🛏️ 🌱 🧚 ساعة ذكية أخرى بيديك 😀 👩🏼‍🔬 🌞

مستوحاة منذ فترة من مقالة "الساعات الذكية بيديك لمدة 1500r." ، قررت أيضًا محاولة إنشاء جهاز مشابه.

لم يتم وضع هذه المقالة كدليل للعمل أو التعليمات ، بل كدليل على النقاط الرئيسية التي كان علي مواجهتها. ربما بالنسبة لشخص ما سيكون بمثابة مصدر إلهام ومعلومات مفيدة.

اختيار المكونات ، وتخطيط PCB ، واللحام في ظروف قاسية ، وحالة مطبوعة ثلاثية الأبعاد وجافا سكريبت على الساعة - تحت القطع. مرحبًا!

المتطلبات

تحتاج إلى معرفة الوقت دون الحاجة إلى الذهاب إلى جيبك خلف هاتفك
يجب أن يكون هناك إيصال بإشعارات المكالمات الواردة والرسائل القصيرة والإشعارات من الرسائل الفورية
يجب أن يكون عمر البطارية أسبوعًا على الأقل
كن مضغوطًا قدر الإمكان

بالفعل على أساس هذه القائمة الصغيرة من المتطلبات ، يمكنك البدء في تحديد المكونات وتوضيح الميزات التقنية للتنفيذ. لم تكن ميزانية المشروع للوقت والتمويل محدودة بشكل خاص ، ولم يتم التخطيط للإنتاج الضخم ، لذلك يمكنك تحمل المشي ولا تقلق حقًا بشأن توفير كل قرش.

بالإضافة إلى الخطة العامة ، كانت هناك أيضًا خطط فنية بحتة:

إنشاء وتشغيل تطبيقات مخصصة على مدار الساعة. مثل بيبل . بشكل عام ، فيما يلي ، سوف تشبه الساعة أكثر فأكثر استنساخ بيبل ، ولكن لماذا لا
ذاكرة التطبيقات وبياناتها
التحكم الكافي في مستوى الشحن بحيث لا تخرج الساعة فجأة عند تفريغ البطارية ، ولكنها تظهر "العصي" ويتم تحذيرها مسبقًا
مقياس التسارع والجيروسكوب ومقياس المغناطيسية للتتبع الكامل لحركة المستخدم. أن تكون قادرًا على صنع عداد الخطى أو المنبه الذكي الذي يراقب مراحل النوم من خلال وجود الحركة

تبلور كل هذا في النهاية إلى رسم تخطيطي صغير:

يجمع المتحكم الدقيق بين BLE 4.x للتواصل مع هاتف ذكي ، وحافلات I²C و SPI لأجهزة الاستشعار وشاشة مع ذاكرة ، ويتحكم في الاهتزاز ويستجيب للضغط على الأزرار ، ويتم تشغيل كل شيء بواسطة بطارية Li-Po.

الآن يمكنك البدء في عملية اختيار الرقائق والأجزاء. من حيث مدخلات العمل والوقت الذي يقضيه ، كانت العملية الأكثر صعوبة وطويلة ، كان من الضروري مقارنة الكثير والبحث والغطس في مكان لم أكن قد سبحت فيه من قبل.

اختيار المكون

متحكم

بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى اختيار وحدة تحكم ستكون "دماغ" الجهاز وكل شيء آخر على اللوحة سيخدمه من أجل الخير.

لجعل الجهاز أكثر إحكاما ، من الضروري استخدام أقل عدد ممكن من المكونات والوحدات. هنا تأتي أنظمة مختلفة على رقاقة لإنقاذها ، والتي تجمع بين وظيفة وحدة بلوتوث وجهاز التحكم الدقيق.

