👨🏿‍🏫 💸 🙅🏿 अपने हाथों से एक और स्मार्ट घड़ी 🍎 ♋️ 😰

कुछ समय पहले लेख "1500r के लिए अपने हाथों से स्मार्ट घड़ियों" से प्रेरित होकर । , मैंने भी इसी तरह की डिवाइस बनाने की कोशिश करने का फैसला किया।

यह लेख कार्रवाई या निर्देश के लिए एक गाइड के रूप में तैनात नहीं है, बल्कि उन प्रमुख बिंदुओं के संकेत के रूप में है जो मुझे सामना करना पड़ा। शायद किसी के लिए यह प्रेरणा और उपयोगी जानकारी के स्रोत के रूप में काम करेगा।

घटक चयन, पीसीबी लेआउट, कठोर परिस्थितियों में सोल्डरिंग, 3 डी-मुद्रित मामला और जावास्क्रिप्ट घड़ी पर - कट के नीचे। आपका स्वागत है!

आवश्यकताओं

आप अपने फोन के पीछे अपनी जेब में जाने के बिना समय का पता लगाने की जरूरत है
इनकमिंग कॉल, एसएमएस और इंस्टेंट मैसेंजर के नोटिफिकेशन की रसीद होनी चाहिए
बैटरी लाइफ कम से कम एक सप्ताह होनी चाहिए
जितना संभव हो उतना कॉम्पैक्ट हो

आवश्यकताओं की इस छोटी सूची के आधार पर, आप घटकों का चयन करना शुरू कर सकते हैं और कार्यान्वयन की तकनीकी विशेषताओं को स्पष्ट कर सकते हैं। समय और वित्त के लिए परियोजना का बजट विशेष रूप से सीमित नहीं था, बड़े पैमाने पर उत्पादन की योजना नहीं थी, इसलिए आप टहलने का खर्च उठा सकते थे और वास्तव में हर पैसा बचाने की चिंता नहीं करते थे।

सामान्य योजना के अलावा, विशुद्ध रूप से तकनीकी वाले भी थे:

घड़ी पर कस्टम एप्लिकेशन बनाना और चलाना। कंकड़ की तरह। सामान्य तौर पर, इसके बाद, घड़ी अधिक से अधिक एक कंकड़ क्लोन के समान होगी, लेकिन क्यों नहीं
अनुप्रयोगों और उनके डेटा के लिए मेमोरी
चार्ज स्तर का पर्याप्त नियंत्रण ताकि बैटरी के डिस्चार्ज होने पर घड़ी अचानक बाहर न जाए, लेकिन "लाठी" दिखाती है और पहले से चेतावनी देती है
उपयोगकर्ता आंदोलन की पूर्ण ट्रैकिंग के लिए एक्सेलेरोमीटर, जाइरोस्कोप और मैग्नेटोमीटर। एक पेडोमीटर या स्मार्ट अलार्म घड़ी बनाने में सक्षम होने के लिए जो आंदोलन की उपस्थिति से नींद के चरणों की निगरानी करता है

यह सब अंततः एक छोटे आरेख में बदल गया:

माइक्रोकंट्रोलर एक स्मार्टफोन के साथ संचार के लिए BLE 4.x, सेंसर के लिए I andC और SPI बसें और मेमोरी के साथ एक डिस्प्ले, कंपन को नियंत्रित करता है और बटन प्रेस के प्रति प्रतिक्रिया करता है, सब कुछ Li-Po बैटरी द्वारा संचालित होता है।

अब आप चिप्स और भागों का चयन करने की प्रक्रिया शुरू कर सकते हैं। श्रम इनपुट और समय व्यतीत करने के संदर्भ में, यह सबसे कठिन और लंबी प्रक्रिया थी, बहुत सारे, खोज, और गोता लगाने के लिए आवश्यक था जहां मैं पहले नहीं झुका था।

घटक चयन

माइक्रोकंट्रोलर

सबसे पहले, आपको एक नियंत्रक चुनने की आवश्यकता है जो डिवाइस का "मस्तिष्क" होगा और बोर्ड पर बाकी सब कुछ उसे अच्छे के लिए सेवा देगा।

डिवाइस को अधिक कॉम्पैक्ट बनाने के लिए, संभव के रूप में कुछ घटकों और मॉड्यूल का उपयोग करना आवश्यक है। यहां एक चिप पर विभिन्न प्रणालियां बचाव के लिए आती हैं, जो एक ब्लूटूथ मॉड्यूल और एक माइक्रोकंट्रोलर की कार्यक्षमता को जोड़ती हैं।

बाजार हमें क्या प्रदान करता है?

