NFC užraktas - kai PCB taip pat yra mygtukai, antena ir dar daugiau : 7 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Iš šios instrukcijos galite pasiimti vieną iš dviejų dalykų. Galite sekti ir sukurti savo skaitmeninės klaviatūros ir NFC skaitytuvo derinį. Schema yra čia. PCB išdėstymas yra čia. Rasite reikalingų dalių užsakymo medžiagą. Pateikiau mikrovaldiklio programavimo kodą. Yra viskas, ko jums reikia norint nukopijuoti ar išplėsti šį projektą.

Tačiau įtariu, kad dauguma skaitytojų labiau linkę tiesiog įkvėpti kai kurių jo aspektų. Ši instrukcija rodo, kad PCB yra ne tik būdas sujungti komponentus. Šis mažas stiklo pluošto ir vario stačiakampis gali būti naudojamas įvairiais būdais, tačiau vis dar atlieka pagrindinį darbą - elektros jungčių prijungimą. Pirmiausia visus šiuos aspektus pristatysiu, prieš juos sujungdamas į užbaigtą projektą. Tikiuosi, kad jums patiko kelionė ir galbūt nuspręsite panaudoti vieną ar du iš šių gudrybių savo projekte!

1 žingsnis: procesas

Tiek daug projektų eina ta pačia trajektorija kelyje į „pabaigą“ir tiek daug suklumpa prieš pat paskutinę kliūtį.

Prototipas

Pirmiausia yra prototipas. Turite idėją ir iš stalčiaus išeina jūsų mikrovaldiklio kūrimo plokštė. Daugeliui tai bus „Arduino“, bet aš laimingiausias dėl TI MSP430 16 bitų mažos galios mikrovaldiklių linijos. Nepriklausomai nuo jūsų pasirinkimo, paprastai yra kūrimo lenta, kuri padeda. Tai reiškia, kad jums nereikia pradėti kurti savo PCB ir galite išbandyti teorijas ir galimus išorinius įrenginius. Dažnai yra „Booster Pack“/ „Shield“/ „Hat“ar bet koks keistas dukterinės plokštės pavadinimas, kurį gamintojas sugalvojo. Maitinimo lenta ar nuklydusi viela nėra svetimi.

Matote, kad čia aš panaudojau TI „CapTIvate“kūrimo rinkinį ir „TRF7970A NFC Booster“paketą, norėdamas įrodyti, kad koncepcija greičiausiai veiks.

Taip pat pateiksite koncepcijos kodo įrodymą. Gali būti netvarkinga. Jis gali pasikliauti atsisiųstomis bibliotekomis, kurios padės jums ten patekti. Asmeniškai aš linkęs tai padaryti šiek tiek netobulai, nes žinau, kad prieš kelias savaites laukiu, kol atvyks PCB. Tada galiu susitvarkyti.

Dizainas

Toliau ateina dizainas. Įjunkite savo mėgstamą PCB projektavimo programinę įrangą. Mano atveju tai erelis. Nuo idėjos iki tobulumo reikia stebėtinai daug laiko, ir štai kur mūsų nuotykiai! Būsimi veiksmai padės jums kuo geriau išnaudoti šią galimybę.

Laukiame jūsų PCB

Galite išgraviruoti savo arba paskubomis juos pagaminti, tačiau dauguma iš mūsų užsisakys iš lentos namo Kinijoje ir palauks kelias savaites. Atėjo laikas grįžti prie šio kodo. Jis pats nesusitvarkys!

Surinkimas ir derinimas

Išimkite lituoklį arba skrudintuvo orkaitę. Tada galite pamatyti, ar jis veikia taip, kaip tikėtasi. Galbūt grįžkite 2 žingsnius atgal. O gal ir ne.

Korpusas ir priekinis skydelis

Taigi jūsų PCB atrodo profesionaliai. Dabar jam reikia gaubto ir priekinio skydo. Galbūt ką nors atspausdinsite 3D. Atrodo gerai, bet tai visiškai neatspindi gražaus PCB viduje. Na, čia šis vadovas tikrai padės!