ماذا يقدم لنا السوق؟

الصورة
المصدر: www.argenox.com

Cypress PSoC BLE core ARM Cortex-M0، BLE 4.2، 256kB FLASH، 32kB RAM، مجموعة من الأجهزة الطرفية و balun متكامل ، مجموعة واسعة من جهد الإمداد: 1.9-5 فولت
تكساس Insturments CC2541 - BLE 4.0 و 8051-core ، 256kB FLASH ، 8kB RAM
Texas Instruments CC2640 - BLE 4.1 ، Cortex-M3 ، 128kB FLASH ، 20kB RAM
Dialog DA-14580 - Cortex-M0، BLE 4.1، 16 MHz، 42 + 8kB RAM، 32kB OTP (ذاكرة قابلة للبرمجة لمرة واحدة ، ولكن من الممكن تشغيل التعليمات البرمجية من SPI FLASH خارجي) ، الشريحة الأصغر والأقل استهلاكًا لما سبق
SiLabs EFR32 - Cortex-M4F، 40 MHz، BLE 4.x، Bluetooth 5، فلاش يصل إلى 1 ميجا بايت، ذاكرة وصول عشوائي تصل إلى 256 كيلو بايت
Nordic nRF52832 - Cortex-M4F ، 64 ميجا هرتز ، BLE 4.x ، Bluetooth 5 ، 512kB FLASH ، 64kB RAM ، محاكاة علامة NFC ، بالون مدمج

في كومة من القرارات اللذيذة وليست بالذات ، وقع الاختيار على nRF52832 ، وتبين أن هذه الشريحة هي الأكثر إنتاجية وملاءمة تمامًا من حيث الإسكان (6x6mm 48-pin QFN). كما أن الخيار الأنيق الذي يبسط إلى حد كبير أسلاك اللوحة هو القدرة على تعيين أي أجهزة طرفية لأي من دبابيس GPIO. هذا شيء تفتقر إليه العديد من المتحكمات الدقيقة. بفضل دعم NFC ، يمكنك إضافة وظائف محاكي NFC إلى الساعة وخياطة جميع بطاقات المرور الخاصة بك في الساعة.

تقول ورقة البيانات أن هناك RTC مدمجة (ساعة الوقت الحقيقي) ، وهذا مناسب. ولكن اتضح لاحقًا أن هذه ليست ساعة ، ولكنها عداد في الوقت الفعلي ، أي هذا هو المؤقت الأكثر شيوعًا ، حيث يعمل من الكوارتز 32.768 كيلو هرتز ، بما في ذلك وضع السكون. لذلك ، في المراجعة التالية للجهاز ، سأستخدم شريحة منفصلة لـ RTC ، على سبيل المثال ، STMicroelectronics M41T62LC6F . يحتوي على الكوارتز المدمج في 32.768 كيلو هرتز ويعمل على واجهة I²C.

تكاليف لوحة تصحيح nRF52-DK رخيصة جدًا ، حوالي 4 آلاف. روبل. يمكن العثور على أليكسبريس ل ~ 3tys.

بالمناسبة

نظرًا لأن الجهاز لا يشمل الإنتاج الضخم وأي عملية بيع في السوق ، فإن رسم لوحك الخاص وبناء الحل الخاص بك على BLE SoC هي مهمة رائعة إلى حد ما دون عواقب وخيمة. بالنسبة لأولئك الذين يرغبون في دخول السوق بسرعة ، فمن المستحسن استخدام الوحدات الجاهزة المعتمدة مسبقًا .

هناك عدة أسباب لذلك وهي مرتبطة بالراديو: لأي جهاز إلكتروني جديد في السوق ، من الضروري الحصول على إذن وتمرير الشهادات من جهات تنظيمية مثل CE و FCC .
غالبًا ما توجد شعارات المنظمين على علبة الجهاز

تتضمن الأفراح المصاحبة تخطيطًا خاصًا للوحة ، مع مراعاة خصائص انتشار الإشارات بتردد 2.4 جيجا هرتز ، والدرع ، والقياسات في غرفة عديمة الصدى ، ومطابقة المعاوقة ، وسحر الميكروويف الآخر. في الوحدات النهائية ، تم تنفيذ كل هذا العمل بالفعل بواسطة مطوريها ، يحتاج المستخدم فقط إلى تضمين الوحدة النمطية في حله ولا توجد حاجة إلى التصديق على أي شيء.

رنانات الكوارتز

ترتبط مرنانات الكوارتز بشريحة nRF52832 المحددة:

عند 32MHz لتسجيل نواة والراديو ، مطلوب
بتردد 32.768 كيلو هرتز لتوقيت الساعة وفتحات الوقت BLE أثناء وضع السكون. اختياري ، ولكن اتصاله يقلل من استهلاك الطاقة (يمكن جعل الفواصل الزمنية أقصر) ويزيد من دقة الساعة RTC.

