قفل NFC - وقتی PCB دکمه ها ، آنتن و موارد دیگر است : 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

می توانید یکی از دو مورد را از این دستورالعمل بگیرید. شما می توانید این کار را دنبال کرده و ترکیبی از صفحه کلید عددی و خواننده NFC ایجاد کنید. شماتیک اینجاست. طرح PCB در اینجا آمده است. برای سفارش قطعات مورد نیاز خود یک قبض مواد برای شما پیدا خواهید کرد. من کد برنامه نویسی میکروکنترلر را ارائه کرده ام. همه چیز برای کپی یا تمدید این پروژه نیاز دارید.

با این حال ، من فکر می کنم بیشتر خوانندگان بیشتر از برخی جنبه های آن الهام می گیرند. این دستورالعمل به شما نشان می دهد که PCB چیزی بیشتر از راهی برای اتصال قطعات به هم نیست. این مستطیل کوچک از فایبرگلاس و مس کاربردهای فراوانی دارد - در حالی که هنوز کار اصلی خود را برای ایجاد اتصالات الکتریکی انجام می دهد. من همه این جنبه ها را قبل از جمع آوری آنها در یک پروژه کامل ، ابتدا ارائه می دهم. امیدوارم از سفر لذت ببرید و ممکن است تصمیم بگیرید که از یک یا دو ترفند در پروژه خود استفاده کنید!

مرحله 1: فرآیند

بنابراین بسیاری از پروژه ها مسیر یکسانی را در مسیر "پایان یافتن" طی می کنند و بسیاری از آنها درست قبل از مانع نهایی دچار مشکل می شوند.

نمونه اولیه

ابتدا نمونه اولیه وجود دارد. شما یک ایده دارید و برد کشویی شما به سمت توسعه میکروکنترلر بیرون می آید. برای بسیاری این Arduino خواهد بود ، اما من از خط میکروکنترلرهای 16 بیتی 16 بیت TI's MSP430 خوشحال تر هستم. انتخاب شما هر چه باشد ، معمولاً یک تابلوی توسعه وجود دارد که به شما کمک می کند. این بدان معناست که نیازی به ساخت PCB خود ندارید و می توانید نظریه ها و لوازم جانبی احتمالی را آزمایش کنید. اغلب یک بسته تقویت کننده / سپر / کلاه - یا هر نام عجیب برای تخته دختر وجود دارد که سازنده آن را ارائه کرده است. هیچ استفاده ای با تخته نان یا سیم سرگردان بیگانه نیست.

می بینید که در اینجا من از کیت توسعه CapTIvate TI و بسته NFC Booster TRF7970A برای اثبات اینکه این مفهوم به احتمال زیاد کار می کند ، استفاده کرده ام.

شما همچنین مدرکی از مفهوم کد را ضرب می کنید. ممکن است کثیف باشد. ممکن است به کتابخانه های بارگیری شده بستگی داشته باشد که بخشی از راه را برای شما به ارمغان می آورد. شخصاً ، من تمایل دارم که آن را کمی ناقص بگذارم زیرا می دانم که آن هفته ها در انتظار آمدن PCB ها هستم. اونوقت میتونم مرتبش کنم

طراحی

بعد طرح می آید. نرم افزار طراحی PCB مورد علاقه خود را روشن کنید. در مورد من عقاب است. مدت زمان زیادی طول می کشد تا از ایده به کمال برسید ، و اینجاست که ماجراجویی ما نهفته است! مراحل بعدی به شما کمک می کند حداکثر استفاده را از این امر ببرید.

منتظر PCB های خود باشید

ممکن است دست خود را بچسبانید یا با عجله آنها را تهیه کنید ، اما اکثر ما از یک خانه هیئت مدیره در چین سفارش می دهیم و چند هفته منتظر می مانیم. اکنون زمان بازگشت به آن کد است. خودش مرتب نمی شود!

مونتاژ و اشکال زدایی

آهن لحیم کاری یا توستر را خارج کنید. سپس می توانید ببینید آیا کار می کند مطابق انتظار. شاید 2 قدم به عقب برگردید. شاید نه.

