تطوير مفتاح Z-Wave يعمل بالبطارية مع أزرار مضيئة

في العام الثاني ، قمت بتطوير مفتاح Z-Wave الفريد الخاص بي بأزرار اللمس التي ترضي من حيث الوظائف والتصميم وتكاليف التصنيع.

منذ البداية ، كان الهدف هو جعل مفتاح 4 أزرار على بطارية بحجم 80x80 مم رفيعًا قدر الإمكان ، يجب أن تكون أزرار اللمس كبيرة وتضيء عند لمسها ، وليس مجرد دائرة صغيرة مثل أي شخص آخر. والنتيجة هي مفتاح رفيع وأنيق يمكنه التحكم في أي أجهزة منزلية ذكية.

أثناء التطوير ، قمت بحل العديد من المهام في الدوائر وتصميم الحالة واختيار المواد. المثير للاهتمام بشكل خاص هو إنشاء زر اللمس نفسه ، الذي يتوهج بالكامل ، ولكن أولاً وقبل كل شيء.

• وظيفية
• تصميم الحالة
• تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور
• دراسات الناشر الخفيفة
• اختيار مواد الناشر
• استخدم

فيديو لتشغيل مفتاح اللمس في النهاية.

وظيفية

كانت قدرات قاطع الدائرة التالية مطلوبة:

• قم بتشغيل / إيقاف الضوء
• اضبط سطوع الإضاءة

4 أزرار تحكم بمجموعتي إضاءة. الأزرار العلوية ، أثناء الإمساك بها ، تزيد السطوع تدريجيًا ، بضغطة قصيرة على الضوء. الأزرار السفلية ، أثناء الإمساك ، تقلل السطوع تدريجيًا ، مع ضغطة قصيرة لإطفاء الضوء.

تودو

اجعل كل زر يعمل في وضع التبديل ، اضغط على ، اضغط - إيقاف. سيسمح لك ذلك بالتحكم في 4 مجموعات إضاءة.

تصميم الحالة

أعجبتني الفكرة من خلال 4 أزرار لمس كبيرة من Basalte ، وقررت تطويرها في اتجاهي.


التين. 1 - مفتاح KNX Basalte

كنت أرغب في إضاءة الزر ككل عند لمسه ، بدلاً من إضاءة LED منفصلة. لذلك ، فإن العلبة عبارة عن إطار ضيق به قطع لأربعة أزرار تعمل باللمس. تم التفكير في أقفال لربط الغطاء الخلفي وتجويف لتثبيت المغناطيس. يتم لصق لوحة التثبيت على الحائط على شريط لاصق مزدوج الوجه والمفتاح نفسه متصل به بالفعل باستخدام المغناطيس. من السهل استخدام المفتاح كجهاز تحكم عن بعد محمول ومريح لشحن البطارية.


التين. 2 - السكن باللمس التبديل

تم تصميم جميع أجزاء الجسم في Blender وطبعت على طابعة ثلاثية الأبعاد مع بلاستيك ABS أبيض.


التين. 3 - تطوير السكن باللمس في الخلاط

تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تم تصميم لوحة الدائرة بواسطة Proteus. هذه هي النسخة الثانية ، وهي تستخدم شريحة استشعار TTP224 لأربع قنوات. استخدم الإصدار الأول 4 قطع. TTP223 أحادي القناة ، لا يوجد فرق في التشغيل ، ولكن عند استخدام TTP224 يكون هناك عدد أقل من مكونات اللحام.


التين. 4 - تصميم لوحة الدائرة الكهربائية لمفتاح اللمس في Proteus

المكونات الرئيسية على اللوحة هي:

1. رقاقة راديو Z- الموجة
2. بطارية Robiton 800mAh
3. 3.3V منظم الجهد التصاعدي / التنحي S7V8F3
4. شحن البطارية TP4056
5. رسم تخطيطي لتحويل الطاقة من البطارية إلى USB
6. زر المعايرة
7. TTP224 لمس زر IC

تعمل شريحة Z-Wave في النطاق 2.7V - 3.6V ، وتنتج البطارية ما يصل إلى 4.7V ، لذلك استخدمت محول تعزيز Pololu S7V8F3 3.3V. لشحن البطارية ، استخدمت شريحة TP4056 رخيصة ومعروفة ، قمت بتعيين تيار الشحن إلى نصف سعة البطارية التي تبلغ 400 مللي أمبير. عند توصيل الشحن ، تتحول طاقة الجهاز إلى USB والبطارية يتم شحنها بهدوء ، ويتم تنفيذ مخطط تحويل الطاقة على ترانزستور وصمام ثنائي. يقوم الزر ، عند الضغط عليه ، بإعادة تعيين طاقة المنظم وتتم إعادة تشغيل الدائرة بالكامل ، وهذا ضروري لمعايرة TTP224. يوجد في الجزء الأمامي من اللوحة 4 أزرار تعمل باللمس مقاس 40 × 40 مم و 4 مصابيح LED. الإنتاج أمر من قبل Seeedstudio ، راضٍ جدًا عن الجودة والسعر.


