Le DIY, comme l'indique Wikipédia, est depuis longtemps une sous-culture. Dans cet article, je souhaite parler de mon projet DIY d'un petit capteur multi-sensor sans fil, qui sera ma modeste contribution à cette sous-culture.
L'histoire de ce projet a commencé avec le boîtier, cela peut sembler absurde, mais c'est réellement par là que tout a commencé. Le boîtier a été acheté sur le site AliExpress, et il convient de noter que la qualité du moulage en plastique de ce boîtier est excellente. Après une courte correspondance avec le vendeur, un plan a été envoyé par e-mail et ce projet a commencé.
Le plan lui-même était très mal dimensionné, et j'ai dû effectuer la moitié des mesures pour les limites, découpes et orifices techniques de la future carte imprimée à l'aide d'un pied à coulisse. Après avoir obtenu toutes les dimensions intérieures du boîtier, il est devenu clair qu'il fallait 'distribuer' le chip directement sur la carte imprimée, car la hauteur entre le dessus de la carte imprimée et la surface intérieure du boîtier était de 1,8 mm, tandis que la hauteur minimale d'un module radio moyen est généralement de 2 mm (sans écran).
Pour le capteur, j'ai choisi le SoC nRF52 en boîtier QFN48. Dans cette série nRF52 de Nordic, il y a trois variantes : nRF52810, nRF52811 (nouveau) et nRF52832. Les spécifications des puces : Cortex-M4 à 64 MHz, transceiver 2,4 GHz, 512/256 Ko de Flash, 64/32 Ko de RAM pour le nRF52832 et 192 Ko de Flash, 24 Ko de RAM pour les nRF52810, nRF52811. Ces puces sont multi-protocoles, supportent Bluetooth Low Energy, Bluetooth mesh, ESB, ANT, et le nRF52811 prend en charge en plus Zigbee, Thread, ainsi que le Bluetooth Direction Finding.
J'ai décidé de rendre le capteur multi-sensor afin qu'il puisse être utilisé pour différentes tâches. Par conséquent, le schéma du chip devait être le plus compact possible, tout en respectant les dimensions minimales des composants qui ne devaient pas être inférieures à 0603, afin que le dispositif puisse être soudé à la main. Une fois que le chip a été soudé sur la carte, je me suis chargé de la sélection des capteurs. Ce à quoi je prêtais le plus attention lors de la sélection, ce sont les dimensions du boîtier du capteur et la possibilité de souder le capteur à domicile avec un équipement minimal (fer à souder et pistolet à air chaud).
Les capteurs suivants ont été sélectionnés pour le capteur : SHT20, SHt21, Si7020, Si7021, HTU21D (capteur de température et d'humidité), tous ces capteurs ont un boîtier identique et des broches similaires, HDC2080 (capteur de température et d'humidité) a également un boîtier similaire aux précédemment mentionnés, mais dispose d'un output d'interruption supplémentaire, plus économe en énergie, BME280 (capteur de température, d'humidité et de pression), LMT01 (capteur de température), TMP117 (capteur de température haute précision), haute efficacité énergétique, sortie d'interruption, réglage des limites supérieures et inférieures de température, LIS2DW12 (accéléromètre) haute efficacité énergétique, l'un des meilleurs de sa catégorie ou LIS2DH12.
Dans la première version du capteur, un contacteur à lame était également inclus, mais dans les révisions ultérieures, il a été exclu, car le capteur à lame mesurant 1,6 cm avec un bulbe en verre manquait d'espace, et j'ai cassé quelques-uns de ces capteurs en installant le circuit imprimé dans le boîtier, en raison de la forme carrée du boîtier et de sa petite hauteur, l'appareil ne convenait pas très bien comme capteur magnétique d'ouverture et de fermeture.
En plus des capteurs, deux LED sont disposées sur le capteur, l'une d'elles est une RGB située sur le dessous du capteur. Deux boutons SMD, l'un connecté au reset, l'autre 'utilisateur' pour la mise en œuvre de certains scénarios de fonctionnement du capteur. Le boîtier du capteur consiste en trois parties : le boîtier principal, un insert intérieur avec un trou pour maintenir la batterie, qui se fixe au boîtier principal par quatre vis, et un couvercle inférieur qui se clipse dans les trous de l'insert intérieur. Quatre broches analogiques, deux numériques et également deux autres broches qui peuvent être une antenne NFC ou des broches numériques, port SWD.
La LED RGB et les boutons sont placés sur le circuit imprimé de manière à ce qu'ils soient accessibles lorsque le couvercle inférieur est retiré à travers les trous de l'insert intérieur, qui sont destinés à clipser le couvercle arrière.
L'appareil a survécu à deux révisions, auparavant, un capteur de luminosité MAX44009 était installé à la place du capteur TMP117, qui a ensuite été remplacé par un capteur de température, les deux capteurs ayant le même boîtier, mais des broches différentes, peut-être à tort, il a été remplacé, il vaudrait peut-être mieux le remettre.
Actuellement, j'ai 4 de ces appareils à la maison, dont deux sont des capteurs de température et d'humidité avec des capteurs Si7021 (un sur nRF52832, l'autre sur nRF52811), un est un capteur de choc basé sur l'accéléromètre LIS2DW12 (nRF52810) et un capteur de température utilisant le capteur LMT01 (nRF52810).
Le capteur sans fil fonctionne avec une pile CR2032, la consommation en mode veille est de 1,8 µA pour le nRF52810, nRF52811 et 3,7 µA pour le nRF52832. La consommation en mode transmission de données est de 8 mA.
La description du protocole utilisé et le développement du logiciel pour ce capteur dans différents scénarios d'utilisation dépassent le cadre de cet article.
Vous pouvez découvrir le test de fonctionnement du capteur avec le système de maison intelligente dans la courte vidéo ci-dessous.
Le projet de ce capteur est open source, tous les matériaux relatifs au projet sont disponibles sur mon .
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Source : habr.com
