NFC Kilidi - Bir PCB də Düymələr, Anten və Daha Çox olduqda: 7 Addım (Şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Bu təlimatdan iki şeydən birini götürə bilərsiniz. Nümunə klaviatura və NFC oxuyucunun öz birləşməsini izləyə və yarada bilərsiniz. Şematik burada. PCB düzeni burada. Ehtiyac duyduğunuz hissələri sifariş edə biləcəyiniz bir sənəd hesabatı tapacaqsınız. Mikro nəzarətçini proqramlaşdırmaq üçün kodu verdim. Bu layihəni kopyalamaq və ya genişləndirmək üçün lazım olan hər şey var.

Ancaq şübhə edirəm ki, oxucuların əksəriyyəti yalnız bəzi cəhətlərindən ilham alır. Bu Təlimat, PCB -nin komponentləri bir -birinə bağlamağın bir yolu olmadığını göstərir. Fiberglas və misdən ibarət olan bu kiçik düzbucağın bir çox başqa məqsədləri var - hələ də əsas işi elektrik əlaqələri qurmaqdır. Tamamlanmış bir layihəyə bir araya gətirməzdən əvvəl bütün bu cəhətləri təqdim edəcəyəm. Ümid edirəm ki, səyahətdən zövq alırsınız və bu hiylələrdən birini və ya ikisini öz layihənizdə istifadə etməyə qərar verə bilərsiniz!

Addım 1: Proses

Bir çox layihə "bitmə" yolunda eyni traektoriyanı götürür və bir çoxları son maneədən dərhal əvvəl büdrəyir.

Prototip

Əvvəlcə prototip var. Bir fikriniz var və çekmeceden mikro idarəedici inkişaf etdirmə lövhəniz çıxır. Çoxları üçün bu bir Arduino olacaq, amma TI-nin MSP430 16 bitlik aşağı güclü mikrokontrolör xətti ətrafında ən xoşbəxtəm. Seçiminiz nə olursa olsun, kömək edən bir inkişaf lövhəsi var. Öz PCB istehsal etməklə başlamaq məcburiyyətində olmadığınız və nəzəriyyələri və potensial ətraf qurğuları sınaya biləcəyiniz deməkdir. Tez -tez bir Booster Paketi / Qalxanı / Şapkası var - və ya istehsalçının hazırladığı bir qız lövhəsi üçün nə qəribə bir ad. Çörək taxtası və ya küçülmüş tel üçün heç bir istifadə edilmir.

Burada konsepsiyanın işə yarayacağını sübut etmək üçün TI -nin CapTIvate inkişaf dəsti və TRF7970A NFC Booster paketindən istifadə etdiyimi görə bilərsiniz.

Konsepsiya kodunun bir sübutunu da alacaqsınız. Çaşqın ola bilər. Sizi ora gedən yolun bir hissəsi olan yüklənmiş kitabxanalara etibar edə bilər. Şəxsən mən bunu bir az qeyri -kamil buraxmağa meylliyəm, çünki PCB -lərin gəlməsini gözləyən həftələri gözlədiyimi bilirəm. Onda səliqəyə sala bilərəm.

Dizayn

Sonrakı dizayn gəlir. Ən sevdiyiniz PCB dizayn proqramını yandırın. Mənim vəziyyətimdə Qartaldır. Fikirdən mükəmməlliyə keçmək üçün təəccüblü bir zaman lazımdır və macəramız burada dayanır! Gələcək addımlar bundan ən yaxşı şəkildə yararlanmanıza kömək edəcək.

PCB -lərinizi gözləyirik

Öz əlinizlə tikə və ya tələsik hazırlaya bilərsiniz, amma çoxumuz Çindəki bir taxta evdən sifariş verəcəyik və bir neçə həftə gözləyəcəyik. İndi bu koda qayıtmağın vaxtıdır. Özünü səliqəyə salmayacaq!

Quraşdırma və ayıklama

Lehimləmə dəmirini və ya tost sobasını çıxarın. Sonra gözlənildiyi kimi işlədiyini görə bilərsiniz. Bəlkə 2 addım geriyə gedək. Bəlkə də yox.