स्रोत: www.argenox.com

सरू PSoC BLE कोर ARM Cortex-M0, BLE 4.2, 256kB FLASH, 32kB RAM, बाह्य उपकरणों का एक गुच्छा और एक एकीकृत बालून, आपूर्ति वोल्टेज की एक विस्तृत श्रृंखला: 1.9-5 वोल्ट
टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स CC2541 - BLE 4.0 और 8051-कोर, 256kB FLASH, 8kB RAM
टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स 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 (एक बार प्रोग्राम करने योग्य मेमोरी, लेकिन बाहरी SPI FLASH से कोड चलाना संभव है), ऊपर की सबसे छोटी और सबसे कम खपत करने वाली चिप
SiLabs EFR32 - Cortex- M4F , 40 MHz, BLE 4.x, ब्लूटूथ 5, 1MB तक का FLASH, 256kB RAM तक
नॉर्डिक nRF52832 - Cortex- M4F , 64MHz, BLE 4.x, ब्लूटूथ 5, 512kB FLASH, 64kB RAM, NFC टैग इम्यूलेशन, इंटीग्रेटेड बैलून

स्वादिष्ट और बहुत अधिक निर्णयों के ढेर में, विकल्प nRF52832 पर गिर गया, यह चिप आवास के मामले में सबसे अधिक उत्पादक और काफी सुविधाजनक निकला (6x6 मिमी 48-पिन क्यूएफएन)। इसके अलावा एक ठाठ विकल्प जो बोर्ड की वायरिंग को बहुत सरल करता है, वह प्रोग्राम है जो किसी भी GPIO के किसी भी परिधीय प्रोग्राम को असाइन करने की क्षमता है। यह कुछ ऐसा है जिसमें कई माइक्रोकंट्रोलर की कमी है। एनएफसी समर्थन के लिए धन्यवाद, आप घड़ी में एनएफसी एमुलेटर की कार्यक्षमता जोड़ सकते हैं और अपने सभी पास कार्ड को घड़ी में सीवे कर सकते हैं।

डेटाशीट का कहना है कि इसमें अंतर्निहित आरटीसी (वास्तविक समय की घड़ी) है, यह सुविधाजनक है। लेकिन बाद में यह पता चला कि यह घड़ी नहीं है, बल्कि एक रियल-टाइम काउंटर है , अर्थात्। यह सबसे आम टाइमर है, जो स्लीप मोड सहित 32.768kHz क्वार्ट्ज से संचालित होता है। इसलिए, डिवाइस के अगले संशोधन में, मैं RTC के लिए एक अलग चिप का उपयोग करूंगा, उदाहरण के लिए, STMicroelectronics M41T62LC6F । इसमें 32.768kHz पर बिल्ट-इन क्वार्ट्ज है और I interfaceC इंटरफेस पर काम करता है।

NRF52-DK डिबग बोर्ड की लागत काफी सस्ती है , लगभग 4 हजार। रूबल। पर Aliexpress ~ 3tys के लिए पाया जा सकता है।

वैसे

चूंकि डिवाइस में बड़े पैमाने पर उत्पादन और किसी भी बाजार में बिक्री शामिल नहीं है, इसलिए अपने स्वयं के बोर्ड को ड्रा करना और BLE SoC पर अपने समाधान का निर्माण करना गंभीर परिणामों के बिना एक आकर्षक काम है। जो लोग जल्दी से बाजार में प्रवेश करना चाहते हैं, उनके लिए तैयार पूर्व-प्रमाणित मॉड्यूल का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है।