التين. 5 - لوحة مفاتيح تعمل باللمس

أهم عنصر في مفتاح اللمس هو وحدة تحكم زر اللمس. لقد اختبرت 3 وحدات تحكم وتبين أن لكل منها إيجابيات وسلبيات. نتائج اختبار 3 وحدات تحكم زر اللمس:

TTP224

الإيجابيات: رخيصة ، على ثنائي الفينيل متعدد الكلور على جانب واحد قد يكون هناك منصات استشعار ، على الجانب الخلفي مكونات أخرى ، ولكن يتم تقليل الحساسية بشكل كبير. إعداد إشارة الإخراج: مرتفع / منخفض ، إعداد وضع الزر: تشغيل / تشغيل. 4 قنوات.

السلبيات: إذا كانت هناك مسارات على الجزء الخلفي من لوحة اللمس ، فإنها لا تعمل بشكل جيد من خلال زجاج شبكي يزيد عن 3 مم بل والأسوأ إذا كان الفيلم ملتصقًا بالزجاج ، فإنه لا يستجيب بلمسة طفيفة ، ولا يضغط إلا بإصبعك بالكامل ، حتى مع مجموعة الحساسية القصوى (Cs = 1pF ، نطاق 0-50pF ، أصغر وأكثر حساسية).


التين. 6 - TTP224 على اللوح النهائي

AT42QT1011

الإيجابيات: يتفاعل مع لمسة صغيرة من خلال 3 مم (أو أكثر) زجاج شبكي ، إذا قمت بتعديل الحساسية بمستوى متوسط ​​(Cs = 22nF ، النطاق 2-50nF ، كلما كانت أكثر حساسية). يضبط تلقائيًا سمك الزجاج.

سلبيات: تحت لوحة اللمس ، يجب ألا يكون هناك مسارات ، ولا قوة ، ولا أرض ، وإلا تنخفض الحساسية. الإخراج فقط على مستوى عال. قناة واحدة فقط.


التين. 7 - لوحة اختبار AT42QT1011

MTCH105

الإيجابيات: يتفاعل مع لمسة خفيفة من خلال زجاج شبكي 3 مم (أو أكثر). مكافحة التشويش بمساعدة الأرض حول أجهزة الاستشعار وتحتها ، يتم ضبطها تلقائيًا على سمك الزجاج. 5 قنوات.

السلبيات: يتفاعل لفترة طويلة مع الضغط ويدرك لفترة طويلة أنه تم تحرير الإصبع ، حوالي 0.5 ثانية. إذا أمسكت بإصبعك على منصة المستشعر ، فحينئذٍ ينطفئ مؤشر LED بعد 9 ثوانٍ ، وتتم المعايرة. يجب أن تكون لوحة اللمس مغطاة بالأرض من جميع الجوانب ، بما في ذلك أسفل اللوحة ، وإلا فإنها تعمل في أي نقطة تلامس مع لوحة الدوائر المطبوعة.


التين. 8 - MTCH105 على اللوح

اخترت TTP224 (4 قنوات) ، لأنه من ناحية ، يمكن وضع جميع المكونات من ناحية ، ومن ناحية أخرى ، منصات الاستشعار. لقد ضحى بالحساسية ، بعد 3 مم ، يعمل زجاج شبكي إذا لمست الكل بأطراف الأصابع ، على الرغم من أنه يمكن تفسير ذلك على أنه حماية ضد الاتصال العرضي :). إذا لم يكن هناك مسارات تحت منطقة المستشعر ، فإنه يتفاعل من خلال زجاج شبكي 4 مم عند أدنى لمسة.

تودو

لتصنيع مفتاح اللمس مع اثنين من ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، الأول للوحات اللمس ، والثاني لجميع المكونات. إضافة محرك الاهتزاز ومعزز. نفذ وظيفة الإضاءة الخلفية المنخفضة عند تشغيل مستشعر الحركة المدمج.

دراسات الناشر الخفيفة

كانت المهمة هي إضاءة منصة 40x40mm بالتساوي ، والتي تلمس الإصبع. بسبب قيود حجم السكن ، كان من الممكن دفع مصباح LED واحد فقط لكل موقع.

لقد درست جهاز العديد من مفاتيح اللمس: Livolo و Vitrum و HTTM touch button. استخدم كل منها أسلوبه الخاص في تشتيت الضوء بشكل موحد.

Vitrum

مفتاح Z-Wave إيطالي مع زجاج زخرفي باهظ الثمن. يتم تنفيذ الناشر العاكس على النحو التالي: على زجاج شبكي شفاف ، يتم طلاء الحافة بطلاء عاكس ، مضاء من الجانب بمصباح LED واحد. على جانب LED ، يتم تطبيق طلاء أقل ، وبالتالي تحقيق توهج موحد في جميع أنحاء الحافة. يتم تثبيت الزجاج المزخرف في الأعلى.


