חיישן מיקרו DIY אלחוטי רב חיישני

עשה זאת בעצמך, כפי שאומרת ויקיפדיה, היא כבר מזמן תת-תרבות. במאמר זה אני רוצה לדבר על פרויקט ה-DIY שלי של חיישן מולטי-טאץ אלחוטי קטן, וזו תהיה התרומה הקטנה שלי לתת-התרבות הזו.

הסיפור של הפרויקט הזה התחיל בגוף, זה נשמע טיפשי, אבל ככה התחיל הפרויקט הזה. המארז נרכש באתר Aliexpress, יש לציין כי איכות יציקת הפלסטיק של המארז הזה מעולה. לאחר התכתבות קצרה עם המוכר, נשלח ציור בדואר והפרויקט החל.

השרטוט עצמו נמדד בצורה גרועה מאוד ומחצית מהמדידות עבור הגבולות, החיתוכים והחורים הטכנולוגיים של המעגל המודפס העתידי היו צריכים להיעשות באמצעות קליפר. לאחר קבלת כל הממדים הפנימיים של המארז, התברר כי יהיה צורך "לנתב" את שבב הרדיו ישירות על המעגל המודפס, שכן הגובה מהחלק העליון של המעגל המודפס למשטח הפנימי של המארז היה 1.8 מ"מ, והגובה המינימלי של מודול הרדיו הממוצע המוגמר הוא בדרך כלל 2 מ"מ (ללא מסך).

עבור החיישן נבחר ה-nRF52 SoC בחבילת QFN48. במקרה זה בסדרת nRF52, ל-Nordic יש שלוש אפשרויות: nRF52810, nRF52811 (חדש), nRF52832. פרמטרי שבב: 64 מגה-הרץ Cortex-M4, מקלט משדר 2.4 גיגה-הרץ, פלאש 512/256 קילו-בייט, 64/32 קילו-בייט RAM עבור nRF52832 ו-192 קילו-בייט פלאש, 24 קילו-בייט RAM עבור nRF52810, nRF52811, שבבי ריבוי פרוטוקולים, תמיכה ב-Bluetooth Low Energy, Bluetooth mesh, ESB, ANT ו-nRF52811, בנוסף לאמור לעיל, יש גם Zigbee ו-Thread, כמו גם מציאת כיוון Bluetooth.

החלטתי להפוך את החיישן עצמו לרב חושי, כך שניתן יהיה להשתמש בו למשימות שונות. מסיבה זו, הפריסה של השבב הייתה צריכה להיעשות קומפקטית ככל האפשר, תוך התחשבות בעובדה שהמידות המינימליות של הרכיבים לא צריכות להיות פחות מ-0603 כדי שניתן יהיה להלחים את המכשיר באופן ידני. לאחר שהשבב הונח על הלוח, התחלתי לבחור חיישנים. הדברים העיקריים שבהם התמקדתי בבחירה היו מידות בית החיישן והיכולת להלחים את החיישן בבית עם סט ציוד מינימלי (מלחם ומייבש שיער).

לחיישן נבחרו החיישנים הבאים: SHT20, SHt21, Si7020, Si7021, HTU21D (חיישן טמפרטורה ולחות), לכל החיישנים הללו אותו בית ואותם פינים, ל-HDC2080 (חיישן טמפרטורה ולחות) יש גם דיור דומה לזה לפני רשום, אך יש לו פלט פסיקה נוסף, יעיל יותר באנרגיה, BME280 (חיישן טמפרטורה, לחות ולחץ), LMT01 (חיישן טמפרטורה), TMP117 (חיישן טמפרטורה דיוק גבוה), יעילות אנרגטית גבוהה, פלט פסיקה, הגדרת טמפרטורה עליונה ונמוכה מגבלות, LIS2DW12(מד תאוצה) יעילות אנרגטית גבוהה, מהטובות בסגמנט שלה או LIS2DH12.

כמו כן, בגרסה הראשונה של החיישן, היה מתג ריד ברשימה, אך בתיקונים הבאים הוא לא נכלל, מכיוון שלחיישן מתג ריד בגודל 1.6 ס"מ עם נורת זכוכית לא היה מספיק מקום, ופיצלתי כמה חיישנים כאלה בעת התקנת הלוח המוגמר לתוך המארז, גם בגלל הריבוע סוג המארז וגובהו הקטן לא ממש התאימו למכשיר כחיישן פתיחה וסגירה מגנטי.

בנוסף לחיישנים, יש 2 נוריות לד על החיישן, אחת מהן היא RGB הממוקמת בצד התחתון של החיישן. שני לחצני SMD, אחד מחובר לאיפוס, השני "משתמש" ליישום כמה תרחישי פעולת חיישן. גוף החיישן מורכב משלושה חלקים: הגוף הראשי, תוספת פנימית עם חור המחזיק את הסוללה ומוצמדת לגוף הראשי באמצעות ארבעה ברגים, ומכסה תחתון הנכנס לחורים בתוספת הפנימית. יש גם 4 פינים אנלוגיים, 2 פינים דיגיטליים ועוד שני פינים שיכולים להיות אנטנת NFC או פינים דיגיטליים, יציאת SWD.

נורית ה-RGB והלחצנים ממוקמים על לוח ה-PCB בצורה כזו שניתן לגשת אליהם בקלות כאשר הכיסוי התחתון מוסר דרך החורים בתוספת הפנימית, שנועדו להצמיד את הכיסוי האחורי למקומו.

המכשיר עבר שני תיקונים, גם קודם לכן, במקום חיישן TMP117, הותקן חיישן אור MAX44009, אשר הוחלף מאוחר יותר בחיישן טמפרטורה, לשני החיישנים אותו גוף, אך סיכות שונות ברגליים, ייתכן לשווא שהוחלף, אולי כדאי להחזיר.

עכשיו יש לי 4 מכשירים כאלה שעובדים בבית, שניים מהם חיישני טמפרטורה ולחות עם חיישני Si7021 (אחד על nRF52832, השני על nRF52811), אחד הוא חיישן זעזועים מיושם על מד התאוצה LIS2DW12 (nRF52810) וחיישן בקרת טמפרטורה על חיישן LMT01 (nRF52810).

החיישן האלחוטי פועל על סוללת CR2032, הצריכה בשינה היא 1.8 μA עבור nRF52810, nRF52811 ו-3.7 μA עבור nRF52832. צריכה במצב העברת נתונים 8mA.

אני חושב שהתיאור של הפרוטוקול בשימוש ופיתוח תוכנה עבור חיישן זה עבור תרחישי שימוש שונים הוא מעבר להיקף של מאמר זה.

בדיקה של פעולת החיישן עם מערכת בית חכם ניתן לראות בסרטון הקצר למטה.

הפרויקט של החיישן הזה פתוח, אתה יכול לקבל את כל החומרים על הפרויקט על שלי GitHub.

אם אתם מתעניינים בכל מה שקשור ל-DIY, אתם מפתחי DIY או סתם רוצים להתחיל, אתם מעוניינים להשתמש במכשירי DIY, אני מזמין את כל מי שמתעניין ב צ'אט טלגרם - DIYDEV.

לכל מי שרוצה לייצר מכשירים, להתחיל לבנות אוטומציה לבית, אני מציע להכיר את פרוטוקול Mysensors שקל ללמוד - טלגרם צ'אט MySensors

ולמי שמחפש פתרונות בוגרים למדי לאוטומציה ביתית, אני מזמין אתכם לצ'אט בטלגרם פתיל פתוח. (מה זה חוט?)

תודה על תשומת הלב, כל הכבוד!

מקור: www.habr.com