قفل NFC - عندما تكون لوحة الدوائر المطبوعة هي أيضًا الأزرار والهوائي والمزيد : 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

يمكنك أن تأخذ أحد شيئين من Instructable. يمكنك المتابعة وإنشاء مجموعتك الخاصة من لوحة المفاتيح الرقمية وقارئ NFC. التخطيطي هنا. تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور هنا. ستجد فاتورة مواد لك لطلب الأجزاء التي تحتاجها. لقد قدمت رمز برمجة وحدة التحكم الدقيقة. هناك كل ما تحتاجه لنسخ هذا المشروع أو تمديده.

ومع ذلك ، أظن أن معظم القراء من المرجح أن يستلهموا من بعض جوانبها. يوضح لك Instructable أن PCB هو أكثر من مجرد طريقة لتوصيل المكونات معًا. يحتوي هذا المستطيل الصغير من الألياف الزجاجية والنحاس على الكثير من الاستخدامات الأخرى - بينما لا يزال يتولى وظيفته الرئيسية المتمثلة في إجراء التوصيلات الكهربائية. سأقدم كل هذه الجوانب أولاً قبل تجميعها معًا في مشروع مكتمل. أتمنى أن تستمتع بالرحلة وقد تقرر استخدام واحدة أو اثنتين من هذه الحيل في مشروع خاص بك!

الخطوة 1: العملية

الكثير من المشاريع تأخذ نفس المسار على الطريق إلى "الانتهاء" والكثير يتعثر قبل العقبة الأخيرة مباشرة.

النموذج

أولاً هناك النموذج الأولي. لديك فكرة ويخرج من الدرج لوحة تطوير وحدة التحكم الدقيقة الخاصة بك. بالنسبة للكثيرين ، سيكون هذا من Arduino ، لكنني أسعد حول خط TI MSP430 من ميكروكنترولر 16 بت منخفضة الطاقة. مهما كان اختيارك ، هناك عادة لوحة تطوير تساعدك. هذا يعني أنك لست مضطرًا للبدء في صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص بك ويمكنك اختبار النظريات والأجهزة الطرفية المحتملة. غالبًا ما يكون هناك Booster Pack / Shield / Hat - أو أي اسم غريب للوحة ابنة الشركة المصنعة. لا يوجد استخدام غريب على اللوح أو الأسلاك الشاردة.

يمكنك أن ترى هنا أنني استخدمت مجموعة تطوير CapTIvate من TI وحزمة TRF7970A NFC Booster لإثبات أن المفهوم من المرجح أن يعمل.

ستطرح أيضًا بعض إثباتات رمز المفهوم. قد يكون الأمر فوضويًا. قد يعتمد على المكتبات التي تم تنزيلها والتي تجعلك جزءًا من الطريق إلى هناك. أنا شخصياً أميل إلى ترك الأمر غير كامل بعض الشيء لأنني أعلم أن لدي تلك الأسابيع في انتظار وصول مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يمكنني ترتيبها بعد ذلك.

التصميم

بعد ذلك يأتي التصميم. أطلق برنامج تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور المفضل لديك. في حالتي هو النسر. يستغرق الانتقال من الفكرة إلى الكمال وقتًا مدهشًا ، وهنا تكمن مغامرتنا! ستساعدك الخطوات القادمة على تحقيق أقصى استفادة من هذا.

في انتظار ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص بك

يمكنك حفرها بنفسك أو صنعها على عجل ، لكن معظمنا سيطلب من مجلس إدارة في الصين وينتظر بضعة أسابيع. حان الوقت الآن للعودة إلى هذا الرمز. لن يرتب نفسه!

التجميع والتصحيح

أخرج مكواة اللحام أو فرن التحميص. ثم يمكنك معرفة ما إذا كان يعمل كما هو متوقع. ربما ترجع خطوتين إلى الوراء. ربما لا.

العلبة واللوحة الأمامية

لذلك يبدو ثنائي الفينيل متعدد الكلور احترافيًا. الآن يحتاج إلى حاوية ولوحة أمامية. ربما ستطبع شيئًا ثلاثي الأبعاد. يبدو جيدًا ، لكنه لا يمثل جودة PCB الجميلة في الداخل. حسنًا ، إليك المكان الذي سيساعدك فيه هذا الدليل حقًا!