इसके कई कारण हैं और वे रेडियो से जुड़े हुए हैं: बाजार में किसी भी नए इलेक्ट्रॉनिक उपकरण के लिए, सीई और एफसीसी जैसे नियामकों से अनुमति प्राप्त करना और प्रमाणीकरण पास करना आवश्यक है।
नियामकों के लोगो, अक्सर डिवाइस मामले पर पाए जाते हैं

साथ-साथ रहने वाली खुशियों में एक विशेष बोर्ड लेआउट शामिल होता है, जो 2.4 गीगाहर्ट्ज की आवृत्ति, परिरक्षण, एक एनोहिक कक्ष में माप, प्रतिबाधा मिलान और अन्य माइक्रोवेव जादू के साथ संकेतों की प्रसार विशेषताओं को ध्यान में रखता है। तैयार मॉड्यूल में, यह सब काम उनके डेवलपर्स द्वारा पहले से ही किया गया है, उपयोगकर्ता को बस अपने समाधान में मॉड्यूल को एम्बेड करने की आवश्यकता है और कुछ भी प्रमाणित करने की आवश्यकता नहीं है।

क्वार्ट्ज गुंजयमान यंत्र

क्वार्ट्ज गुंजयमान यंत्र चयनित nRF52832 चिप से जुड़े हैं:

कोर और रेडियो क्लॉकिंग के लिए 32 मेगाहर्ट्ज पर, आवश्यक
नींद मोड के दौरान घड़ी टाइमर और BLE समय स्लॉट देखने के लिए 32.768kHz पर। वैकल्पिक, लेकिन इसका कनेक्शन बिजली की खपत को कम करता है (समय स्लॉट्स को कम किया जा सकता है) और घड़ी RTC की सटीकता को बढ़ाता है।

Aliexpress के साथ सतह माउंट आवास में दोनों प्रकार के क्वार्ट्ज का आदेश दिया गया है:

छवि

प्रदर्शन

कम से कम एक सप्ताह के लिए घड़ी को बिना रीचार्ज किए टिक करने के लिए, इस समस्या को हल करना आवश्यक है कि प्रदर्शन मैट्रिक्स ऑपरेटिंग मोड में बहुत अधिक मात्रा में खपत करता है। जैसा कि मैंने इसे समझा, घड़ी निर्माता इस समस्या को दो तरीकों से हल करते हैं:

प्रदर्शन को चालू करें और सामग्री तभी प्रदर्शित करें जब हाथ की एक लहर होती है और घड़ी स्क्रीन उपयोगकर्ता के दृष्टि क्षेत्र में आती है, या जब उपयोगकर्ता का ध्यान पहले से ही आकर्षित किया गया है, उदाहरण के लिए, एक अधिसूचना या अलार्म घड़ी द्वारा।
लगातार प्रदर्शन सामग्री, ऐसे डिस्प्ले का उपयोग करना जो चित्र प्रदर्शित करने के लिए व्यावहारिक रूप से करंट का उपभोग न करें और केवल सामग्री को अपडेट करने के लिए इसका उपभोग करें। आपको उदाहरण के लिए दूर नहीं जाना है: यह ई-इंक , मेमोरी एलसीडी या आईएमओडी / मिरसोल है

बाजार हमें क्या प्रदान करता है?

विकल्प के लिए जब ज्यादातर समय मालेविच का काम होता है, तो बाजार पर ऐसे विकल्प होते हैं: ओएलईडी, टीएफटी, एमोलेड, एलसीडी टेलीफोन मॉड्यूल (नोकिया, सीमेंस, आदि)। यह एक उपयुक्त विकर्ण के साथ एक प्रदर्शन खोजने के लिए बनी हुई है।

उदाहरण:

