إن الأعمال اليدوية، كما تقول ويكيبيديا، كانت منذ فترة طويلة ثقافة فرعية. في هذه المقالة أريد أن أتحدث عن مشروعي الخاص بمستشعر لاسلكي صغير متعدد اللمس، وستكون هذه مساهمتي الصغيرة في هذه الثقافة الفرعية.
قصة هذا المشروع بدأت بالجسد، يبدو الأمر غبيًا، لكن هكذا بدأ هذا المشروع. تم شراء العلبة على موقع Aliexpress، وتجدر الإشارة إلى أن جودة صب البلاستيك لهذه العلبة ممتازة. بعد مراسلات قصيرة مع البائع، تم إرسال الرسم عن طريق البريد وبدأ المشروع.
تم قياس الرسم نفسه بشكل سيء للغاية وكان لا بد من إجراء نصف قياسات الحدود والقواطع والثقوب التكنولوجية للوحة الدوائر المطبوعة المستقبلية باستخدام الفرجار. بعد تلقي جميع الأبعاد الداخلية للحالة، أصبح من الواضح أنه يجب "توجيه" شريحة الراديو مباشرة على لوحة الدائرة المطبوعة، حيث كان الارتفاع من أعلى لوحة الدائرة المطبوعة إلى السطح الداخلي للحالة 1.8 ملم، والحد الأدنى لارتفاع وحدة الراديو المتوسطة النهائية هو عادة 2 ملم (بدون شاشة).
تم اختيار nRF52 SoC في حزمة QFN48 للمستشعر. في هذه الحالة في سلسلة nRF52، لدى Nordic ثلاثة خيارات: nRF52810، nRF52811 (جديد)، nRF52832. معلمات الشريحة: 64 ميجا هرتز Cortex-M4، جهاز إرسال واستقبال 2.4 جيجا هرتز، فلاش 512/256 كيلو بايت، ذاكرة وصول عشوائي 64/32 كيلو بايت لـ nRF52832 و192 كيلو بايت فلاش، 24 كيلو بايت رام لـ nRF52810، nRF52811، شرائح متعددة البروتوكولات، تدعم تقنية البلوتوث منخفضة الطاقة، بلوتوث Mesh وESB وANT وnRF52811، بالإضافة إلى ما سبق، تحتوي أيضًا على Zigbee وThread، بالإضافة إلى Bluetooth Direction Finding.
قررت أن أجعل المستشعر نفسه متعدد الحواس بحيث يمكن استخدامه في مهام مختلفة. لهذا السبب، كان لا بد من جعل تصميم الشريحة مضغوطًا قدر الإمكان، مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن الحد الأدنى لأبعاد المكونات يجب ألا يقل عن 0603 حتى يمكن لحام الجهاز يدويًا. بعد وضع الشريحة على اللوحة، بدأت في اختيار أجهزة الاستشعار. كانت الأشياء الرئيسية التي ركزت عليها عند الاختيار هي أبعاد غلاف المستشعر والقدرة على لحام المستشعر في المنزل باستخدام الحد الأدنى من المعدات (مكواة اللحام ومجفف الشعر).
تم اختيار المستشعرات التالية للمستشعر: SHT20، SHt21، Si7020، Si7021، HTU21D (مستشعر درجة الحرارة والرطوبة)، كل هذه المستشعرات لها نفس الغلاف ونفس المسامير، HDC2080 (مستشعر درجة الحرارة والرطوبة) لديه أيضًا مبيت مماثل مثل تم إدراجه مسبقًا، ولكن لديه خرج مقاطعة إضافي، وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة، BME280 (مستشعر درجة الحرارة والرطوبة والضغط)، LMT01 (مستشعر درجة الحرارة)، TMP117 (مستشعر درجة الحرارة عالي الدقة)، كفاءة عالية في استخدام الطاقة، إخراج المقاطعة، تحديد حدود درجة الحرارة العلوية والسفلية ، LIS2DW12 (مقياس التسارع) كفاءة عالية في استخدام الطاقة، واحدة من الأفضل في فئتها أو LIS2DH12.
