავთ, რომ აქ მე გამოვიყენე TI's CapTIvate განვითარების ნაკრები და TRF7970A NFC გამაძლიერებელი პაკეტი იმის დასამტკიცებლად, რომ კონცეფცია სავარაუდოდ იმუშავებს.

თქვენ ასევე დააკაკუნებთ კონცეფციის კოდის მტკიცებულებას. შეიძლება არეული იყოს. ის შეიძლება დაეყრდნოს გადმოწერილ ბიბლიოთეკებს, რომლებიც გზას გიბიძგებთ. პირადად მე, როგორც წესი, ცოტა არასრულყოფილად ვტოვებ მას, რადგან ვიცი, რომ წინ მაქვს ის კვირა და ველოდები PCB– ების ჩამოსვლას. შემიძლია ამის მოწესრიგება მაშინ.

Დიზაინი

შემდეგ მოდის დიზაინი. გაუშვით თქვენი საყვარელი PCB დიზაინის პროგრამა. ჩემს შემთხვევაში ეს არწივია. იდეიდან სრულყოფილებამდე გადასასვლელად გასაკვირი დროა საჭირო და აქ არის ჩვენი თავგადასავალი! მომდევნო ნაბიჯები დაგეხმარებათ მიიღოთ მაქსიმუმი აქედან.

ველოდები თქვენს PCB- ებს

თქვენ შეგიძლიათ დაამსხვრიოთ საკუთარი ხელით ან გააკეთოთ ისინი ნაჩქარევად, მაგრამ ჩვენგან უმეტესობა შეუკვეთებს ჩინეთში გამგეობის სახლს და დაელოდება რამდენიმე კვირას. ახლა დროა დავუბრუნდეთ ამ კოდს. თავისით არ დალაგდება!

შეკრება და გამართვა

ამოიღეთ გასაყიდი რკინა ან ტოსტერი ღუმელიდან. შემდეგ თქვენ ხედავთ მუშაობს თუ არა როგორც მოსალოდნელი იყო. ალბათ 2 საფეხურით დაბრუნდი უკან. შეიძლება არა.

დანართი და წინა პანელი

ასე რომ, თქვენი PCB გამოიყურება პროფესიონალურად. ახლა მას სჭირდება დანართი და წინა პანელი. იქნებ 3D რამეს დაბეჭდოთ. გარეგნულად კარგად გამოიყურება, მაგრამ ის არ წარმოადგენს მშვენიერი PCB- ის სინაზეს შიგნით. კარგი, აი, სად არის ეს სახელმძღვანელო ნამდვილად დაგეხმაროს!

ნაბიჯი 2: თქვენი PCB, როგორც წინა პანელი

Soldermask იყო მხოლოდ მწვანე. აბრეშუმის ეკრანი უფრო ფუნქციონალური იყო ვიდრე დეკორატიული. PCB იყო რაღაც, რაც გადამალული იყო და მხოლოდ ჩვენნაირი გიკები დაინტერესდებოდნენ მისი ხილვით. ისე, აღარ!

ბევრი გამგეობის სახლი ახლა საშუალებას გაძლევთ აირჩიოთ ფართო სპექტრიდან. აბრეშუმის ეკრანის ხარისხი მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა. დასაშვებია სახალისო ფორმები და გაჭრა. მაშ, რატომ არ ისარგებლოთ ამით? თუ თქვენ ფრთხილად შექმნით PCB- ს, მაშინ გამგეობის სახლს შეუძლია შექმნას თქვენი წინა პანელები თქვენთვის!

ჩემს მაგალითში, მე ყველა კომპონენტი ერთ მხარეს მოვათავსე და დავრწმუნდი, რომ მეორე მხარე საკმაოდ კარგად გამოიყურებოდა, რომ ყოფილიყო ჩემი მოწყობილობის წინა მხარე. თქვენ არ გჭირდებათ ამის გაკეთება. იქნებ გსურთ გქონდეთ სილამაზე და ტვინი ცალკეულ დაფებზე. Ეს შენზეა დამოკიდებული.

მე კი მინახავს არაერთი PCB, რომელიც გაერთიანებულია მთელ გარსში, მაგრამ ეს უჩვეულოა. თუ ფიქრობთ, რომ ამის გაკეთება შეგიძლიათ - რატომ არა!

ჩემი დაფა საკმაოდ მარტივია - მხოლოდ სუფთა თეთრი აბრეშუმის ეკრანი შავ სოლდერმასკზე. ეს შეეფერებოდა იმ გარეგნობას, რომლის შემდეგაც ვიყავი. შესაძლებელია აბრეშუმის ეკრანის, სოლდერმასკისა და სპილენძის სხვადასხვა გზით შერწყმით ფერების და ჩრდილების საკმაოდ ფართო სპექტრის მიღება. მე დაგტოვებთ Google- ში "PCB art" და ვნახავ სხვა ადამიანების მიერ წარმოდგენილ საოცარ შემოქმედებას! მიუხედავად იმისა, რომ ისინი შთამბეჭდავია, შეიძლება ყველა არ იყოს შესაფერისი წინა პანელისთვის.