يتم طلب كلا النوعين من الكوارتز في غلاف على السطح مع Aliexpress:

صورة

العرض

لكي تدق الساعة دون إعادة الشحن لمدة أسبوع على الأقل ، من الضروري حل المشكلة التي تستهلكها مصفوفة العرض كثيرًا من التيار في وضع التشغيل. كما أفهمها ، يحلل مصنعو الساعات هذه المشكلة بطريقتين:

شغّل الشاشة واعرض المحتوى فقط عندما تحدث موجة من اليد وتسقط شاشة الساعة في مجال رؤية المستخدم ، أو عندما يكون انتباه المستخدم قد جذب بالفعل ، على سبيل المثال ، من خلال إشعار أو منبه
عرض المحتوى باستمرار ، باستخدام الشاشات التي لا تستهلك عمليا الحالية لعرض الصورة ، وتستهلكها فقط لتحديث المحتوى. ليس عليك الذهاب بعيدًا للحصول على أمثلة: هذا هو الحبر الإلكتروني أو Memory LCD أو IMOD / mirasol

ماذا يقدم لنا السوق؟

بالنسبة للخيار عندما يكون العرض في معظم الوقت هو عمل Malevich ، فهناك مثل هذه الخيارات في السوق: وحدات الهاتف OLED و TFT و Amoled و LCD (Nokia و Siemens وما إلى ذلك). يبقى العثور على شاشة ذات قطر مناسب.

أمثلة:

شاشات OLED الصغيرة ، مثل Ali Express تكلف بنسًا واحدًا.
مجموعة من السلبيات: قطري صغير ، أحادي اللون ، استهلاك 10-20mA ، وحدة ضخمة. بدون لوحة وحدة نمطية - حلقة واسعة وبحر من الربط ، والتي ستمتص جزءًا كبيرًا من المنطقة على اللوحة.
شاشة TFT LCD ، مثل ILI9341 . من السلبيات: الاستهلاك ، حلقة واسعة

اختفت الشاشات الموجودة على E-Ink على الفور ، لأن سرعة تحديث الشاشة بطيئة للغاية ، ولون أحادي اللون ، وعلى الأرجح ، يصعب العثور على شاشة E-Ink صغيرة إلى حد ما في السوق المفتوحة.

إذا نظرت إلى Pebble ، يمكنك أن ترى أنه يستخدم شاشة "Always on" (التشغيل دائمًا). يستخدم Pebble Classic شاشة عرض LCD SHARP Memory LCD أحادية اللون ، ويستخدم Pebble Time شاشة ملونة (64 لونًا) باستخدام تقنية مشابهة ، ولكن تم إنتاجها بواسطة JDI ، ولا يتم بيعها.

فيما يتعلق بـ IMOD / Mirasol ، لم تستطع Qualcomm العثور على أي شيء سوى كتيبات التسويق وساعات Toq من Qualcomm .

كنت أرغب في التقاط شاشة ملونة مثل Pebble Time. كان أقرب نظير ، وهو معروض للبيع ، هو SHARP LS013B7DH06 ( ورقة البيانات الخاصة به ).

الخصائص

قطري 1.33 بوصة
الدقة: 128 × 128 ، 8 ألوان (3 بت لكل بكسل)
الأبعاد: 26.82 × 31.3 مم
الواجهة: SPI
مصدر التيار الكهربائي: 5 فولت ، لكن مستوى المنطق SPI من 2.7 فولت

تحول الكمين إلى جهد الإمداد ، لأن بطارية Li-Po لا تحصل على الجهد 5V المطلوب دون محولات تعزيز إضافية. لكن التيار المعروض على الشاشة هزيل والحصول على 5 فولت اللازم بسيط للغاية باستخدام مضخة شحن من النوع الخطي LTC1754-5 :

ميزة أخرى هي الحاجة إلى تبديل حالة دبوس EXTCOMIN (انقلاب COM الخارجي) مرة واحدة على الأقل في الثانية من مستوى عالٍ إلى مستوى منخفض والعكس صحيح ، بحيث لا تتراكم الشحنة على لوحة الشاشة ولا تتجمد الصورة عند نقطة واحدة. لهذه الأغراض ، يمكنك التخلص من PWM المدمج (PWM) للمتحكم الدقيق ، الذي تم ضبطه على دورة عمل بنسبة 50٪ (موجة مربعة) وتردد 1 هرتز أو أعلى ، أو أي مولد آخر (بما في ذلك خارجي) موجة مربعة.