छोटे OLED डिस्प्ले , जैसे अली एक्सप्रेस पर एक पैसा खर्च होता है।
मिनस का एक गुच्छा: छोटे विकर्ण, मोनोक्रोम, 10-20mA, भारी मॉड्यूल। मॉड्यूल बोर्ड के बिना - एक विस्तृत लूप और पट्टियों का एक समुद्र, जो बोर्ड पर क्षेत्र के एक महत्वपूर्ण टुकड़े को अवशोषित करेगा।
टीएफटी एलसीडी, जैसे ILI9341 । Minuses की: खपत, व्यापक लूप

ई-इंक पर स्क्रीन तुरंत गायब हो गई, क्योंकि स्क्रीन अपडेट की गति बहुत धीमी है, मोनोक्रोम और, सबसे अधिक संभावना है, खुले बाजार में एक काफी छोटा ई-इंक डिस्प्ले मिलना मुश्किल है।

यदि आप कंकड़ को देखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि यह "ऑलवेज ऑन" डिस्प्ले का उपयोग करता है। कंकड़ क्लासिक एक मोनोक्रोम शाफ़्ट मेमोरी एलसीडी डिस्प्ले का उपयोग करता है, पेबल टाइम एक समान तकनीक का उपयोग करके एक रंग (64 रंग) डिस्प्ले का उपयोग करता है, लेकिन जेडीआई द्वारा निर्मित, यह बिक्री पर नहीं है।

IMOD / Mirasol के बारे में, क्वालकॉम को कुछ भी नहीं मिला, लेकिन क्वालकॉम से मार्केटिंग ब्रोशर और टॉक देखता है ।

मैं पेबल टाइम की तरह कलर डिस्प्ले लेना चाहता था। निकटतम एनालॉग, जो खुली बिक्री पर है, शाफ़्ट LS013B7DH06 ( इसकी डेटशीट ) थी।

विशेषताएं:

विकर्ण 1.33 "
संकल्प: 128x128, 8 रंग (पिक्सेल प्रति 3 बिट)
आयाम: 26.82x31.3 मिमी
इंटरफ़ेस: एसपीआई
आपूर्ति वोल्टेज: 5 वी, लेकिन 2.7V से तर्क स्तर एसपीआई

आपूर्ति वोल्टेज के साथ घात निकला, चूंकि ली-पो बैटरी को अतिरिक्त बढ़ावा कन्वर्टर्स के बिना आवश्यक 5 वी वोल्टेज नहीं मिलता है। लेकिन डिस्प्ले में करंट डरावना है और रैखिक LTC1754-5 प्रकार के चार्ज पंप का उपयोग करके आवश्यक 5V प्राप्त करना काफी सरल है:

एक अन्य विशेषता यह थी कि EXTCOMIN पिन (बाहरी COM उलटा) की स्थिति को कम से कम एक बार उच्च स्तर से दूसरे स्तर पर और इसके विपरीत स्विच करने की आवश्यकता थी, ताकि स्क्रीन पैनल पर चार्ज जमा न हो और चित्र एक बिंदु पर स्थिर न हो। इन उद्देश्यों के लिए, आप माइक्रोकंट्रोलर के बिल्ट-इन पीडब्लूएम (पीडब्लूएम) का निपटान कर सकते हैं, जो 50% (वर्ग तरंग) के एक कर्तव्य चक्र और 1 हर्ट्ज या उससे अधिक की आवृत्ति, या किसी अन्य (बाहरी सहित) स्क्वायर वेव जनरेटर से जुड़ा हो सकता है।

डिस्प्ले एक छोटी केबल का उपयोग करके बोर्ड से जुड़ा हुआ है, 0.5 मिमी वेतन वृद्धि में 10-पिन FPC कनेक्टर का उपयोग करना बहुत सुविधाजनक है, उदाहरण के लिए, Hirose FH12-10S-0.5SH :

डिस्प्ले मॉड्यूल की अपनी स्वयं की बैकलाइट नहीं होती है और यह साधारण एलसीडी स्क्रीन की तरह एल ई डी के माध्यम से नहीं चमकता है, इसलिए अब हमारे पास बैकलाइट के बिना घड़ी देखने का समय नहीं है। यदि कोई इस तरह की स्क्रीन के लिए बैकलाइट मॉड्यूल बनाने की प्रक्रिया से परिचित है, तो कृपया प्रतिक्रिया दें।