2 žingsnis: jūsų PCB kaip priekinis skydelis

Soldermask buvo tik žalia. Šilkografija buvo funkcionali, o ne dekoratyvi. PCB buvo kažkas, kas buvo paslėpta, ir tik tokiems geikams kaip mes būtų įdomu tai pamatyti. Na, ne daugiau!

Daugelyje lentų namų dabar galima rinktis iš daugybės spalvų. Šilkografijos kokybė labai pagerėjo. Leidžiamos neįprastos formos ir išpjovos. Tai kodėl gi nepasinaudojus šia galimybe? Jei kruopščiai sukursite PCB, tada lentų namas gali pagaminti jūsų priekines plokštes!

Mano pavyzdyje aš sudėjau visus komponentus į vieną pusę ir įsitikinau, kad kita pusė atrodė pakankamai gerai, kad būtų mano prietaiso priekinė dalis. Jūs neturite to daryti. Galbūt norite, kad grožis ir smegenys būtų atskirose lentose. Viskas priklauso nuo tavęs.

Aš net mačiau daugybę PCB, sulituotų kartu, kad sudarytų visą korpusą, tačiau tai neįprasta. Jei manote, kad galite tai padaryti - kodėl gi ne!

Mano lenta yra gana paprasta - tik šiek tiek tvarkingo balto šilkografijos virš juodos kailio kaukės. Tai tiko mano išvaizdai. Įvairiais būdais derinant šilkografiją, vario kaukę ir varį, galima gauti daugybę spalvų ir atspalvių. Paliksiu jus „Google“„PCB art“ir pamatysite nuostabius kitų žmonių sukurtus kūrinius! Nors ir įspūdingi, gal ne visi tinka priekiniam skydeliui.

3 žingsnis: jūsų PCB kaip mygtukai

Galbūt pastebėjote, kad šilkografiniai skaičiai labai panašūs į skaičių klaviatūrą, nes taip yra. Tiksliau tariant, jie yra talpiniai jutikliniai mygtukai. Jei einate šiuo keliu, tikriausiai norėsite mikrovaldiklio, palaikančio talpinį prisilietimą, nors jei norite, galite „susukti savo“talpinį jutiklinį jutiklį.

Visi talpiniai jutikliniai mygtukai susideda iš kai kurių PCB pėdsakų, kurie turi būti aptikti, kad būtų galima nustatyti įžeminimo talpą (žinomą kaip savaiminė talpa) arba kitą pėdsaką (žinomą kaip abipusė talpa).

Savo dizainą pradėjau vadovaudamasi TI „CapTIvate“vadovu, skirtu jų MSP430FR2633 įrenginiui, bet jei naudojate kitą mikrovaldiklį, tikriausiai verta pažvelgti į gamintojo pateiktus vadovus ir pavyzdinius dizainus. Pateikiamas ne tik PCB išdėstymo vadovas, bet netgi yra „CapTIvate“dizaino centras, kuris sukurs tam tikrą šablono kodą, atitinkantį jūsų aparatinę įrangą.

Pastebėsite, kad mygtuko esmė yra tik du vario apskritimai, esantys gana arti vienas kito. Priartinus pirštą, sumažėja talpa tarp jų. MSP430 naudoja nuolatinės srovės šaltinį, kad įkrautų šį kondensatorių, ir matuoja, kaip greitai keičiasi įtampa. „CapTIvate“biblioteka supaprastina tai paversti aptiktais mygtukų paspaudimais.

„Eagle“sukūriau pasirinktinę dalį, kad būtų paprasčiau pridėti dvylika šių mygtukų ir galėčiau juos naudoti būsimuose projektuose.