التين. 9 - شكل حافة عاكسة على زجاج شبكي

ليفولو

الميزانية الصينية التبديل اللمس. يوجد مصباحان على اللوحة: أحمر وأزرق ، تضيء المصابيح داخل بلاستيك شفاف غائم ، بسبب الانكسار المتكرر للضوء في الداخل ، يتم الحصول على توهج موحد للسطح بأكمله ، يتم تطبيق الطلاء العاكس على القماش.


التين. 10 - المس جزء من مفتاح Livolo

HTTM - HelTec Touch Model

وحدة لمس جاهزة مع شريحة بدون اسم. يتكون الناشر العاكس من 3 أجزاء: Textolite مع وسادة من الصفيح ، وزجاج شبكي للإضاءة النهائية مع الكثير من الثقوب الدقيقة ، فيلم أبيض غائم.


التين. 10- وحدة لمس HTTM مفككة

اختيار مواد الناشر

موزع زجاج شبكي بلوري

تمت معالجة الزجاج الشفاف المعتاد 3 مم بورق صنفرة ناعم على كلا الجانبين لجعله مملا. هذا الزجاج الشفاف يشتت الضوء بالتساوي على السطح بأكمله. يسمح لك سمك المادة بالعمل بشكل مريح مع أي شريحة مستشعر. لكن الخدوش الصغيرة مرئية على السطح ، مما يؤثر على المظهر الجمالي.


التين. 11 - زجاج شبكي بلوري

موزع زجاج شبكي للإضاءة الأمامية (LGP) وزجاج شبكي للحليب
باستخدام 2 زجاج شبكي مختلف بسمك 2 مم ، تبين أن ساندويتش من عنصرين يبلغ 4 مم. زجاج شبكي سفلي للإضاءة النهائية ، بفضل النقاط البيضاء المطبقة ، ينثر الضوء بالتساوي على السطح بأكمله. يعطي زجاج شبكي الحليب العلوي توهجًا ناعمًا ومظهرًا جميلًا ، في حين أن السطوع أقل بشكل ملحوظ ويزداد وزن المفتاح.


التين. 12 - زجاج شبكي للإضاءة النهائية وزجاج شبكي أوبال

لوحة Ledison Lightbox
قدمت الشركة الروسية Ledison لوحة صندوق ضوء تتكون من 3 مكونات للاختبار: ركيزة عاكسة ، بليكسيغلاس مبعثر بالضوء خاص 3 مم (يبدو شفافًا ، ولكن هيكل محبب مرئي في الداخل) ، فيلم واقية شفافة. لقد استبدلت الفيلم العلوي بأوركال أوراكل 8500 غير لامع وحصلت على تشتت جيد. ولكن عند العمل مع المفتاح ، لا يبدو الفيلم صلبًا ، ويمكن خدشه ومن الصعب التمسك به بدون فقاعات.


التين. 13 - ساندويتش ليديسون

بعد كل الاختبارات في المفتاح ، استخدمت ركيزة عاكسة من Ledison ، وصنع زجاجها الزجاجي غير اللامع. في الوقت الحالي ، هذا هو الخيار الأفضل بالنسبة لي ، ويتشتت بالتساوي ، ولا يتم تقليل السطوع ، والسمك مناسب.


التين. 14 - العلبة والألواح والناشر

استخدم

لقد صنعت الإصدارات التجريبية الأولى من المفاتيح منذ عامين ولديها بالفعل خبرة في استخدامها ، أحدهما مثبت بالقرب من الحمام على ارتفاع 120 سم وهو مناسب للأطفال ، والثاني يقع بالقرب من السرير ويتحكم في مصباح ليلي وثريا وإضاءة خلفية LED. لأن يتم فصل جميع الأزرار بعلامة التقاطع ؛ يسهل العثور عليها في الظلام والضغط على الزر المطلوب. تذكر ردود الفعل الخفيفة الزر الذي تم الضغط عليه بالضبط. بالمقارنة مع مفاتيح الضغط على الزر ، لم أجد أي سلبيات.


التين. 15 - تبديل لمس البطارية في العمل

لقد لاحظت وجود تأثير جانبي لطيف ، يمكن استخدام المفتاح بالقرب من السرير لإضاءة الخزانات ، إذا قمت بالضغط على الأزرار السفلية.

ملاحظة

في الوقت الحالي ، تستخدم شريحة Z-Wave برنامجًا ثابتًا من مفتاح فوب 4 X Z -Wave ، ومن المناسب أن تكون مفتاحًا جاهزًا وتعمل بشكل جيد ، ومن غير المناسب عدم وجود جميع الوظائف التي تريدها. كانت المشكلة الوحيدة التي لم يتم حلها هي إضاءة الزوايا في المركز ، فمن الضروري تغطيتها بفيلم رقائق ، ولكن الآن أعتقد أنه من الأفضل بكثير نحت الرقاقة على العلبة داخل أو على زجاج شبكي.

علاوة على ذلك ، تخطط للتبديل إلى وحدة Z-Uno القابلة للبرمجة بحرية لتنفيذ جميع برامج أمنية.