يتم توصيل الشاشة باللوحة باستخدام حلقة صغيرة ، وهي مريحة جدًا لاستخدام موصل FPC 10 سنون بزيادات 0.5 مم ، على سبيل المثال ، هيروس FH12-10S-0.5SH :

لا تحتوي وحدة العرض على الإضاءة الخلفية الخاصة بها ولا تتألق من خلال مصابيح LED مثل شاشة LCD العادية ، لذلك ليس لدينا الآن وقت لمشاهدة الساعة بدون إضاءة خلفية. إذا كان شخصًا على دراية بعملية إنشاء وحدة إضاءة خلفية لهذا النوع من الشاشات ، فيرجى الرد.

البطارية

اضطررت لقضاء بعض الوقت في اختيار البطارية ذات الحجم المناسب من النطاق القياسي للأحجام. كنت أبحث عن بطارية ليثيوم بوليمر بجهد 3.7 فولت وبسعة 100 مللي أمبير تقريبًا.

تم التخطيط لوضع البطارية تحت اللوح ، مع معرفة حجم اللوحة ، يمكنك بسهولة التقاط بطارية تتناسب ولن تبرز أي شيء.

ماذا يقدم السوق؟

على Aliexpress يمكنك طلب مجموعة كاملة من البطاريات لأي حجم تقريبًا ، الشيء الرئيسي هو معرفة نظام الترميز لأسمائهم. وعلى هذا النحو: HHWWLL ، حيث HH هو سمك (ارتفاع) البطارية بعشر المليمتر ، WW هو عرضه و LL هو طوله بالملليمتر.

مثال: 402025 - بطارية بسماكة 4 مم وحجم 20 × 25 مم

تم اختيار بطاريات 302025 (3x20x25mm) بسعة 110mAh وطلبها على Aliexpress.

التغذية

نظرًا لأن بطاريات الليثيوم بوليمر من المنطقي تفريغ ما يصل إلى 3 فولت فقط ، فقد تقرر تشغيل الدائرة بأكملها من 3V المستقرة وإذا انخفض الجهد على البطارية أقل من 3V ، ثم قطع منظم الطاقة الرئيسي لشريحة الحماية ( Maxim MAX809TEUR + T ).

يتناسب الجهد الإجمالي للإمداد 3V في نطاقات الطاقة لجميع عناصر الدائرة ، باستثناء العرض ، الذي يحتاج إلى 5 فولت. لذلك ، يتم تشغيل الشاشة عبر محول تعزيز Linear LTC1754-5 مباشرة من البطارية.

إذا نظرت إلى منحنى التفريغ لهذا النوع من البطاريات ،

يمكن ملاحظة أن سعة البطارية بأكملها تقع على نطاق الجهد من ~ 4V إلى 3V ، لذلك سيكون محول التنازل 3V التقليدي كافياً لتزويد النظام بجهد مستقر وفي نفس الوقت يمتص كل الطاقة من البطارية دون ترك أي شيء ، ولكن دون زيادة الشحن .

تم اختيار شركة Texas Instruments TPS78230DRVT كمحول تنازلي ، ولديها تيار تشغيل صغير يبلغ 500nA وأقصى تيار 150mA ، وهو ما يكفي تمامًا. حقيبة SON-6 مدمجة وقابلة للدفع تمامًا:

شحن البطارية

تقرر شحن البطارية من خلال منفذ microUSB قياسي ( Molex 47346-0001 ) ، ولكن لا يكفي فقط توصيل البطارية مباشرة بناقل USB 5V وشحنه على هذا النحو ، فمن الضروري ضمان عملية الشحن الصحيحة ، مقسمة إلى عدة مراحل: شرط مسبق ، تيار مستمر ، ثابت الجهد.

ملف تعريف شحن نموذجي لبطارية 180 mAh

شرح جيد لعملية الشحن على EEVBlog

الحل الشائع لشحن البطاريات ذات السعة الصغيرة (حتى 500 مللي أمبير في الساعة ) هو رقاقة رقاقة MCP73831 . تتم برمجة تيار الشحن (اعتمادًا على سعة البطارية) بواسطة المقاوم ، وهناك خرج ثلاثي الحالة أو استنزاف مفتوح لإعلامك ببداية ونهاية عملية الشحن.

اخترت أيضا شريحة أخرى - مكسيم MAX1555EZK-T . يحتوي على تيار شحن ثابت 100 مللي أمبير وله نفس السكن مثل رقاقة رقاقة ، وفي نفس الوقت يتطلب الحد الأدنى من المكونات الخارجية ولديه إخراج استنزاف مفتوح للإبلاغ عن عملية الشحن:

صورة ورقة البيانات

في المراجعة التالية للوحة ، ما زلت سأنتقل إلى رقاقة رقاقة ، لأن تيار الشحن من 100mA لبطارية 110mAh ربما يكون قليلاً.