बैटरी

मुझे आकार के मानक रेंज से सही आकार की बैटरी चुनने में कुछ समय बिताना पड़ा। मैं 3.7V के वोल्टेज और लगभग 100mAh की क्षमता वाली लिथियम-पॉलिमर बैटरी की तलाश में था।

बैटरी को बोर्ड के नीचे रखने की योजना थी, बोर्ड के आकार को जानते हुए, आप आसानी से एक बैटरी उठा सकते हैं जो फिट होगी और कुछ भी छड़ी नहीं करेगी।

बाजार क्या प्रदान करता है?

Aliexpress पर आप लगभग किसी भी आकार के लिए बैटरी का एक पूरा गुच्छा ऑर्डर कर सकते हैं, मुख्य बात उनके नाम के लिए कोडिंग सिस्टम को जानना है। और यह इस तरह है: HHWWLL, जहां HH एक मिलीमीटर के दसवें हिस्से में बैटरी की मोटाई (ऊंचाई) है, WW इसकी चौड़ाई है और LL इसकी लंबाई मिलीमीटर में है।

उदाहरण: 402025 - 4 मिमी की मोटाई और 20x25 मिमी के आकार वाली बैटरी

110mAh की क्षमता वाली 302025 (3x20x25mm) बैटरियों को चुना गया और उन्हें Aliexpress पर ऑर्डर किया गया।

भोजन

चूंकि लिथियम-पॉलीमर बैटरी केवल 3 वोल्ट तक डिस्चार्ज होने का मतलब है, इसलिए पूरे सर्किट को स्थिर 3V से बिजली देने का फैसला किया गया था और अगर बैटरी पर वोल्टेज 3V से नीचे गिर गया, तो सुरक्षा चिप ( Maxx MAX809TEUR + T ) के लिए मुख्य बिजली नियामक को काट लें।

3V की कुल आपूर्ति वोल्टेज, प्रदर्शन को छोड़कर, सर्किट के सभी तत्वों की शक्ति श्रेणियों में फिट होती है, जिसे 5V की आवश्यकता होती है। इसलिए, डिस्प्ले बैटरी से सीधे रैखिक LTC1754-5 बूस्टर कनवर्टर के माध्यम से संचालित होता है।

यदि आप इस प्रकार की बैटरी के निर्वहन वक्र को देखते हैं,

यह देखा जा सकता है कि पूरी बैटरी क्षमता ~ 4V से 3V तक वोल्टेज रेंज पर आती है, इसलिए एक पारंपरिक 3V चरण-डाउन कनवर्टर एक स्थिर वोल्टेज के साथ सिस्टम प्रदान करने के लिए पर्याप्त होगा और एक ही समय में बैटरी से बाहर की सभी ऊर्जा को प्रभावी रूप से कुछ भी छोड़ने के लिए चूसना होगा, लेकिन बिना ओवरड्रेसिंग के ।

टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स TPS78230DRVT को एक स्टेप-डाउन कन्वर्टर के रूप में चुना गया था, इसमें 500nA का एक छोटा ऑपरेटिंग करंट और 150mA का अधिकतम करंट है, जो काफी पर्याप्त है। सोन -6 मामला कॉम्पैक्ट और काफी देय है:

बैटरी चार्ज

बैटरी को एक मानक माइक्रोयूएसबी पोर्ट ( Molex 47346-0001 ) के माध्यम से चार्ज करने का निर्णय लिया गया था, लेकिन यह बैटरी को सीधे 5V USB बस से कनेक्ट करने और इसे इस तरह चार्ज करने के लिए पर्याप्त नहीं है, यह सही चार्जिंग प्रक्रिया सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है, कई चरणों में विभाजित: पूर्व शर्त, निरंतर वर्तमान, निरंतर वर्तमान वोल्टेज।