Korpus və ön panel

Beləliklə, PCB peşəkar görünür. İndi bir korpus və ön panel lazımdır. Bəlkə bir şeyi 3D çap edəcəksən. Tamamilə yaxşı görünür, amma içərisində olan sevimli PCB-nin incəliyini əks etdirmir. Bəli, bu bələdçinin həqiqətən kömək edəcəyi yer budur!

Addım 2: PCB -ni Ön Panel kimi

Soldermask əvvəllər yalnız yaşıl idi. İpək ekran dekorativ deyil, funksional idi. Bir PCB gizlədilən bir şey idi və yalnız bizim kimi meraklıları görmək maraqlı olardı. Yaxşı, artıq yox!

Bir çox taxta evlər, geniş rənglər arasından seçim etməyə imkan verir. İpək ekran keyfiyyəti xeyli yaxşılaşdı. Kəskin formalara və kəsiklərə icazə verilir. Bəs niyə bu fürsətdən istifadə etməyəsiniz? PCB -ni diqqətlə hazırlasanız, bir taxta ev ön panellərinizi sizin üçün hazırlaya bilər!

Nümunəmdə, bütün komponentləri bir tərəfə yerləşdirdim və digər tərəfinin cihazımın önü olacaq qədər yaxşı göründüyündən əmin oldum. Bunu etmək lazım deyil. Bəlkə də gözəlliyi və beyinləri ayrı lövhələrdə görmək istəyirsən. Bu Səndən asılıdır.

Bütün korpusu yaratmaq üçün bir -birinə lehimlənmiş bir neçə PCB görmüşəm, amma bu qeyri -adi haldır. Bunu edə biləcəyinizi düşünürsünüzsə - niyə olmasın!

Lövhəm olduqca sadədir - qara rəngli maska üzərində yalnız ağ səliqəli ekran. Sonrakı görünüşümə uyğun gəldi. İpək ekranı, lehim maskası və misi müxtəlif yollarla birləşdirərək kifayət qədər rəng və çalarlar əldə etmək mümkündür. Sizi Google "PCB incəsənətinə" buraxacağam və digər insanların hazırladığı heyrətamiz əsərləri görəcəyəm! Etkileyici olsa da, bəlkə də hamısı ön panel üçün uyğun deyil.

Addım 3: PCB düymələr olaraq

İpək ekranlı nömrələrin rəqəmsal klaviaturaya çox bənzədiyini fərq etdiniz və bunun səbəbi budur. Daha doğrusu, tutumlu toxunma düymələridir. Bu marşrutla gedirsinizsə, ehtimal ki, həqiqətən istəsəniz, kapasitiv toxunma algılamasını "özünüz yuvarlamaq" mümkün olsa da, kapasitiv toxunuşu dəstəkləyən bir mikro nəzarətçi istəyəcəksiniz.

Bütün kapasitiv toxunma düymələri, ya yerə (özünü tutma kimi tanınan) və ya başqa bir izə (qarşılıqlı tutum kimi tanınan) aşkar edilə bilən bir tutuma sahib olmaq üçün yerləşdirilən bəzi PCB izlərindən ibarətdir.

Dizaynımı TI -nin MSP430FR2633 cihazı üçün CapTIvate bələdçisini izləməklə başladım, amma başqa bir mikro nəzarətçi istifadə edirsinizsə, yəqin ki, istehsalçı tərəfindən verilən təlimatlara və istinad dizaynlarına baxmağa dəyər. Yalnız PCB düzeni üçün bir bələdçi təmin edilmir, hətta donanımınıza uyğun bir şablon kodu yaradan CapTIvate Dizayn Mərkəzi də var.

Düymənin mahiyyətinin bir -birinə kifayət qədər yaxın olan iki mis dairədən ibarət olduğunu görəcəksiniz. Barmağınızı yaxınlaşdırmaq aralarındakı kapasitansı azaldır. MSP430, bu kondansatörü doldurmaq üçün sabit bir cərəyan mənbəyindən istifadə edir və üzərindəki gərginliyin nə qədər tez dəyişdiyini ölçür. CapTIvate kitabxanası bunu aşkar edilmiş düymə basmalarına çevirməyi asanlaşdırır.

Bu düymələrdən on ikisini əlavə etməyi asanlaşdırmaq və gələcək layihələrdə istifadə etmək üçün Eagle -də xüsusi bir hissə hazırladım.