تحكم سعة البطارية

هناك العديد من التقنيات لرصد درجة شحن البطارية التي تختلف إلى حد ما في تنفيذ ودقة النتيجة النهائية (في المصادر الإنجليزية تسمى هذه الحالة):

قائمة

قياس ما يسمى ب فتح جهد الدائرة / OCV (الجهد على اللوحات) للبطارية من خلال ADC واستنتاج حول سعة البطارية. في معظم الأحيان ، من الضروري نقل نطاق الجهد إلى منطقة مقبولة لتشغيل ADC باستخدام مقسم الجهد. تتمثل عيوب هذا النهج في أن الرسم البياني للجهد مقابل سعة بطاريات الليثيوم بوليمر مسطح إلى حد ما ، وتتغير القراءات نفسها مع كل دورة وتتعرض للضوضاء وعدم القدرة على قياس الجهد الحقيقي على الألواح بسبب تأثير تيار الحمل
طريقة أخرى هي قياس التيار الذي يتدفق إلى البطارية وخارجها بدلاً من قياس الجهد عبر الألواح. هذا ما يسمى عد الكولوم. الحل النموذجي هو دمج قيمة انخفاض الجهد عبر مقاوم تحويلة مقاومة صغيرة (حوالي 100mOhm). بمعرفة سعة البطارية ، من خلال التيار الذي خرج منها لفترة معينة من الزمن ، يمكننا أن نستنتج مقدار الطاقة المتبقية في البطارية (تجاهل التفريغ الذاتي). تتمثل عيوب هذا النهج في أن التفريغ الذاتي لا يؤخذ في الاعتبار ، بالإضافة إلى حقيقة أن سعة البطارية الحقيقية تتغير مع كل دورة تفريغ شحن. بشكل تقريبي ، يتدفق تيار أقل من البطارية من يتدفق إليها عند الشحن. وبسبب هذا ، بمرور الوقت ، سوف يتراكم خطأ في القراءات حتما
الجمع بين الطريقتين الأولى والثانية: القياس والجهد على الألواح والتيار المتدفق. سيساعد الجمع المختص بين النهجين على بناء نموذج لتقييم سعة البطارية بدقة جيدة. لكي يعمل هذا النهج ، من الضروري إنتاج دورة تفريغ شحن واحدة على الأقل لجمع البيانات حول اعتماد الجهد عبر الصفائح على السعة. علاوة على ذلك ، سيتعين على كل دورة تالية إجراء تغييرات على طراز البطارية بحيث لا يتراكم الخطأ. هناك مقالات يخبر فيها الناس كيف تم استخدام بيانات من قياسات مختلفة ، باستخدام مرشح كالمان ، للتنبؤ بالشحنة المتبقية ( [1] ، [2] )

ماذا يقدم لنا السوق؟

مكسيم MAX17043 - باستخدام خوارزمية خاصة للجهد الكهربائي على اللوحات ، يبني نموذج بطارية داخل نفسه. يعد بدقة قياس الشحنة المتبقية بنسبة 3٪. الواجهة I²C. جسم جميل وصغير
OnSemi LC709203F - يقيس OCV ، واجهة I²C ، دقة 2.8٪ ، هناك تعويض درجة الحرارة من خلال الثرمستور الخارجي. مكلفة وسيئة في روسيا
Texas Instruments BQ27621 - يقيس الجهد على الألواح ، I²C ، الدقة غير محددة ، باهظة الثمن ، حزمة BGA
تكساس إنسترومنتس BQ27421 - يقيس الجهد وتدفق التيار في نفس الوقت. واجهة I²C ، الدقة غير محددة ، حزمة BGA باهظة الثمن
خطي LTC2941 - يقيس التيار المتدفق ، واجهة I²C ، دقة 1٪ ، يتطلب أيضًا مقاوم تحويل خارجي (مدمج في LTC2941-1) ، الغلاف: 2x3mm DFN-6

من بين الخيارات المتاحة ، تم اختيار شريحة Linear LTC2941 للحالة الأصغر ، ولكن القابلة للدفع وخوارزمية عمل واضحة. أمر على Aliexpress.