الخطوة 2: PCB الخاص بك كلوحة أمامية

اعتاد أن يكون قناع اللحام أخضر فقط. كانت الشاشة الحريرية عملية أكثر منها زخرفية. كان ثنائي الفينيل متعدد الكلور شيئًا مخفيًا ولن يهتم برؤيته سوى المهوسون أمثالنا. حسنًا ، ليس بعد الآن!

تتيح لك العديد من المنازل اللوحية الاختيار من بين مجموعة واسعة من الألوان. لقد تحسنت جودة الشاشة الحريرية بشكل كبير. مسموح بالأشكال والقواطع غير التقليدية. فلماذا لا تستفيد من هذا؟ إذا قمت بإنشاء PCB بعناية ، فيمكن لمنزل اللوحة أن يصنع الألواح الأمامية لك!

في المثال الخاص بي ، لقد وضعت جميع المكونات على جانب واحد وتأكدت من أن الجانب الآخر يبدو جيدًا بما يكفي ليكون واجهة جهازي. ليس عليك القيام بذلك. ربما تريد أن يكون لديك الجمال والعقل في لوحات منفصلة. الأمر متروك لك.

لقد رأيت حتى عددًا من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ملحومة معًا لتشكيل العلبة بأكملها ، لكن هذا غير عادي. إذا كنت تعتقد أنه يمكنك القيام بذلك - فلماذا لا!

لوحتي بسيطة إلى حد ما - فقط بعض الشاشة الحريرية البيضاء الأنيقة فوق قناع لحام أسود. تناسب المظهر الذي كنت أبحث عنه. من الممكن الحصول على مجموعة كبيرة من الألوان والظلال من خلال الجمع بين الشاشة الحريرية وقناع اللحام والنحاس بطرق مختلفة. سأتركك لـ Google "فن PCB" وأرى بعض الإبداعات الرائعة التي ابتكرها أشخاص آخرون! رغم أنها مثيرة للإعجاب ، فربما لا تكون جميعها مناسبة للوحة الأمامية.

الخطوة 3: PCB الخاص بك كأزرار

ربما لاحظت أن الأرقام المطبوعة بالشاشة الحريرية تشبه إلى حد كبير لوحة المفاتيح الرقمية وذلك لأنها كذلك. لكي تكون دقيقًا ، فهي أزرار تعمل باللمس بالسعة. إذا كنت تسير في هذا الطريق ، فربما تريد متحكمًا يدعم اللمس السعوي على الرغم من أنه من الممكن "تحريك" حساس اللمس السعوي إذا كنت تريد ذلك حقًا.

تتكون جميع أزرار اللمس السعوية من بعض آثار ثنائي الفينيل متعدد الكلور التي يتم وضعها للحصول على سعة قابلة للاكتشاف إما على الأرض (المعروفة باسم السعة الذاتية) أو إلى أثر آخر (يُعرف بالسعة المتبادلة).

لقد بدأت تصميمي باتباع دليل TI's CapTIvate لجهاز MSP430FR2633 ولكن إذا كنت تستخدم متحكمًا آخر ، فمن المحتمل أن يكون من المفيد إلقاء نظرة على الأدلة والتصميمات المرجعية المقدمة من الشركة المصنعة. لا يتم توفير دليل تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور فحسب ، بل يوجد أيضًا مركز تصميم CapTIvate الذي سينشئ بعض التعليمات البرمجية للقالب لمطابقة أجهزتك.

ستلاحظ أن جوهر الزر هو مجرد دائرتين من النحاس بالقرب من بعضهما البعض. تقريب إصبعك يقلل من السعة بينهما. يستخدم MSP430 مصدر تيار ثابت لشحن هذا المكثف وقياس مدى سرعة تغير الجهد عبره. تعمل مكتبة CapTIvate على تبسيط تحويل هذا إلى ضغطات زر تم اكتشافها.

لقد صممت جزءًا مخصصًا في Eagle لتبسيط إضافة اثني عشر من هذه الأزرار حتى أتمكن من استخدامها في المشاريع المستقبلية.

الخطوة 4: PCB الخاص بك كمشتت LED

ربما لاحظ النسر بينكم البقعة الدائرية الصغيرة حيث يكون قناع اللحام الأسود مفقودًا من جانبي ثنائي الفينيل متعدد الكلور. كما هو الحال مع أي تصميم إلكتروني تقريبًا ، كنت بحاجة إلى بعض الملاحظات المرئية للمستخدم. ذهبت مع RGB LED وكان لدي بعض الخيارات لذلك.

