NFC Lock - Kapag ang isang PCB Ay Gayundin ang Mga Pindutan, ang Antenna at Higit Pa : 7 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Maaari kang kumuha ng isa sa dalawang bagay mula sa Instructable na ito. Maaari mong sundin kasama at lumikha ng iyong sariling kumbinasyon ng isang numerong keypad at isang NFC reader. Ang eskematiko ay narito. Narito ang layout ng PCB. Makakakita ka ng isang bayarin ng mga materyales para sa iyo upang mag-order ng mga bahagi na kailangan mo. Ibinigay ko ang code para sa pagprograma ng microcontroller. Mayroong lahat ng kakailanganin mong kopyahin o pahabain ang proyektong ito.

Gayunpaman, pinaghihinalaan ko na ang karamihan sa mga mambabasa ay mas malamang na kumuha lamang ng inspirasyon mula sa ilang mga aspeto nito. Ipinapakita sa iyo ng Instructable na ito na ang PCB ay higit pa sa isang paraan upang magkasama ang mga sangkap. Ang maliit na rektanggulo ng fiberglass at tanso na ito ay may maraming iba pang mga gamit - habang kumukuha pa rin ng pangunahing trabaho ng paggawa ng mga koneksyon sa kuryente. Ipapakita ko muna ang lahat ng mga aspetong ito bago ko sila akitin sa isang nakumpletong proyekto. Inaasahan kong nasiyahan ka sa paglalakbay at maaaring magpasya na gumamit ng isa o dalawa sa mga trick na ito sa isang proyekto mo!

Hakbang 1: Ang Proseso

Napakaraming mga proyekto ang dumadaan sa parehong daanan sa landas na "natapos" at napakaraming nadapa bago ang huling hadlang.

Ang prototype

Una mayroong ang prototype. Mayroon kang isang ideya at sa labas ng drawer ay dumating ang iyong go-to microcontroller development board. Para sa marami ito ay magiging isang Arduino, ngunit ako ang pinaka-masaya sa paligid ng linya ng MSP430 ng TI na 16-bit mababang power microcontrollers. Anuman ang iyong pinili, karaniwang may isang development board na tumutulong. Nangangahulugan ito na hindi mo kailangang magsimula sa paggawa ng iyong sariling PCB at maaari mong subukan ang mga teorya at mga potensyal na peripheral. Mayroong madalas na isang Booster Pack / Shield / Hat - o anumang kakaibang pangalan para sa isang board ng anak na babae ang naisip ng tagagawa. Wala sa paggamit ang hindi estranghero sa isang breadboard o stray wire.

Maaari mong makita na dito ginamit ko ang development kit ng TI ng CapTIvate at TRF7970A NFC Booster pack upang patunayan na ang konsepto ay malamang na gagana.

Kakatok ka rin ng ilang patunay ng code ng konsepto. Maaari itong maging magulo. Maaari itong umasa sa mga nai-download na aklatan na makakakuha sa iyo ng bahagi doon. Sa personal, may posibilidad akong iwanan ito ng kaunting hindi perpekto dahil alam kong mayroon akong mga linggong maaga na naghihintay para sa mga PCB na dumating. Maaari ko itong ayusin pagkatapos.

Ang disenyo

Susunod ay ang disenyo. Sunogin ang iyong paboritong software ng disenyo ng PCB. Sa aking kaso ito ay Eagle. Ito ay tumatagal ng isang nakakagulat na oras upang pumunta mula sa ideya hanggang sa pagiging perpekto, at narito kung saan nakasalalay ang aming pakikipagsapalaran! Ang mga darating na hakbang ay makakatulong sa iyong masulit ito.

Naghihintay para sa iyong mga PCB

Maaari mong pag-ukitin ang iyong sarili o gawin itong nagmamadali, ngunit karamihan sa atin ay mag-order mula sa isang board house sa Tsina at maghintay ng ilang linggo. Ngayon na ang oras upang makabalik sa code na iyon. Hindi ito maglilinis ng sarili!

Assembly at pag-debug

Kunin ang soldering iron o toaster oven. Pagkatapos ay maaari mong makita kung ito ay gumagana tulad ng inaasahan. Baka bumalik 2 hakbang. Siguro hindi.