صورة ورقة البيانات

الصورة
المصدر: التكنولوجيا الخطية

تستخدم الدوائر المصغرة تقنية عداد كولوم وتحسب التيار المتدفق بدقة 1٪ ، وتعمل عبر واجهة I²C (SMBus) ولها غلاف صغير ومريح: 2x3mm DFN-6:

من خلال I²C داخل الدائرة المصغرة ، يمكنك تعيين قيمة نظير العداد الحالي ، وكذلك تعيين أو قراءة قيمة العداد نفسه. العداد 16 بت ويزيد عندما يتدفق التيار إلى البطارية ويقل عندما يتدفق التيار من البطارية. يمكن أخذ الحد الأقصى لقيمة العداد (0xFFFF) كبطارية مشحونة بالكامل ، والحد الأدنى (0x0000) كبطاقة مفرغة بالكامل. من خلال الاختيار المسبق للعداد المختار جيدًا ، من الممكن تحقيق أن يصل العداد إلى الحد الأقصى أثناء الشحن ويصل إلى الصفر عند تفريغ البطارية بالكامل. من الممكن تعيين حد قيمة العداد ، والتي ستصدر الدائرة المصغرة إنذارًا وتسبب مقاطعة.

مقياس التسارع

من بين مجموعة كبيرة من الخيارات في السوق ، تم اختيار شريحة شائعة إلى حد ما: InvenSense MPU-9250 . هذا هو نظام في حالة (SiP) ، يجمع بين MEMS-Accelerometer و MEMS-gyroscope و magnetometer chip.

الخصائص

توريد التيار الكهربائي من 2.4V إلى 3.6V
مقياس تسارع MEMS ثلاثي المحاور 16 بت مع نطاقات قياس ± 2 جم ، ± 4 جم ، ± 8 جم ، ± 16 جم
جيروسكوب MEMS ثلاثي المحاور 16 بت يصل إلى 2000 درجة / ثانية
مقياس مغناطيسي ثلاثي المحاور 16 بت مع نطاق قياس يصل إلى ± 4800μT
مرشحات رقمية مدمجة
الواجهات I²C و SPI
المقاطعات القابلة للبرمجة
معالج مشترك لقراءة DMP (معالج الحركة الرقمية)

الرقاقة ممتازة ، ولكن في النهاية بدا أنها كانت مبالغة ، ومقياس التسارع البسيط يكفي للاستخدام في الساعة. على سبيل المثال ، تناظري ADXL362 - وفقًا للشركة المصنعة ، يعد هذا هو مقياس التسارع الأكثر اقتصادية ثلاثي المحاور MEMS.

ذاكرة فلاش

تقرر استخدام ذاكرة SPI-FLASH الخارجية للتطبيقات والبيانات. من مجموعة متنوعة من الخيارات ، تم اختيار شريحة Winbond W25Q256FV في حزمة WSON-8 المدمجة:

حجم ذاكرة الفلاش 256 ميغا بايت (أو 32 ميغا بايت) ، وهو ما يكفي. الذاكرة مقسمة إلى صفحات 256 بايت ، مجمعة إلى قطاعات من 4 كيلو بايت وكتل من 32 كيلو بايت. في الوضع النشط (القراءة أو الكتابة) تستهلك ما يصل إلى 20mA ، في وضع الاستعداد - أقل من 1μA.

كما هو الحال مع مقياس التسارع ، بدأ في وقت لاحق يبدو أن 32 ميغابايت هي أيضًا مبالغة ، وبدلاً من ذلك يمكنك استخدام ذاكرة FLASH المدمجة في وحدة التحكم الدقيقة ، لديها بالفعل 512 كيلوبايت. .

, ( Pebble, ). . , :

Wealth Metal TD-26EA :

: &

, .

Omron B3U-3000P :

, , .

Aliexpress , 3V (HxWxL) 3x3x12mm:

, 100mA .

- , - . , , . , . , .

- 2.4GHz Johanson 2450AT18B100 :

بشكل عام ، تعد هذه الهوائيات شائعة جدًا ، وينتج جوهانسون نفسه أيضًا baluns التي تم تحسينها خصيصًا لبعض الشركات المصنعة ، بما في ذلك الشمال. خاصة بالنسبة إلى nRF52 ، قامت Johanson بعمل مرشح توافقيات توافقية Johanson 2450FM07A0029 ، والذي يحل محل مرشح LC الموصى به أمام الهوائي في التصميم المرجعي.

تم طلب الهوائيات على Aliexpress مع شريط 10 قطع. ل 214 / الشريط.