• يمكنني استخدام مصباح LED عبر الفتحة وأقطع ثقبًا حتى يخترقها. لست متأكدًا من كيفية توصيله بدون ثنائي الفينيل متعدد الكلور آخر.
• يمكنني استخدام مصباح LED للتركيب على السطح. ثم لدي بعض الآثار ومصباح LED يفسد لوحتي الأمامية الأنيقة.
• يمكنني استخدام مصباح LED عكسي.

قد يتساءل البعض منكم عن ماهية مؤشر LED العكسي. حسنًا ، إنه مصباح LED للتثبيت على السطح "رأساً على عقب" يضيء مرة أخرى في ثنائي الفينيل متعدد الكلور المركب عليه. ماذا او ما؟! لماذا تفعل ذلك؟ حسنًا ، إنها تخرجها من الطريق على الجانب الآخر من ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ستظل معظم التصميمات بها فتحة في PCB حتى يتألق هذا LED من خلالها ، لكنني قررت فقط إزالة النحاس وقناع اللحام ومعرفة ما إذا كانت مادة PCB شفافة بدرجة كافية حتى يتألق LED من خلالها. تنبيه المفسد - كان! أنا متأكد من أنه سيكون أكثر سطوعًا مع وجود ثقب بدلاً من ذلك ، ولكنه يكفي بسهولة أن تكون مرئيًا في ضوء الشمس من خلال 1.6 مم من FR4. إنه منتشر بشكل جيد أيضًا.

لقد احتاجت إلى جزء مخصص صممه Eagle لضمان عدم وجود نحاس أو قناع لحام تحته ، ولكن كل هذا كان عبارة عن دائرتين على طبقات Restrict و Keepout على كلا الجانبين. ستجد هذا الجزء المخصص في مكتبة Eagle المرفقة.

الخطوة 5: ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص بك كهوائي

إن استخدام أثر ثنائي الفينيل متعدد الكلور كهوائي ليس بالأمر الجديد. حزمة NFC Booster التي استخدمتها بها واحدة. معظم أجهزة قراءة NFC التجارية التي ستجدها تستخدمها. إحدى المشكلات التي وجدتها هي أنه تم ضبطها لتلائم أكثر تنسيقات علامات NFC شيوعًا - البطاقات والمفاتيح. أنا غريب الأطوار بما يكفي لزرع علامة NFC صغيرة في يدي. التفاصيل هنا إذا لم تكن شديد الحساسية. لقد صنعت أيضًا مشروعًا سابقًا باستخدام محث سلكي كهوائي. بالنسبة لهذا المشروع ، كنت أرغب في معرفة ما إذا كان من الممكن إنشاء هوائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور يتوافق بشكل جيد مع علامة صغيرة مزروعة.

أولاً ، قررت إنشاء تتبع ثنائي الفينيل متعدد الكلور أصغر فعليًا من تلك التي تراها عادةً. يعد الحث مهمًا عند ضبط الهوائي ، لذلك أستخدم آلة حاسبة لمحث ثنائي الفينيل متعدد الكلور عبر الإنترنت وأهدف إلى أن تكون حوالي 1 ميكرومتر تقريبًا مثل جرح السلك الذي كنت أستخدمه من قبل. لقد استخدمت L_Calculate من TI وهذا أخبرني أن 7 لفات بمتوسط حجم 9 مم × 6.5 مم مع عرض تتبع 0.1524 يجب أن يكون 950 نانومتر. قريب بما فيه الكفاية.

عندما استعدت مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، كان قياسها 0.627 μH - مع مقاومة 0.867Ω. حان الوقت لتحديد الشكل الذي يجب أن تبدو عليه الشبكة المطابقة بحيث ترى TRF7970A 50 درجة. مطابقة الهوائي هو موضوع كامل من تلقاء نفسه ، لذلك لن أتطرق إلى ذلك الآن ، ولكن إذا كنت مهتمًا ، فقد غطيت كيفية ضبط الهوائي دون الحاجة إلى VNA باهظ الثمن هنا.