محفظه و پنل جلویی

بنابراین PCB شما حرفه ای به نظر می رسد. اکنون به محفظه و پنل جلویی نیاز دارد. شاید چیزی را به صورت سه بعدی چاپ کنید. به نظر می رسد خوب است ، اما کاملاً نشان دهنده ظرافت PCB دوست داشتنی در داخل نیست. خوب ، اینجاست که این راهنما واقعاً به شما کمک می کند!

مرحله 2: PCB شما به عنوان پنل جلو

ماسک جلدی فقط سبز بود. صفحه ابریشمی بیشتر کاربردی بود تا تزئینی. PCB چیزی بود که در آن پنهان شده بود و فقط افراد مثل ما علاقه مند به دیدن آن بودند. خوب ، دیگر نه!

در حال حاضر بسیاری از خانه های تخته ای به شما امکان می دهند از طیف گسترده ای از رنگ ها انتخاب کنید. کیفیت صفحه ابریشم بسیار بهبود یافته است. اشکال بد بو و برش مجاز است. پس چرا از این مزیت استفاده نمی کنید؟ اگر PCB را با دقت ایجاد کنید ، یک خانه تخته می تواند پنل های جلویی شما را برای شما بسازد!

در مثال من ، همه اجزا را در یک طرف قرار داده ام و مطمئن شده ام که طرف دیگر آنقدر خوب به نظر می رسد که جلوی دستگاه من باشد. لازم نیست این کار را انجام دهید. شاید شما می خواهید زیبایی و مغز را روی تخته های جداگانه داشته باشید. این به شما بستگی دارد.

من حتی تعدادی PCB را دیدم که با هم لحیم شده و کل محفظه را تشکیل می دهند ، اما این غیر معمول است. اگر فکر می کنید می توانید این کار را انجام دهید - چرا که نه!

صفحه من نسبتاً ساده است - فقط مقداری صفحه ابریشم سفید مرتب روی یک ماسک مرده مشکی. با ظاهری که دنبالش بودم مناسب بود. با ترکیب ابریشم ، ماسک سرب و مس به طرق مختلف می توانید طیف وسیعی از رنگ ها و سایه ها را بدست آورید. شما را به Google "PCB art" واگذار می کنم و برخی از خلاقیت های شگفت انگیز را که دیگران به آن دست یافته اند ، می بینم! هرچند تأثیرگذار هستند ، اما شاید همه آنها برای صفحه جلویی مناسب نباشند.

مرحله 3: PCB شما به عنوان دکمه ها

شاید متوجه شده باشید که اعداد صفحه نمایش ابریشمی بسیار شبیه به یک صفحه کلید عددی هستند و دلیل آن این است. به طور دقیق آنها دکمه های لمسی خازنی هستند. اگر از این مسیر می روید ، احتمالاً می خواهید یک میکروکنترلر داشته باشید که از لمس خازنی پشتیبانی می کند ، اگرچه اگر واقعاً بخواهید می توانید حسگر لمسی خازنی "خود را" بچرخانید.

همه دکمه های لمسی خازنی شامل برخی از آثار PCB هستند که به منظور تشخیص خازن در زمین (معروف به خود خازنی) یا در ردیف دیگر (معروف به خازن متقابل) قرار می گیرند.

من طراحی خود را با پیروی از راهنمای CapTIvate TI برای دستگاه MSP430FR2633 آنها شروع کردم ، اما اگر از میکروکنترلر دیگری استفاده می کنید ، احتمالاً به راهنماها و طرحهای مرجع ارائه شده توسط سازنده توجه کنید. نه تنها راهنمای طرح PCB ارائه شده است ، بلکه حتی مرکز طراحی CapTIvate نیز وجود دارد که تعدادی کد الگو برای مطابقت با سخت افزار شما ایجاد می کند.

متوجه خواهید شد که جوهر دکمه فقط دو حلقه مس است که تقریباً به هم نزدیک هستند. نزدیک کردن انگشتان شما از ظرفیت بین آنها می کاهد. MSP430 از یک منبع جریان ثابت برای شارژ این خازن استفاده می کند و میزان تغییر سریع ولتاژ در آن را اندازه گیری می کند. کتابخانه CapTIvate تبدیل این را به فشار دکمه های شناسایی شده ساده می کند.

من یک قسمت سفارشی در عقاب طراحی کردم تا دوازده عدد از این دکمه ها را ساده کرده و بتوانم از آنها در پروژه های آینده استفاده کنم.

