El bricolaje, como dice Wikipedia, ha sido durante mucho tiempo una subcultura. En este artículo quiero hablar sobre mi proyecto de bricolaje de un pequeño sensor multitáctil inalámbrico, y esta será mi pequeña contribución a esta subcultura.
La historia de este proyecto empezó con el cuerpo, suena estúpido, pero así empezó este proyecto. El estuche se compró en el sitio web de Aliexpress, cabe señalar que la calidad de la fundición de plástico de este estuche es excelente. Después de una breve correspondencia con el vendedor, se envió un dibujo por correo electrónico y comenzó el proyecto.
El dibujo en sí estaba muy mal medido y la mitad de las medidas para los límites, recortes y agujeros tecnológicos de la futura placa de circuito impreso tuvieron que realizarse con un calibre. Habiendo recibido todas las dimensiones internas de la carcasa, quedó claro que el chip de radio tendría que "enrutarse" directamente a la placa de circuito impreso, ya que la altura desde la parte superior de la placa de circuito impreso hasta la superficie interior de la carcasa era 1.8 mm, y la altura mínima del módulo de radio promedio terminado suele ser de 2 mm (sin pantalla).
Se eligió el SoC nRF52 en el paquete QFN48 para el sensor. En este caso en la serie nRF52, Nordic tiene tres opciones: nRF52810, nRF52811(nuevo), nRF52832. Parámetros del chip: Cortex-M64 de 4 MHz, transceptor de 2.4 GHz, Flash de 512/256 KB, RAM de 64/32 KB para nRF52832 y Flash de 192 KB, RAM de 24 KB para nRF52810, nRF52811, chips multiprotocolo, compatible con Bluetooth Low Energy, Bluetooth mesh, ESB, ANT y nRF52811, además de los anteriores, también cuenta con Zigbee y Thread, además de búsqueda de dirección por Bluetooth.
Decidí hacer que el sensor fuera multisensorial para que pudiera usarse para diferentes tareas. Por este motivo, la disposición del chip debía ser lo más compacta posible, teniendo en cuenta que las dimensiones mínimas de los componentes no debían ser inferiores a 0603 para que el dispositivo pudiera soldarse manualmente. Después de colocar el chip en el tablero, comencé a seleccionar sensores. Lo principal en lo que me centré al seleccionar fueron las dimensiones de la carcasa del sensor y la posibilidad de soldar el sensor en casa con un conjunto mínimo de equipo (soldador y secador de pelo).
Se seleccionaron los siguientes sensores para el sensor: SHT20, SHt21, Si7020, Si7021, HTU21D (sensor de temperatura y humedad), todos estos sensores tienen la misma carcasa y los mismos pines, HDC2080 (sensor de temperatura y humedad) también tiene una carcasa similar a mencionado anteriormente, pero tiene una salida de interrupción adicional, más eficiente energéticamente, BME280 (sensor de temperatura, humedad y presión), LMT01 (sensor de temperatura), TMP117 (sensor de temperatura de alta precisión), alta eficiencia energética, salida de interrupción, configuración de temperatura superior e inferior límites, LIS2DW12(acelerómetro) de alta eficiencia energética, uno de los mejores de su segmento o LIS2DH12.
Además, en la primera versión del sensor había un interruptor de láminas en la lista, pero en revisiones posteriores se excluyó, ya que un sensor de interruptor de láminas de 1.6 cm con una bombilla de vidrio no tenía suficiente espacio, y dividí un par de Estos sensores al instalar el tablero terminado en la carcasa, también debido al cuadrado. El tipo de carcasa y su pequeña altura no eran adecuados para el dispositivo como sensor magnético de apertura y cierre.
Además de los sensores, hay 2 LED en el sensor, uno de ellos es RGB ubicado en la parte inferior del sensor. Dos botones SMD, uno conectado para restablecer, el segundo "usuario" para implementar algunos escenarios de operación del sensor. El cuerpo del sensor consta de tres partes: el cuerpo principal, un inserto interior con un orificio que sostiene la batería y está sujeto al cuerpo principal con cuatro tornillos, y una cubierta inferior que encaja en los orificios del inserto interior. También hay 4 pines analógicos, 2 pines digitales y dos pines más que pueden ser una antena NFC o pines digitales, un puerto SWD.
El LED RGB y los botones están colocados en la placa PCB de tal manera que se pueda acceder fácilmente a ellos cuando se retira la cubierta inferior a través de los orificios en el inserto interior, que están diseñados para colocar la cubierta posterior en su lugar.
El dispositivo pasó por dos revisiones, también antes, en lugar del sensor TMP117, se instaló un sensor de luz MAX44009, que luego fue reemplazado por un sensor de temperatura, ambos sensores tienen el mismo cuerpo, pero diferentes pines en las patas, puede Será en vano que lo hayan reemplazado, tal vez valga la pena devolverlo.
Ahora tengo 4 dispositivos de este tipo funcionando en casa, dos de ellos son sensores de temperatura y humedad con sensores Si7021 (uno en nRF52832, el segundo en nRF52811), uno es un sensor de impacto implementado en el acelerómetro LIS2DW12 (nRF52810) y un sensor de control de temperatura. en el sensor LMT01 (nRF52810).
El sensor inalámbrico funciona con una batería CR2032, el consumo en reposo es de 1.8 μA para nRF52810, nRF52811 y 3.7 μA para nRF52832. Consumo en modo transferencia de datos 8mA.
Creo que la descripción del protocolo utilizado y el desarrollo de software para este sensor para diferentes escenarios de uso está fuera del alcance de este artículo.
En el breve vídeo a continuación se puede ver una prueba del funcionamiento del sensor con un sistema de hogar inteligente.
El proyecto de este sensor está abierto, puedes obtener todos los materiales del proyecto en mi .
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Fuente: habr.com