4 žingsnis: jūsų PCB kaip LED difuzorius

Erelio akys tarp jūsų galėjo pastebėti mažą apskritą lopą, kuriame iš abiejų PCB pusių trūksta juodos kailio kaukės. Kaip ir beveik bet kokio elektroninio dizaino atveju, man reikėjo šiek tiek vizualių atsiliepimų vartotojui. Aš nuėjau su RGB šviesos diodu ir turėjau keletą variantų.

• Galėčiau naudoti šviesos diodą ir iškirpti skylę, kad jis galėtų prasiskverbti. Nežinau, kaip jį prijungti be kitos PCB.
• Galėčiau naudoti ant paviršiaus montuojamą šviesos diodą. Tada turėčiau keletą pėdsakų ir šviesos diodą, kuris sujauktų mano tvarkingą priekinį skydelį.
• Galėčiau naudoti atbulinės eigos šviesos diodą.

Kai kuriems iš jūsų gali kilti klausimas, kas yra atbulinės eigos šviesos diodas. Na, tai „apverstas“paviršiaus tvirtinimo šviesos diodas, šviečiantis prie PCB, ant kurio jis sumontuotas. Ką?! Kodėl tai darytumėte? Na, tai pašalina iš kitos PCB pusės. Daugelyje konstrukcijų PCB vis dar bus skylė, kad šis šviesos diodas galėtų šviesti, bet aš nusprendžiau tiesiog pašalinti varį ir kailio kaukę ir pamatyti, ar PCB medžiaga yra pakankamai permatoma, kad šviesos diodas galėtų šviesti. Spoilerio įspėjimas - tai buvo! Aš tikiu, kad jis būtų šiek tiek ryškesnis, jei būtų skylė, tačiau to pakanka, kad jis būtų matomas saulės šviesoje per 1,6 mm FR4. Jis taip pat gražiai išsklaidytas.

Tam reikėjo specialios detalės, suprojektuotos „Eagle“, kad būtų užtikrinta, jog po juo nėra vario ar kailio kaukės, tačiau viskas, ko reikia, buvo pora apskritimų abiejuose „Restrict“ir „Keepout“sluoksniuose. Šią pasirinktinę dalį rasite pridedamoje „Eagle“bibliotekoje.

5 žingsnis: jūsų PCB kaip antena

Naudoti PCB pėdsaką kaip anteną nėra nieko naujo. Naudojamas NFC stiprintuvo paketas turi vieną. Dauguma komercinių NFC skaitytuvų juos naudoja. Viena problema, kurią radau, yra tai, kad jie yra pritaikyti prie labiausiai paplitusių NFC žymų formatų - kortelių ir klavišų. Esu pakankamai išdidus, kad į ranką būtų įsodinta maža NFC etiketė. Išsami informacija yra čia, jei nesate aštrus. Aš taip pat padariau ankstesnį projektą, naudodamas vielos suvyniotą induktorių kaip anteną. Šiam projektui norėjau sužinoti, ar įmanoma sukurti PCB anteną, kuri būtų gražiai suderinta su maža implantuota etikete.

Pirmiausia nusprendžiau sukurti PCB pėdsaką, kuris būtų fiziškai mažesnis už tuos, kuriuos paprastai matysite. Induktyvumas yra svarbus derinant anteną, todėl naudoju internetinį PCB induktoriaus skaičiuotuvą ir siekiau, kad maždaug 1μH būtų maždaug toks pat, kaip vielos, suvyniotos anksčiau. Aš naudoju TI L_Calculate ir tai man pasakė, kad 7 apsisukimai, kurių vidutinis dydis 9 mm x 6,5 mm, o pėdsako plotis 0,1524, turėtų būti 950nH. Pakankamai arti.

Kai aš gavau PCB atgal, jis matavo 0,627μH - su atsparumu 0,867Ω. Atėjo laikas išsiaiškinti, kaip turėtų atrodyti tinkantis tinklas, kad TRF7970A matytų 50Ω. Antenos derinimas yra atskira tema, todėl dabar nesigilinu į tai, bet jei jus domina, aš aptariau, kaip sureguliuoti anteną, nereikalaujant čia brangios VNA.

