Il fai da te, come dice Wikipedia, è da tempo una sottocultura. In questo articolo voglio parlare del mio progetto fai da te di un piccolo sensore multi-touch wireless, e questo sarà il mio piccolo contributo a questa sottocultura.
La storia di questo progetto è iniziata con il corpo, sembra stupido, ma è così che è iniziato questo progetto. La custodia è stata acquistata sul sito Aliexpress, va notato che la qualità della fusione in plastica di questa custodia è eccellente. Dopo una breve corrispondenza con il venditore, è stato inviato un disegno tramite posta e il progetto ha avuto inizio.
Il disegno stesso era misurato molto male e metà delle misurazioni per i confini, i ritagli e i fori tecnologici del futuro circuito stampato dovevano essere effettuate utilizzando un calibro. Dopo aver ricevuto tutte le dimensioni interne del case, è apparso chiaro che il chip radio avrebbe dovuto essere "instradato" direttamente sul circuito stampato, poiché l'altezza dalla parte superiore del circuito stampato alla superficie interna del case era 1.8 mm e l'altezza minima del modulo radio medio finito è solitamente di 2 mm (senza schermo).
Per il sensore è stato selezionato il SoC nRF52 nel pacchetto QFN48. In questo caso nella serie nRF52, Nordic ha tre opzioni: nRF52810, nRF52811(nuovo), nRF52832. Parametri chip: Cortex-M64 da 4 MHz, ricetrasmettitore da 2.4 GHz, 512/256 KB Flash, 64/32 KB RAM per nRF52832 e 192 KB Flash, 24 KB RAM per nRF52810, nRF52811, chip multiprotocollo, supporto Bluetooth Low Energy, Bluetooth mesh, ESB, ANT e nRF52811, oltre a quanto sopra, ha anche Zigbee e Thread, oltre al rilevamento della direzione Bluetooth.
Ho deciso di rendere il sensore stesso multisensoriale in modo che potesse essere utilizzato per compiti diversi. Per questo motivo il layout del chip doveva essere il più compatto possibile, tenendo conto del fatto che le dimensioni minime dei componenti non dovevano essere inferiori a 0603 in modo che il dispositivo potesse essere saldato manualmente. Dopo aver posizionato il chip sulla scheda, ho iniziato a selezionare i sensori. Le cose principali su cui mi sono concentrato nella scelta sono state le dimensioni dell'alloggiamento del sensore e la possibilità di saldare il sensore a casa con un set minimo di attrezzature (saldatore e asciugacapelli).
Per il sensore sono stati selezionati i seguenti sensori: SHT20, SHt21, Si7020, Si7021, HTU21D (sensore di temperatura e umidità), tutti questi sensori hanno lo stesso alloggiamento e gli stessi pin, anche HDC2080 (sensore di temperatura e umidità) ha un alloggiamento simile a sopra elencato, ma ha un'uscita di interruzione aggiuntiva, più efficiente dal punto di vista energetico, BME280 (sensore di temperatura, umidità e pressione), LMT01 (sensore di temperatura), TMP117 (sensore di temperatura ad alta precisione), alta efficienza energetica, uscita di interruzione, impostazione della temperatura superiore e inferiore limiti, LIS2DW12(accelerometro) ad alta efficienza energetica, uno dei migliori nel suo segmento o LIS2DH12.
Inoltre, nella prima versione del sensore, nell'elenco era presente un interruttore reed, ma nelle revisioni successive è stato escluso, poiché un sensore reed da 1.6 cm con bulbo di vetro non aveva abbastanza spazio, e ne ho divisi un paio tali sensori durante l'installazione della scheda finita nel case, anche a causa della forma quadrata del case e della sua altezza ridotta non si adattavano molto al dispositivo come sensore magnetico di apertura e chiusura.
Oltre ai sensori, sul sensore sono presenti 2 LED, uno dei quali è RGB situato sul lato inferiore del sensore. Due pulsanti SMD, uno collegato per il reset, il secondo “utente” per implementare alcuni scenari di funzionamento del sensore. Il corpo del sensore è costituito da tre parti: il corpo principale, un inserto interno con un foro che contiene la batteria ed è fissato al corpo principale con quattro viti, e un coperchio inferiore che si inserisce nei fori dell'inserto interno. Ci sono anche 4 pin analogici, 2 pin digitali e altri due pin che possono essere un'antenna NFC o pin digitali, una porta SWD.
Il LED RGB e i pulsanti sono posizionati sulla scheda PCB in modo tale da poter essere facilmente accessibili quando il coperchio inferiore viene rimosso attraverso i fori nell'inserto interno, progettati per far scattare in posizione la copertura posteriore.
Il dispositivo ha subito due revisioni, anche in precedenza, al posto del sensore TMP117, è stato installato un sensore di luce MAX44009, che è stato successivamente sostituito da un sensore di temperatura, entrambi i sensori hanno lo stesso corpo, ma diversi pin sulle gambe, potrebbe invano è stato sostituito, forse vale la pena restituirlo.
Ora ho 4 dispositivi di questo tipo che funzionano a casa, due di loro sono sensori di temperatura e umidità con sensori Si7021 (uno su nRF52832, il secondo su nRF52811), uno è un sensore d'urto implementato sull'accelerometro LIS2DW12 (nRF52810) e un sensore di controllo della temperatura sul sensore LMT01 (nRF52810 ).
Il sensore wireless funziona con una batteria CR2032, il consumo in modalità sleep è di 1.8 μA per nRF52810, nRF52811 e 3.7 μA per nRF52832. Consumo in modalità trasferimento dati 8mA.
Penso che la descrizione del protocollo utilizzato e lo sviluppo di software per questo sensore per diversi scenari di utilizzo vada oltre lo scopo di questo articolo.
Un test del funzionamento del sensore con un sistema di casa intelligente può essere visto nel breve video qui sotto.
Il progetto di questo sensore è aperto, puoi ottenere tutto il materiale sul progetto sul mio .
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Fonte: habr.com