एक 180mAh बैटरी के लिए विशिष्ट चार्ज प्रोफ़ाइल

EEVBlog पर चार्जिंग प्रक्रिया की अच्छी व्याख्या

छोटी क्षमता की बैटरी (500mAh तक) चार्ज करने का एक लोकप्रिय उपाय माइक्रोचिप MCP73831 चिप है । चार्जिंग करंट (बैटरी क्षमता के आधार पर) को एक प्रतिरोधक द्वारा प्रोग्राम किया जाता है, चार्जिंग प्रक्रिया की शुरुआत और अंत के बारे में आपको सूचित करने के लिए एक त्रि-राज्य या ओपन-ड्रेन आउटपुट है।

मैंने एक और चिप भी चुनी - मैक्सिम MAX1555EZK-T । इसकी चार्जिंग चार्ज 100mAh है और इसमें माइक्रोचिप चिप के समान ही आवास है, और इसके लिए न्यूनतम बाहरी घटकों की आवश्यकता होती है और चार्जिंग प्रक्रिया के बारे में सूचित करने के लिए एक ओपन-ड्रेन आउटपुट है:

डेटाशीट छवि

बोर्ड के अगले संशोधन में, मैं अभी भी माइक्रोचिप चिप पर स्विच करूंगा, क्योंकि 110mAh की बैटरी के लिए 100mA का चार्जिंग चार्ज शायद थोड़ा ज्यादा है।

बैटरी क्षमता नियंत्रक

बैटरी चार्ज की डिग्री की निगरानी के लिए कई तकनीकें हैं जो अंतिम परिणाम के निष्पादन और सटीकता में कुछ अलग हैं (अंग्रेजी स्रोतों में इसे चार्ज का राज्य कहा जाता है):

सूची

तथाकथित उपाय एडीसी के माध्यम से बैटरी के ओपन सर्किट वोल्टेज / ओसीवी (प्लेटों पर वोल्टेज) और बैटरी की क्षमता के बारे में निष्कर्ष निकालना। सबसे अधिक बार, वोल्टेज सीमा को उस क्षेत्र में स्थानांतरित करना आवश्यक है जो एडीसी के संचालन के लिए वोल्टेज डिवाइडर का उपयोग करने के लिए स्वीकार्य है। इस दृष्टिकोण का नुकसान यह है कि लिथियम-पॉलीमर बैटरी के लिए वोल्टेज बनाम क्षमता का ग्राफ काफी सपाट है, और रीडिंग स्वयं प्रत्येक चक्र के साथ बदलते हैं और भार के प्रभाव के कारण प्लेटों पर वास्तविक वोल्टेज को मापने के लिए शोर और अक्षमता के अधीन हैं।
दूसरा तरीका यह है कि प्लेटों में वोल्टेज को मापने के बजाय बैटरी से प्रवाहित होने वाली धारा को मापें। यह तथाकथित युग्मन गिनती है। एक विशिष्ट समाधान एक छोटे प्रतिरोध शंट रोकनेवाला (लगभग 100mOhm) पर वोल्टेज ड्रॉप के मूल्य को एकीकृत करना है। बैटरी की क्षमता को जानकर, उस धारा के द्वारा जो एक निश्चित समय के लिए उसमें से प्रवाहित होती है, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि बैटरी में कितनी अधिक ऊर्जा शेष है (आत्म-निर्वहन की उपेक्षा)। इस दृष्टिकोण का नुकसान यह है कि स्व-निर्वहन को ध्यान में नहीं रखा जाता है, साथ ही इस तथ्य को भी ध्यान में रखा जाता है कि प्रत्येक चार्ज-डिस्चार्ज चक्र के साथ सच्ची बैटरी क्षमता बदलती है। मोटे तौर पर, बैटरी से कम करंट प्रवाहित होने से उसमें प्रवाहित होता है। इस वजह से, समय के साथ, रीडिंग में एक त्रुटि अनिवार्य रूप से जमा हो जाएगी
पहले और दूसरे तरीकों का संयोजन: प्लेटों पर माप और वोल्टेज और बहने वाली धारा। दो दृष्टिकोणों का एक सक्षम संयोजन एक मॉडल बनाने में मदद करेगा जो अच्छी सटीकता के साथ बैटरी की क्षमता का मूल्यांकन करेगा। काम करने के लिए इस दृष्टिकोण के लिए, समाई पर प्लेटों पर वोल्टेज की निर्भरता पर डेटा एकत्र करने के लिए कम से कम एक चार्ज-डिस्चार्ज चक्र का उत्पादन करना आवश्यक है। इसके अलावा, प्रत्येक अगले चक्र में बैटरी मॉडल में परिवर्तन करना होगा ताकि त्रुटि जमा न हो। ऐसे लेख हैं जिनमें लोग बताते हैं कि कैसे, कलमन फ़िल्टर का उपयोग करते हुए, शेष चार्ज ( [1] , [2] ) की भविष्यवाणी करने के लिए विभिन्न मापों के डेटा को मिलाया गया था।