Pakanka pasakyti, kad jūsų PCB gali būti naudojama kuriant bepigias antenas, nesvarbu, ar tai yra indukcinė ritė, skirta RFID (ne tik antena), ar „WiFi“, „ZigBee“, „Sub-1Ghz“ir tt. Dar kartą siūlau jei jums to reikia, pradėkite nuo bet kurio naudojamo įrenginio dizaino pastabų. Gamintojas nori, kad įsigytumėte jų komponentus, todėl jie labai padeda juos naudoti.

6 veiksmas: jūsų PCB kaip derinimo antraštė

Kai tik pridėsite mikrovaldiklį prie savo projekto, iškils klausimas, kaip į jį įvesti kodą. Dažnai graži žemo profilio PCB baigiasi su stambia kaiščio antrašte. Dažnai tai taip pat yra per skylių versijas, todėl jūs gražiai tvarkingas PCB buvo paveiktas iš abiejų pusių. Akivaizdu, kad norėjau, kad viena pusė būtų mano priekinis skydelis, per skylę kaip iš išorės. Paviršiaus tvirtinimo kaiščių antgaliai gali nulupti pėdsakus, ypač jei tikėtina, kad kelis kartus prisijungsite ir atsijungsite.

Laimei, yra alternatyva - pogo kaiščiai. Šie spyruokliniai kaiščiai sukuria malonų elektrinį kontaktą su jūsų plokšte. Jis gali būti nepakankamai tylus nuolatiniam ryšiui, bet tikrai skirtas programavimui. Aš mačiau „Pogo“kaiščius, naudojamus su pasirinktiniu įtaisu tiek programavimui, tiek gamybos plokštės testavimui. Aš net mačiau, kad jie įstrigo ant drabužių segtuko, kad atrodytų labai naminis programuotojas. Tačiau aš naudoju komercinį produktą, prieinamą daugeliui mikrovaldiklių šeimų - „Tag Connect“. Tam reikia kelių mažų išlyginamųjų skylių jūsų plokštėje, todėl ji gali būti netobula, jei jums reikia neperšlampamo priekinio skydo, tačiau nusprendžiau, kad tai būtų gerai šiam projektui.

Viskas, ko reikia, yra PCB pėdsakas ir viskas! Skylės atitinka lentos namo ir galbūt net namų ėsdinimo reikalavimus.

7 žingsnis: Baigta PCB

Taigi, įtraukus visas šias PCB idėjas į vieną projektą - štai galutinis rezultatas. Jis reaguoja arba į teisingą NFC žymą, arba įėjimo kodą ir atveria duris. Durų valdymas yra atskiras, nes tai veiks pora skirtingų durų įvairiais būdais. Durys į mano namą bus elektromagnetinės išleidimo angos, panašios į tai, ką rasite daugiabučiame name su domofono sistema.

Aš esu jėgos aitvarininkas, todėl dažnai atsiduriu vandenyne ir visada sunku žinoti, ką daryti su raktais. Su NFC etikete rankoje visada turiu raktą! Mano mikroautobusui jis bus prijungtas prie centrinio užrakto sistemos.

Jei turite savo duris, galbūt norėsite pasirinkti tinkamą būdą jas atidaryti ar atrakinti.

Šioje „GitHub“saugykloje rasite viską, ko reikia norint pakartoti (arba pritaikyti) šį projektą.

Tikiuosi, kad jums patiko skaityti apie šį projektą ir kad jis įkvėpė jus įtraukti kai kurias idėjas į savo PCB. Jei taip, praneškite man toliau pateiktose pastabose. Taip pat peržiūrėkite PCB konkurso įrašus ir balsuokite už tai, kas, jūsų manymu, yra geriausia. Tikiuosi, kad tai bus mano, bet esu tikra, kad ten taip pat yra daug kitų gerų įrašų.

Antroji vieta PCB konkurse