NFC -slot - as 'n PCB ook die knoppies, die antenna en meer is: 7 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

U kan een van twee dinge uit hierdie instruksies neem. U kan volg en u eie kombinasie van 'n numeriese toetsbord en 'n NFC -leser skep. Die skematiese is hier. Die PCB -uitleg is hier. U kry 'n stuk materiaal om die onderdele wat u benodig te bestel. Ek het die kode verskaf vir die programmering van die mikrobeheerder. Daar is alles wat u nodig het om hierdie projek te kopieer of uit te brei.

Ek vermoed egter dat die meeste lesers meer inspirasie sal put uit sommige aspekte daarvan. Hierdie instruksies wys u dat die PCB meer is as 'n manier om die komponente saam te dra. Die klein reghoek van veselglas en koper het nog vele ander gebruike - terwyl dit steeds sy belangrikste taak is om elektriese verbindings te maak. Ek bied eers al hierdie aspekte aan voordat ek dit saamvoeg tot 'n voltooide projek. Ek hoop dat u die reis geniet en dat u besluit om een of twee van hierdie truuks in u eie projek te gebruik!

Stap 1: Die proses

Soveel projekte neem dieselfde baan op die pad na 'klaar' en soveel struikel reg voor die laaste hindernis.

Die prototipe

Eerstens is daar die prototipe. U het 'n idee en uit die laai kom u ontwikkelingsbord vir mikrobeheerders. Vir baie sal dit 'n Arduino wees, maar ek is die gelukkigste rondom TI se MSP430-reeks 16-bis lae-krag mikrobeheerders. Wat u ook al kies, daar is gewoonlik 'n ontwikkelingsraad wat u kan help. Dit beteken dat u nie hoef te begin met die maak van u eie PCB nie, en dat u teorieë en moontlike randapparatuur kan toets. Daar is dikwels 'n Booster Pack / Shield / Hat - of watter vreemde naam ook al vir 'n dogterbord waarmee die vervaardiger vorendag gekom het. Nie een van hulle is vreemdelinge vir 'n broodbord of verdwaalde draad nie.

U kan sien dat ek hier TI se CapTIvate -ontwikkelingsstel en TRF7970A NFC Booster -pakket gebruik het om te bewys dat die konsep waarskynlik werk.

U sal ook 'n bewys van die konsepkode kry. Dit kan morsig wees. Dit kan staatmaak op afgelaaide biblioteke wat u deel van die pad kan bring. Persoonlik is ek geneig om dit 'n bietjie onvolmaak te laat, want ek weet dat ek die weke moet wag totdat die PCB's kom. Ek kan dit dan opruim.

Die ontwerp

Daarna kom die ontwerp. Steek u gunsteling PCB -ontwerp sagteware op. In my geval is dit Eagle. Dit neem 'n verrassende tyd om van idee tot perfeksie te gaan, en hier lê ons avontuur! Die komende stappe sal u help om die meeste hieruit te benut.

Wag vir u PCB's

U kan u eie ets of vinnig maak, maar die meeste van ons bestel by 'n koshuis in China en wag 'n paar weke. Dit is tyd om terug te keer na die kode. Dit sal homself nie regmaak nie!

Vergadering en ontfouting

Haal die soldeerbout of broodrooster uit. Dan kan u sien of dit werk soos verwag. Gaan miskien 2 tree terug. Miskien nie.

Die omhulsel en voorpaneel

U PCB lyk dus professioneel. Nou benodig dit 'n omhulsel en voorpaneel. Miskien druk jy iets in 3D. Dit lyk goed, maar dit verteenwoordig nie die fynheid van die pragtige PCB aan die binnekant nie. Wel, hier is waar hierdie gids regtig gaan help!

Stap 2: u PCB as die voorpaneel

Soldeermasker was vroeër net groen. Sy skerm was funksioneel eerder as dekoratief. 'N PCB was iets wat weggesteek was, en slegs geeks soos ons sou dit graag wou sien. Wel, nie meer nie!

Met baie bordhuise kan u nou uit 'n wye verskeidenheid kleure kies. Die kwaliteit van die syskerm het baie verbeter. Funky vorms en uitknipsels word toegelaat. Waarom sou u nie hiervan voordeel trek nie? As u die PCB sorgvuldig skep, kan 'n plankhuis u voorpanele vir u maak!

In my voorbeeld het ek al die komponente aan die een kant geplaas en seker gemaak dat die ander kant goed genoeg lyk om die voorkant van my toestel te wees. U hoef dit nie te doen nie. Miskien wil u die skoonheid en die brein op aparte borde hê. Dit hang van jou af.

Ek het selfs 'n aantal PCB's gesien wat aan die soldering saamgesoldeer is, maar dit is ongewoon. As u dink dat u dit wel kan doen - hoekom nie!