كل الباقي

المكونات السلبية للحمالات والربط هي في الأساس رقائق ذات أحجام 0402 و 0603 ومطلوبة في Elitan . بالإضافة إلى المكونات السلبية ، هناك نوعان من الترانزستورات وزوج من الثنائيات على اللوحة. يشاركون في التحكم في محرك الاهتزاز ، وكذلك في دائرة الطاقة ، فصل طاقة USB والبطارية .

الدائرة والمجلس

يختلف مظهر اللوحة في لقطات الشاشة قليلاً عما تم طلبه وهو موجود في صور الجهاز. لقطات الشاشة للوحة هي مجرد مراجعة لاحقة مع تغييرات طفيفة.

بعد أن قررت تجربة شيء جديد ، قمت برسم الدائرة واللوحة ليس في DipTrace المعتاد ، ولكن في السحابة EDA Upverter: رابط إلى التصميم .

يسمح لك المحول العاكس بتنفيذ التصميم الشامل للوحة والدائرة في نفس الوقت ، لذلك تم تنفيذ بعض عناصر الأسلاك وفقًا للمخطط ، وتم تصميم جزء من الدائرة مع مراعاة ميزات الأسلاك.

ميزة أخرى قاتلة في Upverter هي مكتبة ضخمة من المكونات ، تم إنشاؤها بعناية بواسطة الروبوتات ومجموعة من الهنود. اتضح أنه من الملائم جدًا أخذ الجزء الذي تم رسمه بالفعل والتحقق من أن كل شيء أكثر أو أقل صحة ، بدلاً من رسم الرمز وبصمة الإصبع تمامًا.

أولاً ، قررت ترتيب المكونات ، والتي سيتم تحديد موضعها بدقة: الأزرار ومنفذ microUSB وموصل للشاشة. لم أقم بعمل ثقوب متصاعدة ، على أمل أن يتم تثبيت اللوحة بواسطة العلبة ولن يعلق شيء.

بعد تحديد موقع العناصر الثابتة ، اتبع "قاعدة الإبهام" وسنقوم بتوليد الراديو أولاً. يحتوي هوائي الرقاقة على منطقة حماية صغيرة بالقرب منه ، من الداخل والتي لا يُنصح بوضع المسارات والمضلعات على جميع الطبقات ، وبالتالي فإن قاعدة النغمة الجيدة هي وضع الهوائي على حافة اللوحة ، ويفضل أن يكون أقرب إلى أحد الزوايا. في الواقع ، يملي موقع الهوائي موقع وحدة التحكم الدقيقة. بحيث يكون طول الموصل من منفذ إخراج الهوائي على الشريحة إلى الهوائي نفسه صغيرًا بقدر الإمكان (مع مراعاة المكونات المطابقة) ، نضع جهاز التحكم بالقرب من الحافة التي سيتم وضع الهوائي عليها.

يمكن تحديد موقع جميع المكونات الأخرى (دون نسيان الحس السليم) بحرية تامة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه يمكن تحديد موضع المنافذ للأجهزة الطرفية الرقمية لوحدة التحكم الدقيقة nRF52 بشكل برمجي.

في تجربتي الصغيرة ، فإن الترتيب المتبادل الناجح للمكونات هو نجاح بنسبة 90 ٪ وهو يملي جودة المزيد من الأسلاك ، لذلك يجب إيلاء هذه العملية اهتمامًا خاصًا.

لقطة شاشة للوحة (المضلعات غير مغمورة ، المنظر السفلي)

من أجل الوضوح ، قمت برسم طوبولوجيا تقريبية للمناطق الرئيسية:

تتكون اللوحة من أربع طبقات ، وكان وضع المكونات المحددة على اللوحة وحل اتصالاتها مسألة عدة ليال ، ثم استغرق الأمر حوالي أسبوع لتعلق في اللوحة ، والبحث عن الأخطاء ، والتحقق المزدوج على مهل وإعادة قراءة أوراق البيانات لتجنب المفاجآت المفاجئة.

