DIY, jak podaje Wikipedia, od dawna jest subkulturą. W tym artykule chcę opowiedzieć o moim projekcie DIY małego bezprzewodowego czujnika multi-touch i będzie to mój mały wkład w tę subkulturę.
Historia tego projektu zaczęła się od ciała, brzmi to głupio, ale tak się zaczął ten projekt. Obudowa została zakupiona na stronie Aliexpress, należy zaznaczyć, że jakość plastikowego odlewu tej obudowy jest doskonała. Po krótkiej korespondencji ze sprzedawcą wysłano pocztą rysunek i przystąpiono do realizacji projektu.
Sam rysunek był bardzo słabo zmierzony i połowę wymiarów granic, wycięć i otworów technologicznych przyszłej płytki drukowanej trzeba było wykonać suwmiarką. Po otrzymaniu wszystkich wewnętrznych wymiarów obudowy stało się jasne, że chip radiowy będzie musiał zostać „poprowadzony” bezpośrednio na płytce drukowanej, ponieważ wysokość od góry płytki drukowanej do wewnętrznej powierzchni obudowy wynosiła 1.8 mm, a minimalna wysokość gotowego przeciętnego modułu radiowego to zwykle 2 mm (bez ekranu).
Na czujnik wybrano układ SoC nRF52 w pakiecie QFN48. W tym przypadku w serii nRF52 Nordic ma trzy opcje: nRF52810, nRF52811 (nowy), nRF52832. Parametry chipa: 64 MHz Cortex-M4, transceiver 2.4 GHz, 512/256 KB Flash, 64/32 KB RAM dla nRF52832 i 192 KB Flash, 24 KB RAM dla nRF52810, nRF52811, chipy wieloprotokołowe, obsługa Bluetooth Low Energy, Bluetooth mesh, ESB, ANT i nRF52811, oprócz powyższych, mają także Zigbee i Thread, a także funkcję wyszukiwania kierunku Bluetooth.
Postanowiłem, że sam czujnik będzie wielozmysłowy, aby można go było używać do różnych zadań. Z tego powodu układ chipa musiał być możliwie zwarty, biorąc pod uwagę fakt, że minimalne wymiary podzespołów nie powinny być mniejsze niż 0603, aby urządzenie można było lutować ręcznie. Po umieszczeniu chipa na płytce zacząłem dobierać czujniki. Główne rzeczy na które zwróciłem uwagę przy wyborze to wymiary obudowy czujnika oraz możliwość lutowania czujnika w domu przy minimalnym zestawie sprzętu (lutownica i suszarka do włosów).
Do czujnika wybrano następujące czujniki: SHT20, SHt21, Si7020, Si7021, HTU21D (czujnik temperatury i wilgotności), wszystkie te czujniki mają tę samą obudowę i te same piny, HDC2080 (czujnik temperatury i wilgotności) również ma podobną obudowę jak wcześniej wymienione, ale ma dodatkowe wyjście przerwania, bardziej energooszczędne, BME280 (czujnik temperatury, wilgotności i ciśnienia), LMT01 (czujnik temperatury), TMP117 (czujnik temperatury o wysokiej precyzji), wysoka efektywność energetyczna, wyjście przerwania, ustawianie górnej i dolnej temperatury limity, LIS2DW12(akcelerometr) wysoka wydajność energetyczna, jedna z najlepszych w swoim segmencie lub LIS2DH12.
Również w pierwszej wersji czujnika na liście znajdował się kontaktron, ale w kolejnych wersjach został on wykluczony, ponieważ na czujnik kontaktronu 1.6 cm ze szklaną bańką nie było wystarczająco dużo miejsca i podzieliłem kilka takie czujniki przy montażu gotowej płytki do obudowy, także ze względu na kwadrat. Rodzaj obudowy i jej niewielka wysokość nie do końca pasowały do urządzenia jako magnetyczny czujnik otwarcia i zamknięcia.
Oprócz czujników na czujniku znajdują się 2 diody LED, jedna z nich to RGB zlokalizowana na spodzie czujnika. Dwa przyciski SMD, jeden podłączony do resetu, drugi „użytkownika” do realizacji niektórych scenariuszy działania czujnika. Korpus czujnika składa się z trzech części: korpusu głównego, wewnętrznej wkładki z otworem mieszczącym akumulator i przymocowanej do korpusu za pomocą czterech śrub oraz dolnej pokrywy, która zatrzaskuje się w otworach wewnętrznej wkładki. Istnieją również 4 piny analogowe, 2 piny cyfrowe i dwa kolejne piny, które mogą być anteną NFC lub pinami cyfrowymi, port SWD.
Dioda LED RGB i przyciski zostały umieszczone na płytce PCB w taki sposób, aby można było do nich łatwo dotrzeć po zdjęciu dolnej pokrywy poprzez otwory w wewnętrznej wkładce, które mają za zadanie zatrzaskiwać tylną pokrywę na swoim miejscu.
Urządzenie przeszło dwie wersje, również wcześniej, w miejsce czujnika TMP117 został zamontowany czujnik światła MAX44009, który później został zastąpiony czujnikiem temperatury, oba czujniki mają ten sam korpus, ale inne piny na nóżkach, może to daremnie, że został wymieniony, może warto wrócić.
Teraz mam w domu 4 takie urządzenia pracujące, dwa z nich to czujniki temperatury i wilgotności z czujnikami Si7021 (jeden na nRF52832, drugi na nRF52811), jedno to czujnik wstrząsów zaimplementowany na akcelerometrze LIS2DW12 (nRF52810) oraz czujnik kontroli temperatury na czujniku LMT01 (nRF52810 ).
Czujnik bezprzewodowy zasilany jest baterią CR2032, pobór mocy w trybie uśpienia wynosi 1.8 μA dla nRF52810, nRF52811 i 3.7 μA dla nRF52832. Pobór w trybie transmisji danych 8mA.
Myślę, że opis zastosowanego protokołu i opracowanie oprogramowania dla tego czujnika dla różnych scenariuszy użytkowania wykracza poza zakres tego artykułu.
Test działania czujnika z systemem inteligentnego domu można zobaczyć na krótkim filmie poniżej.
Projekt tego czujnika jest otwarty, wszystkie materiały dotyczące projektu można zdobyć na moim .
Jeśli interesuje Cię wszystko co związane z DIY, jesteś programistą DIY lub dopiero chcesz zacząć, interesuje Cię korzystanie z urządzeń DIY, zapraszam wszystkich zainteresowanych .
Wszystkim chcącym produkować urządzenia, rozpocząć automatyzację budynków w swoim domu proponuję zapoznać się z łatwym do nauczenia się protokołem Mysensors - czat telegramowy
A tych, którzy szukają w miarę dojrzałych rozwiązań z zakresu automatyki domowej, zapraszam na czat telegramowy , ()
Dziękuję za uwagę, wszystkiego najlepszego!
Źródło: www.habr.com