يكفي أن نقول أنه يمكن استخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور لإنشاء هوائي بدون تكلفة سواء كان ملفًا استقرائيًا لـ RFID (ليس هوائيًا تمامًا) أو لشبكات WiFi أو ZigBee أو Sub-1Ghz ، وما إلى ذلك مرة أخرى ، أود أن أقترح ذلك إذا كنت بحاجة إلى واحدة ، فابدأ من ملاحظات التصميم لأي جهاز تستخدمه. تريد منك الشركة المصنعة شراء مكوناتها ، لذا فهي تساعد بشكل كبير عندما يتعلق الأمر بالاستفادة منها.

الخطوة 6: PCB الخاص بك كرأس تصحيح

بمجرد إضافة متحكم دقيق إلى مشروعك ، ستواجه مشكلة كيفية الحصول على الكود الخاص بك عليه. في كثير من الأحيان ، ينتهي بك PCB اللطيف منخفض المستوى برأس دبوس مكتنزة عليه. غالبًا ما تكون هذه من خلال إصدارات الفتحات أيضًا ، لذلك تأثرت PCB الأنيق الجميل على كلا الجانبين. من الواضح أنني أردت أن يكون جانب واحد هو لوحتي الأمامية ، من خلال الفتحة كما في الخارج. يمكن أن تخاطر رؤوس الدبوس المثبتة في Surface بتقشير آثارك - خاصة إذا كان من المحتمل أن تقوم بالاتصال وقطع الاتصال عدة مرات.

لحسن الحظ ، هناك بديل - دبابيس البوجو. هذه المسامير المحملة بنابض تجعل اتصالًا كهربائيًا لطيفًا مع لوحك. قد لا يكون هادئًا بدرجة كافية للاتصال الدائم ولكنه بالتأكيد مخصص للبرمجة. لقد رأيت دبابيس بوجو مستخدمة مع رقصة مخصصة لكل من البرمجة وأيضًا لاختبار لوحة الإنتاج. حتى أنني رأيتهم عالقين على مشبك ملابس للحصول على مظهر مبرمج محلي الصنع. ومع ذلك ، فقد استخدمت منتجًا تجاريًا متاحًا للعديد من عائلات وحدات التحكم الدقيقة - Tag Connect. إنها تتطلب بعض ثقوب المحاذاة الصغيرة في لوحتك ، لذا فقد لا تكون مثالية إذا كنت بحاجة إلى لوحة أمامية مقاومة للماء لكنني قررت أنه سيكون جيدًا لهذا المشروع.

كل ما هو مطلوب هو بصمة ثنائي الفينيل متعدد الكلور وقد انتهيت! الثقوب في حدود متطلبات مجلس الإدارة وربما حتى حفر المنزل.

الخطوة 7: الانتهاء من ثنائي الفينيل متعدد الكلور

لذلك ، بعد دمج كل أفكار ثنائي الفينيل متعدد الكلور في مشروع واحد - ها هي النتيجة النهائية. يستجيب إما لعلامة NFC الصحيحة أو رمز الدخول ويفتح الباب. عملية الباب منفصلة لأنها ستعمل بابين مختلفين بطريقتين مختلفتين. سيكون باب منزلي عبارة عن إطلاق كهرومغناطيسي ، تمامًا كما ستجده في مبنى سكني به نظام اتصال داخلي.

أنا أمارس رياضة ركوب الأمواج الشراعي كثيرًا ما أجد نفسي في المحيط ومن الصعب دائمًا معرفة ما يجب فعله بمفاتيحك. مع علامة NFC في يدي دائمًا ما يكون المفتاح معي! بالنسبة لشاحنتي ، سيتم ربطها بنظام القفل المركزي.

بالنسبة إلى الباب الخاص بك ، قد ترغب في اختيار طريقة مناسبة لفتحه أو فتحه.

ستجد كل ما تحتاجه لتكرار (أو تكييف) هذا المشروع في مستودع GitHub هذا.

أتمنى أن تكون قد استمتعت بالقراءة عن هذا المشروع وأنه قد ألهمك لدمج بعض الأفكار في ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص بك. إذا قمت بذلك ، فيرجى إخبارنا في التعليقات أدناه. يرجى أيضًا إلقاء نظرة على المشاركات في مسابقة PCB والتصويت لأيهما تعتقد أنه الأفضل. أتمنى أن تكون ملكي ، لكنني متأكد من وجود الكثير من المشاركات الجيدة الأخرى هناك أيضًا.

الوصيف في مسابقة PCB