DIY ist, wie Wikipedia sagt, seit langem eine Subkultur. In diesem Artikel möchte ich über mein DIY-Projekt eines kleinen drahtlosen Multitouch-Sensors sprechen und dies wird mein kleiner Beitrag zu dieser Subkultur sein.
Die Geschichte dieses Projekts begann mit dem Körper, es klingt dumm, aber so begann dieses Projekt. Das Gehäuse wurde auf der Aliexpress-Website gekauft. Es ist zu beachten, dass die Qualität des Kunststoffgusses dieses Gehäuses ausgezeichnet ist. Nach einer kurzen Korrespondenz mit dem Verkäufer wurde eine Zeichnung per Post verschickt und das Projekt begann.
Die Zeichnung selbst war sehr schlecht vermessen und die Hälfte der Messungen für die Grenzen, Ausschnitte und technologischen Löcher der zukünftigen Leiterplatte mussten mit einem Messschieber durchgeführt werden. Nachdem wir alle Innenmaße des Gehäuses erhalten hatten, wurde klar, dass der Funkchip direkt auf der Leiterplatte „verlegt“ werden musste, da die Höhe von der Oberseite der Leiterplatte bis zur Innenfläche des Gehäuses betrug 1.8 mm, und die Mindesthöhe des fertigen durchschnittlichen Funkmoduls beträgt normalerweise 2 mm (ohne Bildschirm).
Für den Sensor wurde der nRF52 SoC im QFN48-Gehäuse ausgewählt. In diesem Fall verfügt Nordic in der nRF52-Serie über drei Optionen: nRF52810, nRF52811 (neu), nRF52832. Chip-Parameter: 64 MHz Cortex-M4, 2.4 GHz Transceiver, 512/256 KB Flash, 64/32 KB RAM für nRF52832 und 192 KB Flash, 24 KB RAM für nRF52810, nRF52811, Multiprotokoll-Chips, unterstützt Bluetooth Low Energy, Bluetooth mesh, ESB, ANT und nRF52811 verfügen zusätzlich zu den oben genannten auch über Zigbee und Thread sowie Bluetooth-Peilung.
Ich habe beschlossen, den Sensor selbst multisensorisch zu gestalten, damit er für verschiedene Aufgaben verwendet werden kann. Aus diesem Grund musste das Layout des Chips so kompakt wie möglich gestaltet werden, wobei zu berücksichtigen war, dass die Mindestabmessungen der Komponenten nicht weniger als 0603 betragen sollten, damit das Gerät manuell gelötet werden konnte. Nachdem der Chip auf der Platine platziert war, begann ich mit der Auswahl der Sensoren. Bei der Auswahl habe ich mich vor allem auf die Abmessungen des Sensorgehäuses und die Möglichkeit konzentriert, den Sensor zu Hause mit minimaler Ausrüstung (Lötkolben und Haartrockner) zu löten.
Für den Sensor wurden folgende Sensoren ausgewählt: SHT20, SHt21, Si7020, Si7021, HTU21D (Temperatur- und Feuchtigkeitssensor), alle diese Sensoren haben das gleiche Gehäuse und die gleichen Pins, HDC2080 (Temperatur- und Feuchtigkeitssensor) hat ebenfalls ein ähnliches Gehäuse wie Vorher aufgeführt, verfügt aber über einen zusätzlichen Interrupt-Ausgang, energieeffizienter, BME280 (Temperatur-, Feuchtigkeits- und Drucksensor), LMT01 (Temperatursensor), TMP117 (hochpräziser Temperatursensor), hohe Energieeffizienz, Interrupt-Ausgang, Einstellung der oberen und unteren Temperatur Grenzen, LIS2DW12 (Beschleunigungsmesser) hohe Energieeffizienz, einer der besten in seinem Segment oder LIS2DH12.
Außerdem gab es in der ersten Version des Sensors einen Reed-Schalter in der Liste, der jedoch in späteren Überarbeitungen ausgeschlossen wurde, da für einen 1.6-cm-Reed-Schaltersensor mit Glaskolben nicht genügend Platz vorhanden war und ich ein paar geteilt habe Solche Sensoren beim Einbau der fertigen Platine in das Gehäuse, auch wegen der quadratischen Bauart des Gehäuses und seiner geringen Höhe, eigneten sich für das Gerät als magnetischer Öffnungs- und Schließsensor nicht wirklich.
Zusätzlich zu den Sensoren befinden sich am Sensor zwei LEDs, eine davon ist RGB und befindet sich auf der Unterseite des Sensors. Zwei SMD-Tasten, einer zum Zurücksetzen, der zweite „Benutzer“ zur Implementierung einiger Sensorbetriebsszenarien. Der Sensorkörper besteht aus drei Teilen: dem Hauptkörper, einem Inneneinsatz mit einem Loch, das die Batterie hält und mit vier Schrauben am Hauptkörper befestigt wird, und einer unteren Abdeckung, die in die Löcher am Inneneinsatz einrastet. Es gibt außerdem 2 analoge Pins, 4 digitale Pins und zwei weitere Pins, die eine NFC-Antenne oder digitale Pins sein können, einen SWD-Port.
Die RGB-LED und die Tasten sind so auf der Platine platziert, dass sie bei abgenommener Bodenabdeckung durch die Löcher im Inneneinsatz, die für das Einrasten der Rückabdeckung vorgesehen sind, leicht zugänglich sind.
Das Gerät hat zwei Revisionen durchlaufen, auch früher wurde anstelle des TMP117-Sensors ein MAX44009-Lichtsensor eingebaut, der später durch einen Temperatursensor ersetzt wurde, beide Sensoren haben das gleiche Gehäuse, aber möglicherweise unterschiedliche Stifte an den Beinen Es ist vergebens, dass es ersetzt wurde, vielleicht lohnt es sich, es zurückzugeben.
Jetzt habe ich 4 solcher Geräte zu Hause im Einsatz, zwei davon sind Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren mit Si7021-Sensoren (einer auf nRF52832, der zweite auf nRF52811), eines ist ein Stoßsensor, der auf dem LIS2DW12-Beschleunigungsmesser (nRF52810) implementiert ist, und ein Temperaturkontrollsensor auf dem LMT01-Sensor (nRF52810).
Der Funksensor wird mit einer CR2032-Batterie betrieben, der Verbrauch im Ruhezustand beträgt 1.8 μA für nRF52810, nRF52811 und 3.7 μA für nRF52832. Verbrauch im Datenübertragungsmodus 8mA.
Ich denke, die Beschreibung des verwendeten Protokolls und die Entwicklung von Software für diesen Sensor für verschiedene Einsatzszenarien würde den Rahmen dieses Artikels sprengen.
Einen Test der Funktion des Sensors mit einem Smart-Home-System finden Sie im kurzen Video unten.
Das Projekt dieses Sensors ist offen, Sie können alle Materialien zum Projekt auf meiner Website erhalten .
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit, alles Gute!
Source: habr.com