My bord is redelik eenvoudig - net 'n netjiese wit syskerm oor 'n swart soldeermasker. Dit pas by die voorkoms waarna ek soek. Dit is moontlik om 'n wye verskeidenheid kleure en skakerings te kry deur syskerm, soldeermasker en koper op verskillende maniere te kombineer. Ek sal u aan die "PCB art" van Google oorlaat en 'n paar van die wonderlike skeppings wat ander mense teëgekom het, sien! Al is dit indrukwekkend, miskien is almal nie geskik vir 'n voorpaneel nie.

Stap 3: u PCB as die knoppies

U het miskien opgemerk dat die sygedrukte syfers baie soos 'n numeriese toetsbord lyk, en dit is omdat dit so is. Om presies te wees, is dit kapasitiewe aanraakknoppies. As u hierdie roete volg, sal u waarskynlik 'n mikrobeheerder benodig wat kapasitiewe aanraking ondersteun, hoewel dit moontlik is om 'u eie' kapasitiewe aanraakwaarneming te 'rol' as u dit regtig wil hê.

Alle kapasitiewe aanraakknoppies bestaan uit 'n paar PCB-spore wat 'n waarneembare kapasitansie kan hê, hetsy op grond (bekend as selfkapasiteit) of na 'n ander spoor (bekend as onderlinge kapasitansie).

Ek het my ontwerp begin deur die TI se CapTIvate -gids vir hul MSP430FR2633 -toestel te volg, maar as u 'n ander mikrobeheerder gebruik, is dit waarskynlik die moeite werd om na die gidse en verwysingsontwerpe van die vervaardiger te kyk. Daar word nie net 'n gids vir die PCB -uitleg verskaf nie, maar daar is selfs die CapTIvate Design Center wat 'n sjabloonkode sal genereer wat by u hardeware pas.

U sal sien dat die essensie van die knoppie net twee sirkels koper redelik naby mekaar is. Om u vinger naby te bring, verminder die kapasitansie tussen hulle. Die MSP430 gebruik 'n konstante stroombron om hierdie kondensator te laai en meet hoe vinnig die spanning daaroor verander. Die CapTIvate -biblioteek vergemaklik die omskakeling daarvan in gedrukte knoppies.

Ek het 'n pasgemaakte deel in Eagle ontwerp om die byvoeging van twaalf van hierdie knoppies te vereenvoudig, sodat ek dit vir toekomstige projekte kan gebruik.

Stap 4: u PCB as 'n LED -verspreider

Die arendoog onder u het moontlik die klein sirkelvormige kol gesien waar die swart soldeermasker aan weerskante van die PCB ontbreek. Soos met byna elke elektroniese ontwerp, het ek visuele terugvoer vir die gebruiker nodig gehad. Ek het met 'n RGB LED gegaan en het 'n paar opsies hiervoor gehad.

• Ek kan 'n deur-deur LED gebruik en 'n gat sny sodat dit kan deurdring. Ek weet nie hoe ek dit sonder 'n ander PCB kon koppel nie.
• Ek kan 'n LED op die oppervlak gebruik. Dan het ek 'n paar spore en 'n LED wat my netjiese voorpaneel deurmekaar maak.
• Ek kan 'n omgekeerde monteer-LED gebruik.

Sommige van u wonder miskien wat 'n omgekeerde -LED is. Dit is 'n "onderstebo" oppervlak -berg -LED wat terugskyn by die PCB waarop dit gemonteer is. Wat?! Hoekom sal jy dit doen? Wel, dit kry dit uit die pad aan die ander kant van die PCB. Die meeste ontwerpe sal nog 'n gat in die printplaat hê sodat hierdie LED kan skyn, maar ek het besluit om net die koper en soldeermasker te verwyder en te kyk of die PCB -materiaal deursigtig genoeg is sodat die LED kan skyn. Spoiler waarskuwing - dit was! Ek is seker dat dit eerder 'n bietjie helderder sou wees met 'n gat, maar dit is maklik genoeg om deur 1,6 mm FR4 in sonlig sigbaar te wees. Dit is ook lekker versprei.

Dit het 'n pasgemaakte onderdeel nodig wat Eagle ontwerp het om te verseker dat daar geen koper of soldeermasker onder was nie, maar dit was net 'n paar sirkels aan die beperkings- en Keepout -lae aan beide kante. U vind hierdie pasgemaakte deel in die aangehegte Eagle -biblioteek.

Stap 5: u PCB as 'n antenna

Dit is niks nuuts om 'n PCB -spoor as 'n antenna te gebruik nie. Die NFC Booster -pak wat ek gebruik het, het een. Die meeste kommersiële NFC -lesers wat u vind, gebruik dit. Een probleem wat ek gevind het, is dat dit ingestel is op die mees algemene NFC -tagformate - kaarte en keyfobs. Ek is snaaks genoeg om 'n klein NFC -tag in my hand te laat inplant. Besonderhede is hier as u nie moedeloos is nie. Ek het ook 'n vorige projek gemaak met behulp van 'n draadwondinduktor as 'n antenna. Vir hierdie projek wou ek kyk of dit moontlik is om 'n PCB -antenna te maak wat mooi pas by 'n klein ingeplante tag.