Ang enclosure at front panel

Kaya't mukhang propesyonal ang iyong PCB. Ngayon kailangan nito ng isang enclosure at front panel. Marahil ay mag-print ka ng isang bagay. Mukhang OK-ish, ngunit hindi ito lubos na kumakatawan sa pagkapino ng kaibig-ibig na PCB sa loob. Kaya, narito kung saan talaga makakatulong ang gabay na ito!

Hakbang 2: Ang iyong PCB Bilang Front Panel

Dati berde lang ang Soldermask. Ang silk screen ay gumana kaysa sa pandekorasyon. Ang isang PCB ay isang bagay na itinago at ang mga geeks lamang na tulad namin ang interesado na makita ito. Kaya, hindi na!

Pinapayagan ka ngayon ng maraming mga board house na pumili mula sa isang malawak na hanay ng mga kulay. Napabuti ang kalidad ng silk screen. Pinapayagan ang mga hugis na hugis at gupit. Kaya bakit hindi samantalahin ito? Kung maingat mong nilikha ang PCB pagkatapos ay maaaring gawin ng isang board house ang iyong mga front panel para sa iyo!

Sa aking halimbawa, inilagay ko ang lahat ng mga bahagi sa isang gilid at tinitiyak na ang kabilang panig ay mukhang sapat upang maging harapan ng aking aparato. Hindi mo kailangang gawin ito. Siguro nais mong magkaroon ng kagandahan at talino sa magkakahiwalay na board. Bahala ka.

Nakita ko pa ang isang bilang ng mga PCB na nahinang magkasama upang mabuo ang buong enclosure, ngunit hindi ito karaniwan. Kung sa palagay mo magagawa mo ito - bakit hindi!

Ang aking board ay medyo simple - ilang maayos na puting silkscreen sa isang itim na soldermask. Akma sa hitsura na hinabol ko. Posibleng makakuha ng isang hanay ng mga kulay at shade sa pamamagitan ng pagsasama ng silkscreen, soldermask at tanso sa iba't ibang paraan. Iiwan kita sa Google "PCB art" at makita ang ilan sa mga kamangha-manghang mga nilikha ng ibang tao! Kahanga-hanga man ang mga ito, marahil hindi lahat ay angkop para sa isang front panel.

Hakbang 3: Iyong PCB Bilang Mga Pindutan

Maaaring napansin mo na ang mga silkscreened na numero ay katulad ng isang numerong keypad at iyon ay dahil. Upang maging tumpak ang mga ito ay capacitive touch button. Kung pupunta ka sa rutang ito malamang na gugustuhin mo ang isang microcontroller na sumusuporta sa capacitive touch bagaman posible na "i-roll ang iyong sariling" capacitive touch sensing kung talagang gusto mo.

Ang lahat ng mga capacitive touch button ay binubuo ng ilang mga bakas ng PCB na inilalagay upang magkaroon ng isang napapakitang capacitance alinman sa lupa (kilala bilang self-capacitance) o sa ibang bakas (kilala bilang mutual capacitance).

Sinimulan ko ang aking disenyo sa pamamagitan ng pagsunod sa patnubay sa CapTIvate ng TI para sa kanilang aparato na MSP430FR2633 ngunit kung gumagamit ka ng isa pang microcontroller malamang na ito ay nagkakahalaga ng pagtingin sa mga gabay at sanggunian na ibinigay ng tagagawa. Hindi lamang isang gabay sa layout ng PCB na ibinigay, ngunit mayroon ding CapTIvate Design Center na makakabuo ng ilang template code upang tumugma sa iyong hardware.

Mapapansin mo na ang kakanyahan ng pindutan ay dalawang bilog na tanso na medyo malapit sa bawat isa. Ang pagdadala ng iyong daliri malapit sa binabawasan ang capacitance sa pagitan nila. Gumagamit ang MSP430 ng pare-parehong kasalukuyang mapagkukunan upang singilin ang capacitor na ito at sinusukat kung gaano kabilis nagbabago ang boltahe sa kabuuan nito. Pinapasimple ng library ng CapTIvate na gawin itong mga napansin na pagpindot sa pindutan.

Dinisenyo ko ang isang pasadyang bahagi sa Eagle upang gawing simple ang pagdaragdag ng labindalawa sa mga pindutang ito at upang magamit ko ang mga ito sa mga susunod na proyekto.