ნაბიჯი 3: თქვენი PCB როგორც ღილაკები

თქვენ ალბათ შეამჩნიეთ, რომ აბრეშუმის ეკრანზე გამოსახული რიცხვები ძალიან ჰგავს ციფრულ კლავიატურას და ეს იმიტომ ხდება, რომ ისინი არიან. უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, ისინი capacitive touch ღილაკები. თუ თქვენ მიდიხართ ამ მარშრუტზე, მაშინ ალბათ დაგჭირდებათ მიკროკონტროლერი, რომელიც მხარს უჭერს capacitive touch- ს, თუმცა თუ გსურთ, შეგიძლიათ "გააფართოვოთ საკუთარი" capacitive touch sensing.

ყველა ტევადი შეხების ღილაკი შედგება რამდენიმე PCB კვალისგან, რომლებიც მოთავსებულია შესამჩნევი ტევადობისთვის მიწასთან (ცნობილია როგორც თვითმმართველობის ტევადობა) ან სხვა კვალისთვის (ცნობილია როგორც ურთიერთდახმარების ტევადობა).

მე დავიწყე ჩემი დიზაინი TI– ს CapTIvate სახელმძღვანელოს მითითებით მათი MSP430FR2633 მოწყობილობისთვის, მაგრამ თუ თქვენ იყენებთ სხვა მიკროკონტროლერს, ალბათ ღირს მწარმოებლის მიერ მოწოდებული სახელმძღვანელოების და დიზაინის დიზაინის ნახვა. მოცემულია არა მხოლოდ PCB განლაგების სახელმძღვანელო, არამედ არსებობს CapTIvate დიზაინის ცენტრიც, რომელიც შექმნის შაბლონის კოდს, რომელიც შეესაბამება თქვენს ტექნიკას.

თქვენ შეამჩნევთ, რომ ღილაკის არსი სპილენძის მხოლოდ ორი წრეა ერთმანეთთან საკმაოდ ახლოს. თითის მიახლოვება ამცირებს მათ შორის ტევადობას. MSP430 იყენებს მუდმივ მიმდინარე წყაროს ამ კონდენსატორის დასატენად და ზომავს რამდენად სწრაფად იცვლება ძაბვა მასზე. CapTIvate ბიბლიოთეკა ამარტივებს ამ აღმოჩენილ ღილაკად დაჭერით.

მე შევქმენი Eagle– ის პერსონალური ნაწილი, რომ გაამარტივოს თორმეტი ამ ღილაკის დამატება და ისე, რომ შემეძლოს მათი გამოყენება მომავალ პროექტებში.

ნაბიჯი 4: თქვენი PCB როგორც LED დიფუზორი

თქვენ შორის თქვენ შეიძლება შენიშნოთ პატარა წრიული ნაჭერი, სადაც შავი სოლდერი ნიღაბი აკლია PCB- ს ორივე მხრიდან. როგორც თითქმის ნებისმიერი ელექტრონული დიზაინი, მეც დამჭირდა ვიზუალური კავშირი მომხმარებლისთვის. მე წავედი RGB LED– ით და მქონდა ამის რამდენიმე ვარიანტი.

• მე შემიძლია გამოვიყენო ხვრელიანი LED და გავჭრა ხვრელი, რომ ის შეაღწიოს. მე არ ვარ დარწმუნებული, როგორ შევაერთებ მას სხვა PCB– ს გარეშე.
• მე შემიძლია გამოვიყენო ზედაპირზე დამონტაჟებული LED. შემდეგ მე მქონდა კვალი და LED არევა ჩემს სისუფთავე წინა პანელზე.
• მე შემიძლია გამოვიყენო საპირისპირო დამონტაჟებული LED.

ზოგიერთ თქვენგანს შეიძლება აინტერესებდეს რა არის საპირისპირო სამონტაჟო LED. ეს არის "თავდაყირა" ზედაპირზე დამონტაჟებული LED, რომელიც ანათებს PCB- ზე, რომელზეც ის არის დამონტაჟებული. Რა?! რატომ გააკეთებ ამას? ისე, ის გამოდის PCB– ის მეორე მხარეს. უმეტეს დიზაინებს მაინც ექნებათ ხვრელი PCB– ში, რომ ეს შუქი ანათებდეს, მაგრამ მე გადავწყვიტე უბრალოდ ამომეღო სპილენძი და გამყიდველი ნიღაბი და ვნახო, იყო თუ არა PCB მასალა გამჭვირვალე იმდენად, რამდენადაც შუქდიოდური შუქი ანათებდა. სპოილერის გაფრთხილება - ეს იყო! დარწმუნებული ვარ, რომ ის უფრო ნათელი იქნებოდა ხვრელის ნაცვლად, მაგრამ ის საკმარისად ადვილია მზის სინათლეში ხილული FR4– ის 1.6 მმ – ით. ის ასევე ლამაზად არის გაფანტული.