Eerstens het ek besluit om 'n PCB -spoor te bou wat fisies kleiner is as dié wat u normaalweg sal sien. Die induktansie is belangrik by die afstel van die antenna, so ek gebruik 'n aanlyn PCB -induktorrekenaar en is daarop gemik dat ongeveer 1μH ongeveer dieselfde is as die draadwond wat ek voorheen gebruik het. Ek het TI se L_Calculate gebruik en dit het my vertel dat 7 draaie met 'n gemiddelde grootte van 9 mm x 6,5 mm met 'n spoorwydte van 0,1524 950nH moet wees. Naby genoeg.

Toe ek die PCB's terugkry, meet dit 0.627μH - met 'n weerstand van 0.867Ω. Dit is tyd om uit te vind hoe die bypassende netwerk moet lyk, sodat die TRF7970A 50Ω sien. Antenne -ooreenstemming is 'n hele onderwerp op sy eie, so ek sal nie nou daarop ingaan nie, maar as u belangstel, het ek bespreek hoe u 'n antenna kan instel sonder om 'n duur VNA hier te benodig.

Dit is genoeg om te sê dat u PCB gebruik kan word om 'n nulkoste-antenna te maak, of dit nou 'n induktiewe spoel is vir RFID (nie streng 'n antenna nie) of vir WiFi, ZigBee, Sub-1Ghz, ens. As u een benodig, begin u met die ontwerpnotas vir watter toestel u ook al gebruik. Die vervaardiger wil hê dat u hul komponente moet koop, sodat dit baie kan help as u dit gebruik.

Stap 6: u PCB as 'n ontfoutkop

Sodra u 'n mikrobeheerder by u projek voeg, het u die vraag hoe u u kode daarin kan kry. Dikwels beland u lekker PCB met 'n lae profiel, met 'n dik kopstuk daarop. Dit is ook gereeld deur die gat -weergawes, sodat u netjiese PCB aan beide kante geraak is. Dit is duidelik dat ek wou hê dat die een kant my voorpaneel sou wees, deur die gat as uit. Speldopskrifte op die oppervlak kan die risiko loop om u spore op te trek - veral as u waarskynlik 'n paar keer kan koppel en ontkoppel.

Gelukkig is daar 'n alternatief - pogo -penne. Hierdie veerbelaaide penne maak 'n goeie elektriese kontak met u bord. Dit is miskien nie stil genoeg vir 'n permanente verbinding nie, maar dit is beslis vir programmering. Ek het gesien hoe pogo -penne saam met 'n pasgemaakte mal gebruik word vir programmeer en ook om 'n produksiebord te toets. Ek het hulle selfs op 'n wasgoedpen vasgesteek vir 'n baie tuisgemaakte programmeerder-voorkoms. Ek het egter gebruik gemaak van 'n kommersiële produk wat beskikbaar is vir baie mikrobeheergesinne - Tag Connect. Dit benodig 'n paar klein uitlyngate in u bord, so dit is miskien nie perfek as u 'n waterdigte voorpaneel benodig nie, maar ek het besluit dat dit goed sou wees vir hierdie projek.

Al wat nodig is, is 'n PCB -voetafdruk en jy is klaar! Die gate is goed binne die vereiste van 'n plankhuis en miskien selfs huisets.

Stap 7: Die voltooide PCB

Dus, nadat al hierdie PCB -idees in een projek opgeneem is - hier is die finale resultaat. Dit reageer op óf die korrekte NFC -etiket óf die toegangskode en maak die deur oop. Die deurbediening is apart omdat dit op verskillende maniere 'n paar verskillende deure kan gebruik. Die deur na my huis sal 'n elektromagnetiese ontgrendeling wees, net soos u sou vind op 'n woonstelblok met 'n interkomstelsel.

Ek is 'n vlieërbrander en vind my so gereeld in die see, en dit is altyd moeilik om te weet wat ek met u sleutels moet doen. Met 'n NFC -tag in my hand het ek altyd die sleutel by my! Vir my bakkie sal dit aansluit by die sentrale sluitstelsel.

As u 'n deur het, kan u 'n geskikte manier kies om dit oop of oop te maak.

U vind alles wat u nodig het om hierdie projek te herhaal (of aan te pas) in hierdie GitHub -bewaarplek.

Ek hoop dat u dit geniet het om oor hierdie projek te lees en dat dit u geïnspireer het om 'n paar idees in u eie PCB's op te neem. Laat weet my asseblief in die kommentaar hieronder. Kyk ook na die inskrywings in die PCB -wedstryd en stem vir die een wat u dink die beste is. Ek hoop dit sal myne wees, maar ek is seker daar is ook baie ander goeie inskrywings.

Naaswenner in die PCB -kompetisie