Addım 4: PCB -ni LED Diffuser Olaraq

Aranızdakı qartal gözlülər, PCB-nin hər iki tərəfində qara lehim maskasının olmadığı kiçik dairəvi yamağı görmüş ola bilərsiniz. Demək olar ki, hər hansı bir elektron dizaynda olduğu kimi, istifadəçi üçün bəzi vizual rəylərə ehtiyacım var idi. Bir RGB LED ilə getdim və bunun üçün bir neçə variantım var idi.

• Bir deşik LED istifadə edə bilərəm və içəri girmək üçün bir çuxur kəsə bilərəm. Başqa bir PCB olmadan necə bağlayacağımı bilmirəm.
• Bir səthə quraşdırılmış LED istifadə edə bilərəm. Daha sonra səliqəli ön panelimi qarışdıran bəzi izlər və bir LED olardı.
• Arxa montajlı bir LED istifadə edə bilərəm.

Bəziləriniz tərs montaj LEDinin nə olduğunu merak edə bilərsiniz. Bəli, quraşdırılmış PCB -də yenidən parlayan "baş aşağı" bir səth montaj LED -dir. Nə?! Niyə belə edərdin? Yaxşı, PCB -nin digər tərəfindəki yoldan çıxarır. Əksər dizaynlarda hələ də bu LED -in parlaması üçün PCB -də bir deşik olacaq, amma yalnız mis və lehim maskasını çıxarmağa qərar verdim və PCB materialının LED -in parlaması üçün kifayət qədər şəffaf olub olmadığını yoxlamaq qərarına gəldim. Spoyler xəbərdarlığı - belə idi! Əminəm ki, bunun əvəzinə bir çuxur ilə bir az daha parlaq olardı, ancaq günəş işığında 1.6 mm FR4 vasitəsilə görünmək kifayət qədər asandır. Çox gözəl yayılmışdır.

Aşağıda mis və ya lehim maskası olmadığından əmin olmaq üçün Eagle tərəfindən hazırlanan xüsusi bir hissəyə ehtiyac var idi, ancaq bütün bunlar hər iki tərəfdəki Məhdudlaşdırma və Tutma qatlarında bir neçə dairə idi. Bu xüsusi hissəni əlavə edilmiş Kartal kitabxanasında tapa bilərsiniz.

Addım 5: PCB -ni Anten olaraq

PCB izini anten kimi istifadə etmək yeni bir şey deyil. İstifadə etdiyim NFC Booster paketində bir var. NFC oxucularının əksəriyyəti onlardan istifadə edə bilər. Tapdığım bir problem, bunların ən çox yayılmış NFC etiket formatlarına uyğun olaraq tənzimlənməsidir - kartlar və açar foblar. Kiçik bir NFC etiketini əlimə taxmaq üçün kifayət qədər ağıllıyam. Tələsməsəniz təfərrüatlar burada. Mən də antena kimi telli yara induktorundan istifadə edərək əvvəlki bir layihə hazırladım. Bu layihə üçün kiçik bir implantasiya edilmiş etiketə gözəl uyğunlaşdırılmış bir PCB anteninin yaradılmasının mümkün olub olmadığını görmək istədim.

Əvvəlcə fiziki olaraq normalda görə biləcəyinizdən daha kiçik bir PCB izi yaratmağa qərar verdim. Antenin tənzimlənməsi zamanı endüktans vacibdir, buna görə onlayn bir PCB induktor kalkulyatorundan istifadə edirəm və təxminən 1μH üçün əvvəllər istifadə etdiyim tel yara ilə eyni olmağı hədəfləyirəm. TI -nin L_Calculate -dən istifadə etdim və bu mənə 9 mm x 6.5 mm ölçüsündə 0,1524 iz eni olan 7 döngənin 950nH olması lazım olduğunu söylədi. Kifayət qədər yaxın.

PCB -ləri geri aldığımda 0.627μH ölçülür - 0.867Ω müqavimətlə. TRF7970A -nın 50Ω görməsi üçün uyğun şəbəkənin necə görünməli olduğunu öyrənməyin vaxtı gəldi. Anten uyğunluğu özlüyündə bütöv bir mövzudur, buna görə indi bu mövzuya keçməyəcəyəm, amma maraqlanırsınızsa, burada bahalı bir VNA -ya ehtiyac duymadan antenin necə tənzimlənəcəyini izah etmişəm.