მას ნამდვილად დასჭირდა Eagle- ის შემუშავებული ნაწილი, რათა დარწმუნებულიყო, რომ მის ქვეშ არ იყო სპილენძი ან გამყიდველი ნიღაბი, მაგრამ ამ ყველაფერს ორი წრე დასჭირდა Restrict და Keepout ფენებზე ორივე მხრიდან. თქვენ ნახავთ ამ პერსონალურ ნაწილს თანდართულ არწივის ბიბლიოთეკაში.

ნაბიჯი 5: თქვენი PCB როგორც ანტენა

PCB კვალის ანტენის გამოყენება ახალი არ არის. NFC გამაძლიერებელი პაკეტი, რომელსაც მე ვიყენებ, აქვს ერთი. კომერციული NFC მკითხველების უმეტესობა თქვენ ნახავთ მათ გამოყენებას. ერთი საკითხი, რაც აღმოვაჩინე, არის ის, რომ ისინი მორგებულია NFC ტეგების ყველაზე გავრცელებულ ფორმატებზე - ბარათებსა და კლავიშებზე. მე საკმარისად მომაბეზრებელი ვარ, რომ ჩემს ხელში პატარა NFC ეტიკეტი იყოს დანერგილი. დეტალები აქ არის, თუ არ ხარ მორცხვი. მე ასევე გავაკეთე წინა პროექტი მავთულის ჭრილობის ინდუქტორის გამოყენებით ანტენის სახით. ამ პროექტისთვის მინდოდა მენახა შესაძლებელი იყო თუ არა PCB ანტენის შექმნა, რომელიც მშვენივრად ემთხვეოდა პაწაწინა იმპლანტირებულ ტეგს.

პირველ რიგში, მე გადავწყვიტე შემექმნა PCB კვალი, რომელიც ფიზიკურად უფრო მცირეა ვიდრე ის, რასაც თქვენ ჩვეულებრივ ნახავთ. ინდუქციურობა მნიშვნელოვანია ანტენის დარეგულირებისას, ასე რომ მე ვიყენებ ონლაინ PCB ინდუქტორის კალკულატორს და მიზნად ისახავს დაახლოებით 1μH იყოს დაახლოებით იგივე, რაც მავთულის ჭრილობა, რომელსაც მე ადრე ვიყენებდი. მე გამოვიყენე TI– ს L_Calculate და ამან მითხრა, რომ 7 ბრუნვა საშუალო ზომით 9 მმ x 6.5 მმ კვალის სიგანე 0.1524 უნდა იყოს 950nH. Ძალიან ახლოს.

როდესაც დავბრუნდი PCB– ები, იგი გაზომეს 0.627μH - წინააღმდეგობით 0.867Ω. დროა ვიმუშაოთ იმაზე, თუ როგორი უნდა იყოს შესაბამისი ქსელი ისე, რომ TRF7970A ხედავს 50Ω. ანტენის შესატყვისი არის მთელი თემა თავისთავად, ასე რომ, მე არ გადავუხვევ ახლა ამას, მაგრამ თუ თქვენ დაინტერესებული ხართ, მე განვიხილავ, თუ როგორ უნდა მოაწყოთ ანტენა ძვირადღირებული VNA– ს გარეშე.

საკმარისია ითქვას, რომ თქვენი PCB შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნულოვანი ღირებულების ანტენის შესაქმნელად, იქნება ეს ინდუქციური ხვეული RFID– ისთვის (არა მკაცრად ანტენისთვის) თუ WiFi– სთვის, ZigBee– სთვის, Sub-1Ghz– ისთვის და ა.შ. კიდევ ერთხელ, მე გირჩევთ, რომ თუ გჭირდებათ ერთი, თქვენ იწყებთ დიზაინის შენიშვნებს ნებისმიერი მოწყობილობისთვის, რომელსაც იყენებთ. მწარმოებელს სურს იყიდოთ მათი კომპონენტები, ასე რომ ისინი დიდ დახმარებას გაუწევენ მათი გამოყენებისას.

