DIY, como diz a Wikipedia, há muito tempo é uma subcultura. Neste artigo quero falar sobre meu projeto DIY de um pequeno sensor multitoque sem fio, e esta será minha pequena contribuição para esta subcultura.
A história desse projeto começou pelo corpo, parece bobagem, mas foi assim que esse projeto começou. O case foi adquirido no site Aliexpress, deve-se destacar que a qualidade da fundição plástica deste case é excelente. Após uma breve correspondência com o vendedor, um desenho foi enviado pelo correio e o projeto teve início.
O desenho em si foi muito mal medido e metade das medidas dos limites, recortes e furos tecnológicos da futura placa de circuito impresso tiveram que ser feitas com paquímetro. Tendo recebido todas as dimensões internas do gabinete, ficou claro que o chip de rádio teria que ser “roteado” diretamente na placa de circuito impresso, já que a altura do topo da placa de circuito impresso até a superfície interna do gabinete era 1.8 mm, e a altura mínima do módulo de rádio médio acabado é geralmente de 2 mm (sem tela).
O SoC nRF52 no pacote QFN48 foi escolhido para o sensor. Neste caso, na série nRF52, a Nordic tem três opções: nRF52810, nRF52811(novo), nRF52832. Parâmetros do chip: 64 MHz Cortex-M4, transceptor de 2.4 GHz, 512/256 KB Flash, 64/32 KB RAM para nRF52832 e 192 KB Flash, 24 KB RAM para nRF52810, nRF52811, chips multiprotocolo, suporte Bluetooth Low Energy, Bluetooth mesh, ESB, ANT e nRF52811, além dos acima, também possuem Zigbee e Thread, além de Bluetooth Direction Finding.
Decidi tornar o próprio sensor multissensorial para que pudesse ser usado em diversas tarefas. Por este motivo, o layout do chip teve que ser o mais compacto possível, levando em consideração que as dimensões mínimas dos componentes não deveriam ser inferiores a 0603 para que o dispositivo pudesse ser soldado manualmente. Depois que o chip foi colocado na placa, comecei a selecionar os sensores. As principais coisas que foquei ao selecionar foram as dimensões da caixa do sensor e a capacidade de soldar o sensor em casa com um conjunto mínimo de equipamentos (ferro de solda e secador de cabelo).
Os seguintes sensores foram selecionados para o sensor: SHT20, SHt21, Si7020, Si7021, HTU21D (sensor de temperatura e umidade), todos esses sensores possuem o mesmo invólucro e os mesmos pinos, HDC2080 (sensor de temperatura e umidade) também possui um invólucro semelhante ao listado anteriormente, mas possui saída de interrupção adicional, mais eficiência energética, BME280 (sensor de temperatura, umidade e pressão), LMT01 (sensor de temperatura), TMP117 (sensor de temperatura de alta precisão), alta eficiência energética, saída de interrupção, configuração de limites de temperatura superior e inferior , LIS2DW12(acelerômetro) alta eficiência energética, um dos melhores em seu segmento ou LIS2DH12.
Além disso, na primeira versão do sensor, havia um reed switch na lista, mas nas revisões subsequentes ele foi excluído, pois um sensor reed switch de 1.6 cm com lâmpada de vidro não tinha espaço suficiente, e eu dividi alguns tais sensores ao instalar a placa acabada no gabinete, também por causa do quadrado O tipo de gabinete e sua pequena altura não combinavam muito com o dispositivo como sensor magnético de abertura e fechamento.
Além dos sensores, existem 2 LEDs no sensor, um deles é RGB localizado na parte inferior do sensor. Dois botões SMD, um conectado para reset, o segundo “usuário” para implementação de alguns cenários de operação do sensor. O corpo do sensor consiste em três partes: o corpo principal, uma inserção interna com um orifício que segura a bateria e é fixada ao corpo principal com quatro parafusos, e uma tampa inferior que se encaixa nos orifícios da inserção interna. Existem também 4 pinos analógicos, 2 pinos digitais e mais dois pinos que podem ser uma antena NFC ou pinos digitais, uma porta SWD.
O LED RGB e os botões são colocados na placa PCB de forma que possam ser facilmente acessados quando a tampa inferior é removida através dos orifícios na inserção interna, que são projetados para encaixar a tampa traseira no lugar.
O aparelho passou por duas revisões, também anteriormente, no lugar do sensor TMP117 foi instalado um sensor de luz MAX44009, que posteriormente foi substituído por um sensor de temperatura, ambos os sensores possuem o mesmo corpo, mas pinos diferentes nas pernas, pode seja em vão que foi substituído, talvez valha a pena devolver.
Agora tenho 4 desses dispositivos funcionando em casa, dois deles são sensores de temperatura e umidade com sensores Si7021 (um no nRF52832, o segundo no nRF52811), um é um sensor de choque implementado no acelerômetro LIS2DW12 (nRF52810) e um sensor de controle de temperatura no sensor LMT01 (nRF52810).
O sensor sem fio funciona com uma bateria CR2032, o consumo durante o sono é de 1.8 μA para nRF52810, nRF52811 e 3.7 μA para nRF52832. Consumo no modo de transferência de dados 8mA.
Acredito que a descrição do protocolo utilizado e o desenvolvimento de software deste sensor para diferentes cenários de uso foge ao escopo deste artigo.
Um teste de operação do sensor com um sistema doméstico inteligente pode ser visto no breve vídeo abaixo.
O projeto deste sensor está aberto, você pode obter todos os materiais do projeto no meu .
Se você está interessado em tudo relacionado ao DIY, você é um desenvolvedor DIY ou apenas quer começar, está interessado em usar dispositivos DIY, convido todos os interessados em .
A todos que desejam fazer dispositivos, começar a construir automação para sua casa, sugiro que se familiarizem com o protocolo Mysensors, fácil de aprender - chat por telegrama
E para quem busca soluções bastante maduras para automação residencial, convido você para um chat por telegrama . ()
Obrigado pela atenção, tudo de bom!
Fonte: habr.com