مرحله 4: PCB شما به عنوان یک پخش کننده LED

در بین شما چشم عقابی ممکن است متوجه تکه دایره ای شکل کوچکی شده باشید که در آن ماسک مشکی مشکی از دو طرف PCB گم شده است. مانند تقریباً هر طراحی الکترونیکی ، من نیاز به بازخورد بصری برای کاربر داشتم. من با LED RGB رفتم و چند گزینه برای این کار داشتم.

• من می توانم از یک LED از طریق سوراخ استفاده کنم و یک سوراخ را برای نفوذ به آن برش دهم. نمی دانم چگونه می توانم آن را بدون PCB دیگر وصل کنم.
• می توانم از LED نصب سطح استفاده کنم. سپس من برخی آثار و یک LED را خراب کرده و پنل جلویی مرتب من را خراب کرده است.
• من می توانم از یک LED متصل به عقب استفاده کنم.

شاید برای برخی از شما این سوال پیش آمده باشد که چراغ LED معکوس چیست. خوب ، این یک LED "وارونه" برای نصب روی سطح است که در PCB که روی آن نصب شده است دوباره می درخشد. چی؟! چرا این کار را می کنید؟ خوب ، آن را از راه دیگر طرف دیگر PCB دور می کند. اکثر طرح ها هنوز دارای حفره ای در PCB هستند تا این LED روشن شود ، اما من فقط تصمیم گرفتم مس و ماسک ماسک را بردارم و ببینم آیا مواد PCB به اندازه کافی شفاف هستند تا LED درخشیده شود. هشدار اسپویلر - بود! من مطمئن هستم که در عوض با سوراخ کمی روشن تر خواهد بود ، اما به راحتی کافی است که در نور خورشید از طریق 1.6 میلی متر FR4 قابل مشاهده باشد. به خوبی پخش می شود نیز

برای اطمینان از اینکه هیچ مس یا ماسک زیر آن وجود ندارد ، نیاز به یک قسمت سفارشی داشت که عقاب را طراحی کرده بود ، اما همه اینها دو حلقه در لایه های Restrict و Keepout در هر دو طرف بود. این قسمت سفارشی را در کتابخانه پیوست عقاب پیدا خواهید کرد.

مرحله 5: PCB شما به عنوان آنتن

استفاده از ردیابی PCB به عنوان آنتن چیز جدیدی نیست. بسته NFC Booster که من استفاده کردم دارای یک بسته است. اکثر خوانندگان تجاری NFC را که از آنها استفاده می کنید پیدا خواهید کرد. یکی از مسائلی که من پیدا کردم این است که اینها متناسب با رایج ترین فرمت های برچسب NFC - کارت ها و صفحه کلیدها - تنظیم می شوند. من آنقدر شجاع هستم که یک برچسب NFC کوچک در دستم کاشته شده است. اگر اهل تردید نیستید ، جزئیات اینجا آمده است. من همچنین یک پروژه قبلی با استفاده از سلف زخم سیم به عنوان آنتن ساخته ام. برای این پروژه می خواستم ببینم آیا می توان آنتن PCB ایجاد کرد که به خوبی با یک برچسب کوچک کاشته شده مطابقت داشته باشد.

در ابتدا من تصمیم گرفتم یک اثر PCB ایجاد کنم که از نظر فیزیکی کوچکتر از مواردی است که معمولاً می بینید. هنگام تنظیم آنتن ، استقراء مهم است ، بنابراین من از یک ماشین حساب سلف PCB آنلاین استفاده می کنم و هدف آن 1μH است که تقریباً مشابه سیم پیچ قبلی من است. من از L_Calculate TI استفاده کردم و این به من گفت که 7 دور در اندازه متوسط 9mm x 6.5mm با عرض کمی از 0.1524 باید 950nH باشد. به اندازه کافی نزدیک

وقتی PCB ها را پس گرفتم اندازه آن 0.627μH - با مقاومت 0.867Ω بود. وقت آن است که بفهمیم شبکه تطبیق باید چگونه باشد تا TRF7970A 50Ω را ببیند. تطبیق آنتن به تنهایی یک مبحث کامل است ، بنابراین من اکنون در آن بحث نمی کنم ، اما اگر علاقه دارید من نحوه تنظیم آنتن را بدون نیاز به VNA گران قیمت در اینجا توضیح دادم.