أيضًا، في الإصدار الأول من المستشعر، كان هناك مفتاح من القصب في القائمة، ولكن في المراجعات اللاحقة تم استبعاده، نظرًا لأن مستشعر مفتاح القصب مقاس 1.6 سم المزود بمصباح زجاجي لم يكن به مساحة كافية، وقمت بتقسيم اثنين من مثل هذه المستشعرات عند تثبيت اللوحة النهائية في العلبة أيضًا بسبب المربع. لم يكن نوع العلبة وارتفاعها الصغير مناسبًا للجهاز كمستشعر فتح وإغلاق مغناطيسي.
بالإضافة إلى المستشعرات، يوجد مصباحان LED على المستشعر، أحدهما RGB موجود في الجانب السفلي من المستشعر. زرين SMD، أحدهما متصل لإعادة الضبط، والثاني "المستخدم" لتنفيذ بعض سيناريوهات تشغيل المستشعر. يتكون جسم المستشعر من ثلاثة أجزاء: الجسم الرئيسي، ومدخل داخلي بفتحة تحمل البطارية ومثبت بالجسم الرئيسي بأربعة براغي، وغطاء سفلي يتم تثبيته في الفتحات الموجودة بالمدخل الداخلي. يوجد أيضًا 2 دبابيس تناظرية، و4 دبابيس رقمية، و2 دبابيس أخرى يمكن أن تكون هوائي NFC أو دبابيس رقمية، ومنفذ SWD.
يتم وضع مصابيح RGB LED والأزرار على لوحة PCB بطريقة يمكن الوصول إليها بسهولة عند إزالة الغطاء السفلي من خلال الفتحات الموجودة في الإدخال الداخلي، والتي تم تصميمها لتثبيت الغطاء الخلفي في مكانه.
لقد مر الجهاز بمراجعتين، في وقت سابق أيضًا، بدلاً من مستشعر TMP117، تم تركيب مستشعر الضوء MAX44009، والذي تم استبداله لاحقًا بمستشعر درجة الحرارة، كلا المستشعرين لهما نفس الجسم، لكن دبابيس مختلفة على الأرجل، قد تكون يكون عبثا أنه تم استبداله، وربما كان الأمر يستحق العودة.
لدي الآن 4 أجهزة من هذا القبيل تعمل في المنزل، اثنان منها مستشعران لدرجة الحرارة والرطوبة مع مستشعرات Si7021 (واحد على nRF52832، والثاني على nRF52811)، أحدهما عبارة عن مستشعر صدمات مطبق على مقياس التسارع LIS2DW12 (nRF52810) ومستشعر للتحكم في درجة الحرارة على مستشعر LMT01 (nRF52810).
يعمل المستشعر اللاسلكي على بطارية CR2032، ويبلغ الاستهلاك أثناء النوم 1.8 ميكرو أمبير لـ nRF52810 وnRF52811 و3.7 ميكرو أمبير لـ nRF52832. الاستهلاك في وضع نقل البيانات 8mA.
أعتقد أن وصف البروتوكول المستخدم وتطوير البرنامج الخاص بهذا المستشعر لسيناريوهات الاستخدام المختلفة هو خارج نطاق هذه المقالة.
يمكن مشاهدة اختبار تشغيل المستشعر مع نظام المنزل الذكي في الفيديو القصير أدناه.
مشروع هذا المستشعر مفتوح، يمكنك الحصول على جميع المواد الموجودة في المشروع على موقعي .
إذا كنت مهتمًا بكل ما يتعلق بـ DIY، أو كنت مطور DIY أو تريد فقط البدء، فأنت مهتم باستخدام أجهزة DIY، أدعو كل المهتمين .
إلى كل من يريد صنع أجهزة، البدء في إنشاء أتمتة لمنزله، أقترح التعرف على بروتوكول Mysensors سهل التعلم - دردشة برقية
وبالنسبة لأولئك الذين يبحثون عن حلول ناضجة إلى حد ما لأتمتة المنزل، أدعوكم إلى دردشة برقية . ()
شكرا لاهتمامكم، كل التوفيق!
المصدر: www.habr.com