ნაბიჯი 6: თქვენი PCB როგორც გამართვის სათაური

როგორც კი დაამატებთ თქვენს პროექტს მიკროკონტროლერს, თქვენ გაქვთ საკითხი, თუ როგორ უნდა მიიღოთ თქვენი კოდი მასზე. ხშირად თქვენ ლამაზი დაბალი პროფილის PCB მთავრდება ხრაშუნა სათაურით მასზე. ხშირად ეს არის ხვრელების ვერსიებიც, ასე რომ თქვენ მშვენიერი სისუფთავე PCB ორივე მხრიდან დაზარალდა. ცხადია, როგორც მინდოდა, ერთი მხარე ყოფილიყო ჩემი წინა პანელი, ხვრელის გავლით. ზედაპირის საყრდენის სათაურებს შეუძლიათ საფრთხე შეუქმნან თქვენს კვალს - განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, თუ თქვენ სავარაუდოდ რამდენჯერმე დაუკავშირდებით და გათიშავთ.

საბედნიეროდ არსებობს ალტერნატივა - პოგოს ქინძისთავები. ეს გაზაფხულზე დატვირთული ქინძისთავები სასიამოვნო ელექტრულ კონტაქტს ქმნის თქვენს დაფასთან. შეიძლება არ იყოს საკმარისად მშვიდი მუდმივი კავშირისთვის, მაგრამ რა თქმა უნდა პროგრამირებისთვის. მე მინახავს პოგოს ქინძისთავები, რომლებიც გამოიყენება საბაჟო ჯიგთან ერთად როგორც პროგრამირებისთვის, ასევე საწარმოო დაფის შესამოწმებლად. მე კი მინახავს ისინი ტანსაცმლის საყრდენზე მიჯაჭვული, ძალიან საშინაო პროგრამისტის სახეს. თუმცა, მე გამოვიყენე კომერციული პროდუქტი, რომელიც ხელმისაწვდომია მრავალი მიკროკონტროლერის ოჯახისთვის - Tag Connect. ის მოითხოვს თქვენს დაფაზე რამოდენიმე პატარა გასწორების ხვრელს, ასე რომ შეიძლება არ იყოს სრულყოფილი, თუ თქვენ გჭირდებათ წყალგაუმტარი წინა პანელი, მაგრამ მე გადავწყვიტე, რომ ეს კარგი იქნებოდა ამ პროექტისთვის.

ყველაფერი რაც თქვენ გჭირდებათ არის PCB კვალი და თქვენ დაასრულეთ! ხვრელები კარგად არის დაფარული სახლის მოთხოვნილებაში და შესაძლოა სახლის გრავიურაც კი.

ნაბიჯი 7: დასრულებული PCB

ამრიგად, PCB– ს ყველა ამ იდეის ერთ პროექტში ჩართვის შემდეგ - აქ არის საბოლოო შედეგი. ის პასუხობს ან სწორ NFC ტეგს ან შესვლის კოდს და ხსნის კარს. კარის მოქმედება ცალკეა, რადგან ის რამდენიმე სხვადასხვა კარზე იმუშავებს რამდენიმე სხვადასხვა გზით. ჩემი სახლის კარი იქნება ელექტრომაგნიტური გამშვები, ისევე როგორც თქვენ იპოვით კორპუსში ინტერკომის სისტემით.

მე ვარ კაიტურ სერფერი, ასე ხშირად აღმოვჩნდი ოკეანეში და ყოველთვის ძნელია ვიცოდე რა ვქნა თქვენს გასაღებებთან. NFC ტეგით ხელში მე ყოველთვის მაქვს გასაღები ჩემთან ერთად! ჩემი ფურგონისთვის ის დაუკავშირდება ცენტრალურ საკეტის სისტემას.

საკუთარი კარისთვის შეიძლება დაგჭირდეთ აირჩიოთ შესაბამისი გზა მისი გახსნის ან განბლოკვისთვის.

თქვენ ნახავთ ყველაფერს, რაც გჭირდებათ ამ პროექტის გამეორებისთვის (ან ადაპტირებისთვის) ამ GitHub საცავში.

ვიმედოვნებ, რომ თქვენ სიამოვნებით კითხულობდით ამ პროექტს და რომ ეს იყო შთაგონებული თქვენ ჩაერთოთ ზოგიერთი იდეა თქვენს საკუთარ PCB– ში. თუ ასეა, გთხოვთ შემატყობინოთ ქვემოთ მოცემულ კომენტარებში. გთხოვთ, ასევე გადახედოთ PCB კონკურსში მონაწილეობას და მიეცით ხმა იმას, რაც საუკეთესოდ მიგაჩნიათ. ვიმედოვნებ, რომ ჩემი იქნება, მაგრამ დარწმუნებული ვარ, რომ იქ ბევრი სხვა კარგი მასალაა.

მეორე ადგილი PCB კონკურსში