کافی است بگوییم که از PCB شما می توان برای ایجاد یک آنتن با هزینه صفر استفاده کرد ، خواه یک سیم پیچ القایی برای RFID (نه آنتن) و یا WiFi ، ZigBee ، Sub-1Ghz و غیره باشد. یکبار دیگر ، من پیشنهاد می کنم که اگر به یکی نیاز دارید ، از یادداشت های طراحی هر دستگاهی که استفاده می کنید شروع کنید. سازنده از شما می خواهد تا اجزای آنها را بخرید ، بنابراین هنگام استفاده از آنها کمک بزرگی است.

مرحله 6: PCB شما به عنوان سربرگ اشکال زدایی

به محض اینکه میکروکنترلر را به پروژه خود اضافه می کنید ، مشکل این است که چگونه کد خود را به آن وارد کنید. اغلب PCB های کم مشخصات شما با یک سربرگ پین ضخیم بر روی آن خاتمه می یابد. اغلب این نسخه ها از طریق سوراخ نیز انجام می شوند ، بنابراین PCB تمیز و دوست داشتنی شما در هر دو طرف آسیب دیده است. بدیهی است که من می خواستم یک طرف پنل جلوی من باشد ، از طریق سوراخ بیرون. سرصفحه های پین روی سطح می تواند خطرات شما را از بین ببرد - مخصوصاً اگر به احتمال زیاد چند بار وصل و قطع شوید.

خوشبختانه یک جایگزین وجود دارد - پین های پوگو. این پین های فنری با برد شما تماس الکتریکی خوبی دارند. ممکن است برای اتصال دائمی آرام نباشد اما مطمئناً برای برنامه نویسی است. من پین های پوگو را دیده ام که با یک جیگ سفارشی هم برای برنامه نویسی و هم برای آزمایش برد تولید استفاده می شود. من حتی آنها را روی چوب لباسی چسبیده ام تا ظاهر برنامه نویس بسیار خانگی داشته باشد. با این حال ، من از یک محصول تجاری استفاده کردم که برای بسیاری از خانواده های میکروکنترلر در دسترس است - Tag Connect. به چند سوراخ تراز کوچک در برد شما نیاز دارد ، بنابراین اگر به یک پنل جلویی ضد آب احتیاج دارید ممکن است عالی نباشد ، اما من تصمیم گرفتم که برای این پروژه مناسب خواهد بود.

تنها چیزی که نیاز است یک رد پای PCB است و کار شما تمام شده است! سوراخ ها در حد مورد نیاز یک خانه تخته و شاید حتی حکاکی در خانه هستند.

مرحله 7: PCB تمام شده

بنابراین ، پس از ترکیب همه این ایده های PCB در یک پروژه - این نتیجه نهایی است. به برچسب NFC یا کد ورود صحیح پاسخ می دهد و در را باز می کند. عملکرد درب جداگانه است زیرا این کار چند درب مختلف را به روش های مختلف کار می کند. درب منزل من یک الکترومغناطیسی خواهد بود ، همانطور که در یک بلوک آپارتمان با سیستم اینترکام پیدا می کنید.

من یک مسافر سوار کایت هستم ، بنابراین اغلب خودم را در اقیانوس می بینم و همیشه سخت است که بدانم با کلیدهای خود چه کار کنم. با برچسب NFC در دست من همیشه کلید را با خود دارم! برای ون من به سیستم قفل مرکزی متصل می شود.

برای درب خود شما ممکن است بخواهید راهی مناسب برای باز یا باز کردن قفل آن انتخاب کنید.

در این مخزن GitHub همه چیز مورد نیاز برای تکثیر (یا تطبیق) این پروژه را خواهید یافت.

امیدوارم از خواندن این پروژه لذت برده باشید و این به شما انگیزه داده است که برخی از ایده ها را در PCB های خود قرار دهید. اگر چنین کردید ، لطفاً در نظرات زیر به من اطلاع دهید. لطفاً به آثار شرکت کننده در مسابقه PCB نگاهی بیندازید و به هر کدام که فکر می کنید بهترین است رای دهید. امیدوارم از آن من باشد ، اما مطمئنم تعداد زیادی مطالب خوب دیگر نیز وجود دارد.

نفر دوم مسابقات PCB