PCB-nin RFID üçün induktiv bir bobin olsun (sıfır anten deyil) və ya WiFi, ZigBee, Sub-1Ghz vs. olsun sıfır qiymətli bir anten yaratmaq üçün istifadə edilə biləcəyini söyləmək kifayətdir. Bir daha bunu təklif edərdim. ehtiyacınız varsa, istifadə etdiyiniz hər hansı bir cihaz üçün dizayn qeydlərindən başlayacaqsınız. İstehsalçı, komponentlərini satın almağınızı istəyir, buna görə də onlardan istifadə etməkdə böyük köməkçi olurlar.

Addım 6: PCB -ni Debug Başlığı olaraq

Layihənizə bir mikro nəzarətçi əlavə edən kimi kodunuzu necə əldə etməyiniz problemi var. Tez -tez aşağı profilli PCB -lərin üstündə sıx bir pin başlığı ilə bitir. Tez -tez bunlar dəlik versiyalarından keçir, buna görə də gözəl səliqəli PCB hər iki tərəfdən də təsirləndi. Aydındır ki, bir tərəfin ön panelim olmasını istədiyim kimi, çuxurdan çıxdı. Səthə montaj pin başlıqları izlərinizi soymaq riski ilə üzləşə bilər - xüsusən də bir neçə dəfə qoşulub ayrılsanız.

Xoşbəxtlikdən bir alternativ var - pogo pinləri. Bu yay yüklü sancaqlar lövhənizlə gözəl bir elektrik təması yaradır. Daimi bir əlaqə üçün kifayət qədər sakit olmaya bilər, amma əlbəttə ki, proqramlaşdırma üçündür. Həm proqramlaşdırma, həm də istehsal lövhəsini sınamaq üçün xüsusi bir jig ilə istifadə olunan pogo pinlərini gördüm. Hətta çox evdə hazırlanmış bir proqramçı görünüşü üçün paltar mıxına ilişdiklərini gördüm. Bununla birlikdə, bir çox mikro nəzarətçi ailəsi üçün mövcud olan bir ticarət məhsulundan istifadə etdim - Tag Connect. Lövhənizdə bir neçə kiçik hizalama deşiyi tələb edir, buna görə suya davamlı bir ön panelə ehtiyacınız varsa mükəmməl ola bilməz, amma bu layihə üçün yaxşı olacağına qərar verdim.

Tələb olunanların hamısı bir PCB ayaq izidir və bitirdiniz! Deliklər bir taxta evin və bəlkə də evin aşınması tələblərinə uyğundur.

Addım 7: Bitmiş PCB

Beləliklə, bütün bu PCB fikirlərini bir layihəyə daxil etdikdən sonra - son nəticə budur. Doğru NFC etiketinə və ya giriş koduna cavab verir və qapını açır. Qapı əməliyyatı ayrıdır, çünki bu, bir neçə fərqli qapını bir neçə fərqli şəkildə idarə edəcək. Evimin qapısı, interkom sistemi olan bir mənzil blokunda tapa biləcəyiniz kimi bir elektromaqnit buraxılış olacaq.

Bir uçurtma sörfçüsüyəm, özümü tez -tez okeanda tapıram və açarlarınızla nə edəcəyinizi bilmək həmişə çətindir. Əlimdə bir NFC etiketi ilə açar həmişə yanımdadır! Mənim mikroavtobusum üçün mərkəzi kilid sisteminə bağlanacaq.

Qapınızın sahibi olduğunuz üçün onu açmaq və ya açmaq üçün uyğun bir yol seçmək istəyə bilərsiniz.

Bu GitHub deposunda bu layihəni təkrarlamaq (və ya uyğunlaşdırmaq) üçün lazım olan hər şeyi tapa bilərsiniz.

Ümid edirəm ki, bu layihə haqqında oxumaqdan zövq aldınız və bəzi fikirləri öz PCB -lərinizə daxil etməyinizə ilham verdi. Əgər edirsinizsə, aşağıdakı şərhlərdə mənə bildirin. Zəhmət olmasa PCB müsabiqəsindəki yazılara nəzər salın və ən yaxşı hesab etdiyinizə səs verin. Ümid edirəm ki, mənim olacaq, amma əminəm ki, orada çoxlu yaxşı yazılar var.

PCB Müsabiqəsində ikinci yer