Hakbang 4: Ang iyong PCB Bilang isang LED Diffuser

Ang mata ng agila sa gitna ay maaaring napansin mo ang maliit na pabilog na patch kung saan nawawala ang itim na soldermask mula sa magkabilang panig ng PCB. Tulad ng halos anumang elektronikong disenyo, kailangan ko ng ilang visual na feedback para sa gumagamit. Nagpunta ako sa isang RGB LED at may ilang mga pagpipilian para dito.

• Maaari akong gumamit ng isang through-hole LED at gupitin ang isang butas upang ito ay makalusot. Hindi ako sigurado kung paano ko ikonekta ito nang walang ibang PCB.
• Maaari akong gumamit ng isang pang-mount mount LED. Pagkatapos ay magkakaroon ako ng ilang mga bakas at isang LED na ginulo ang aking maayos na front panel.
• Maaari akong gumamit ng isang reverse-mount LED.

Ang ilan sa inyo ay maaaring nagtataka kung ano ang isang reverse mount LED. Sa gayon ito ay isang "baligtad" na ibabaw na mount LED na kumikinang sa PCB na naka-mount. Ano?! Bakit mo gagawin iyon? Sa gayon, napapalayo nito sa kabilang panig ng PCB. Karamihan sa mga disenyo ay magkakaroon pa rin ng isang butas sa PCB para sa LED na ito upang lumiwanag, ngunit nagpasya akong alisin lamang ang tanso at soldermask at tingnan kung ang materyal na PCB ay sapat na translucent para sa LED upang lumiwanag. Spoiler alert - ito ay! Sigurado ako na ito ay magiging medyo maliwanag na may butas sa halip, ngunit madali itong madaling makita sa sikat ng araw sa pamamagitan ng 1.6mm ng FR4. Maayos din itong kalat.

Kailangan nito ng isang pasadyang bahagi na dinisenyo ito Eagle upang matiyak na walang tanso o soldermask sa ibaba nito, ngunit ang lahat ng ito ay isang pares ng mga bilog sa mga layer ng Restrict at Keepout sa magkabilang panig. Mahahanap mo ang pasadyang bahagi na ito sa nakalakip na aklatan ng Eagle.

Hakbang 5: Ang iyong PCB Bilang isang Antenna

Ang paggamit ng isang bakas ng PCB bilang isang antena ay walang bago. Ang NFC Booster pack na ginamit ko ay may isa. Karamihan sa mga komersyal na mambabasa ng NFC na mahahanap mong ginagamit ang mga ito. Ang isang isyu na nahanap ko ay ang mga ito ay inaayos upang umangkop sa pinakakaraniwang mga format ng tag ng NFC - mga card at keyfobs. Sapat na ako sa geeky upang magkaroon ng isang maliit na tag ng NFC na nakatanim sa aking kamay. Narito ang mga detalye kung hindi ka mapamura. Gumawa rin ako ng isang nakaraang proyekto gamit ang isang wire sugat inductor bilang isang antena. Para sa proyektong ito nais kong makita kung posible na lumikha ng isang antena ng PCB na mahusay na naitugma sa isang maliit na tag na nakatanim.

Una nagpasya akong lumikha ng isang bakas sa PCB na pisikal na mas maliit kaysa sa mga karaniwang makikita mo. Ang inductance ay mahalaga kapag ang pag-tune ng antena kaya gumagamit ako ng isang online PCB inductor calculator at naglalayong para sa 1μH na maging halos kapareho ng wire na sugat na ginamit ko dati. Ginamit ko ang L_Calculate ng TI at sinabi sa akin na 7 na lumiliko sa isang average na laki ng 9mm x 6.5mm na may bakas na lapad ng 0.1524 ay dapat na 950nH. Malapit na.

Nang makuha ko ang mga PCB bumalik ito sinusukat 0.627μH - na may isang pagtutol ng 0.867Ω. Panahon na upang mag-ehersisyo kung ano ang dapat magmukhang hitsura ng pagtutugma ng network upang makita ng TRF7970A ang 50Ω. Ang pagtutugma ng antena ay isang buong paksa sa sarili nitong, kaya't hindi ko ito ilalabas ngayon, ngunit kung interesado ka kong tinakpan kung paano ibagay ang isang antena nang hindi nangangailangan ng isang mamahaling VNA dito.