تم رسم اللوحة مع مراعاة المعايير التكنولوجية لمصنع اللوحة ، والتي أصبحت OSHPark.com الأمريكية:

الموصل / التخليص: 5/5 Mil
Vias: 10/4 مل حفرة / وسادة
المواد: FR408
النهاية: غمر الذهب مع طبقة فرعية من النيكل (ENIG)
الأوعية العمياء وانتقالات الطبقة الداخلية (الأوعية المدفونة) غير مدعومة. ولسنا بحاجة

في نفس الوقت ، السعر هو 10 دولارات لكل متر مربع. بوصة وعدد اللوحات بالترتيب - 3 قطع. هذه لوحات عالية الجودة وغير مكلفة للغاية (للنماذج الأولية) مع قناع أرجواني معروف ، أوصي بكل شخص ليس مهمًا الانتظار لمدة أسبوعين للحصول على لوحات أم ثنائية أو أربع طبقات لمدة شهر.

طلب لقطة شاشة

ونتيجة لذلك ، لثلاثة رسوم ، كان علي أن أدفع 14 دولارًا ، وبعد ذلك بشهر استلمها عن طريق البريد.

صور المجلس بدون مكونات

تقع جميع المكونات في الجانب السفلي من اللوحة ، على الجانب العلوي من اللوحة تكمن وحدة العرض ، والتي يوجد تحتها ملف NFC مسطح ، والذي يسمح لك بحفظ عدة ملليمترات من الارتفاع ويضمن ملاءمة سلسة وضيقة للشاشة.

اتضح مثل هذه الساندويتش

يوجد على الجانب العلوي من اللوحة أيضًا مجموعة من نقاط الاختبار ، ومنصات الاختبار ، التي تتصل بها I²C وخطوط ناقل SPI وخطوط المقاطعة وبعض إشارات التحكم. يمكن توصيل منظار الذبذبات أو محلل المنطق بهذه المنصات وتبسط هذه الميزة بشكل كبير كتابة برامج التشغيل وتصحيح البرامج الثابتة. يوجد أيضًا على الجانب العلوي من اللوحة واجهة تصحيح JTAG (SWD) للوميض والتصحيح عبر Segger JLink ، والتي يتم تضمينها في مجموعة nRF52-DK ، ومنصات لحام ملف هوائي NFC.

التجميع واللحام

إذا اتبعت عملية التثبيت السطحي بأكملها ، فأنت بحاجة إلى طلب استنسل smd (استنسل smd) ولصق اللحام ، وتطبيق معجون اللحام من خلال الاستنسل ، وترتيب المكونات وإرسالها إلى فرن إعادة التدفق .

ولكن لم يكن لدي فرن ، وكذلك استنسل. والرغبة في العبث به ولصق عجينة أيضًا. أردت تجميع نموذج أولي بسرعة والبدء في اختبار البرمجيات وكتابتها. لذلك ، قمت ملحومًا يدويًا بجميع المكونات ، أصغرها رقائق بحجم 0402 ، وأضع معجونًا بإبرة ، وأضع المكونات بملاقط فراغ وألصقها بمجفف شعر.

يمكن رؤية النتيجة في الصورة:

الأزرار ليست ملحومة ، وبدلاً من العديد من الرقائق ثلاثية الأرجل - وصلات العبور.
أعتذر عن الصور منخفضة الجودة ، التي تم تصويرها على لبنة.

صورة من خلال مكبر x30

يمكنك رؤية المكونات المستديرة قليلاً وفي الأماكن الزائدة من اللحام. هذا أمر لا مفر منه مع التثبيت اليدوي وتطبيق المعجون.

بمجرد تجميع اللوحة ، أمسكت بالمختبر في يدي وبدأت في رنين كل ما يمكنني الوصول إليه في الدوائر القصيرة. بعد التأكد من أنه لا يبدو قصيرًا ، قام بتوصيل كبل USB. لا يوجد دخان ، والرقائق لا تسخن ، والجهد على منفذ USB هو 5 فولت ، ومخرج الشحن 4.2 فولت ، والجهد بعد LDO هو ثلاثة فولت بالضبط. يبدو أنه يعمل.

حتى عند تشغيله بالكامل ، لم يُظهر الجهاز بالطبع أي علامات للحياة. تحتاج الآن إلى استنشاق الروح - البرنامج الثابت (أو "نظام التشغيل" ، مثل بعض الشركات المصنعة للساعات: WatchOS و PebbleOS وما إلى ذلك).

كانت الخطوة التالية في الاختبار هي توصيل مصحح JLink المدمج في nRF52-DK عبر واجهة SWD. نقوم بتوصيل الأسلاك وتشغيل JLinkExe ونرى رقاقة لدينا! يمكنك البدء في كتابة البرامج الثابتة واختبار كتل الحديد المتبقية برمجيًا.