Sapat na sabihin na ang iyong PCB ay maaaring magamit upang lumikha ng isang zero-cost antena maging ito ay isang inductive coil para sa RFID (hindi mahigpit na isang antena) o para sa WiFi, ZigBee, Sub-1Ghz, atbp Muli, iminumungkahi ko na kung kailangan mo ng isa magsimula ka mula sa mga tala ng disenyo para sa anumang aparato na iyong ginagamit. Nais ka ng tagagawa na bilhin ang kanilang mga bahagi kaya't malaking tulong sila pagdating sa paggamit ng mga ito.

Hakbang 6: Ang iyong PCB Bilang isang Header ng Pag-debug

Sa sandaling magdagdag ka ng isang microcontroller sa iyong proyekto mayroon kang isyu ng kung paano mo makukuha ang iyong code dito. Kadalasan maganda ka ng mababang profile na PCB ay nagtatapos sa isang chunky pin header dito. Kadalasan ang mga ito ay sa pamamagitan ng mga bersyon ng butas din, kaya't kaibig-ibig na maayos na PCB ay naapektuhan sa magkabilang panig. Malinaw na nais ko ang isang panig na maging harap kong panel, sa pamamagitan ng butas na palabas. Ang mga pang-mount na header ng pin na mapanganib ay maaaring mapanganib sa pagbabalat ng iyong mga bakas - lalo na kung malamang na kumonekta at mag-disconnect ng ilang beses.

Sa kabutihang palad mayroong isang kahalili - mga pogo pin. Ang mga pin na puno ng spring na ito ay gumawa ng isang magandang contact sa kuryente sa iyong board. Maaaring hindi ito matahimik nang sapat para sa isang permanenteng koneksyon ngunit tiyak na ito ay para sa pagprograma. Nakita ko ang mga pogo pin na ginamit gamit ang isang pasadyang jig para sa parehong programa at para din sa pagsubok ng isang board ng produksyon. Nakita ko pa silang dumikit sa isang peg ng damit para sa isang napaka-hitsura ng programmer na gawa sa bahay. Gayunpaman, gumamit ako ng isang produktong komersyal na magagamit para sa maraming mga pamilya ng microcontroller - Tag Connect. Nangangailangan ito ng ilang maliliit na butas ng pagkakahanay sa iyong board kaya't maaaring hindi ito perpekto kung kailangan mo ng isang hindi tinatagusan ng tubig sa harap ng panel ngunit napagpasyahan kong magiging maayos para sa proyektong ito.

Ang kailangan lang ay isang bakas ng paa ng PCB at tapos ka na! Ang mga butas ay mahusay sa loob ng kinakailangan ng isang board house at marahil kahit na ang pag-ukit sa bahay.

Hakbang 7: Ang Tapos na PCB

Kaya, pagkatapos na isama ang lahat ng mga ideyang PCB sa isang proyekto - narito ang huling resulta. Tumutugon ito sa alinman sa tamang tag ng NFC o entry code at binubuksan ang pinto. Ang pagpapatakbo ng pinto ay hiwalay dahil ito ay nagpapatakbo ng isang pares ng iba't ibang mga pinto sa isang pares ng iba't ibang mga paraan. Ang pintuan ng aking bahay ay magiging isang electromagnetic bitawan, tulad ng mahahanap mo sa isang bloke ng apartment na may isang sistema ng intercom.

Ako ay isang kitesurfer kaya madalas na makita ang aking sarili sa karagatan at palaging nakakalito na malaman kung ano ang gagawin sa iyong mga susi. Sa pamamagitan ng isang tag ng NFC sa aking kamay palagi akong may susi sa akin! Para sa aking van ay mai-link ito hanggang sa central locking system.

Para sa pagmamay-ari mo ng pinto baka gusto mong pumili ng angkop na paraan upang buksan o i-unlock ito.

Mahahanap mo ang lahat ng kailangan mo upang makopya (o iakma) ang proyektong ito sa GitHub repository.https://github.com/FredMurphy/LockNFC

Inaasahan kong nasiyahan ka sa pagbabasa tungkol sa proyektong ito at na-inspire ka nitong isama ang ilan sa mga ideya sa pagmamay-ari mo ng mga PCB. Kung gagawin mo ito, mangyaring ipaalam sa akin sa mga komento sa ibaba. Mangyaring tingnan din ang mga entry sa paligsahan sa PCB at iboto kung alinman sa tingin mo ang pinakamahusay. Inaasahan kong magiging akin ito, ngunit sigurado akong maraming iba pang mahusay na mga entry doon.

Runner Up sa PCB Contest