बाजार हमें क्या प्रदान करता है?

मैक्सिम MAX17043 - प्लेटों पर वोल्टेज के लिए एक मालिकाना एल्गोरिथ्म का उपयोग करके, अपने अंदर एक बैटरी मॉडल बनाता है। 3% के शेष प्रभार को मापने की सटीकता का वादा करता है। इंटरफ़ेस I InterfaceC। अच्छा और छोटा शरीर
OnSemi LC709203F - OCV, I interfaceC इंटरफ़ेस, 2.8% की सटीकता को मापता है, बाहरी थर्मिस्टर के माध्यम से तापमान क्षतिपूर्ति होती है। रूस में महंगा और खराब
टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स BQ27621 - प्लेटों पर वोल्टेज को मापता है, I ,C , सटीकता निर्दिष्ट नहीं, महंगा, BGA पैकेज
टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स BQ27421 - एक साथ वोल्टेज और वर्तमान प्रवाह को मापता है। I notC इंटरफ़ेस, सटीकता निर्दिष्ट नहीं, महंगी, BGA पैकेज
रैखिक LTC2941 - बहती धारा को मापता है, I additionC इंटरफ़ेस, 1% सटीकता, इसके अतिरिक्त बाहरी शंट अवरोधक की आवश्यकता होती है (यह LTC2941-1 में अंतर्निहित है), आवास: 2x3 मिमी DFN-6

उपलब्ध विकल्पों में से, रैखिक LTC2941 चिप को सबसे छोटा, लेकिन देय मामला और एक स्पष्ट कार्य एल्गोरिथ्म के लिए चुना गया था। Aliexpress पर ऑर्डर किया गया।

डेटाशीट छवि

स्रोत: रैखिक प्रौद्योगिकी

Microcircuit कपोल काउंटर तकनीक का उपयोग करता है और 1% की सटीकता के साथ बहने वाली धारा को गिनता है, IMBC (SMBus) इंटरफ़ेस के माध्यम से काम करता है और इसमें एक छोटा लेकिन सुविधाजनक आवास है: 2x3mm DFN-6:

Microcircuit के अंदर I ThroughC के माध्यम से, आप वर्तमान मीटर समकक्ष के मूल्य को सेट कर सकते हैं, साथ ही काउंटर के मूल्य को स्वयं भी सेट या पढ़ सकते हैं। काउंटर 16-बिट है और बढ़ जाता है जब करंट बैटरी में प्रवाहित होता है और बैटरी से करंट प्रवाहित होने पर घटता है। अधिकतम काउंटर वैल्यू (0xFFFF) को पूरी तरह से चार्ज बैटरी के रूप में लिया जा सकता है, और न्यूनतम (0x0000) को पूरी तरह से डिस्चार्ज किया जा सकता है। एक अच्छी तरह से चुने हुए काउंटर प्री-सेलेक्टर के साथ, यह हासिल करना संभव है कि चार्ज चार्ज के दौरान अधिकतम तक पहुंच जाता है और बैटरी पूरी तरह से डिस्चार्ज होने पर शून्य तक पहुंच जाता है। काउंटर मूल्य की सीमा निर्धारित करना संभव है, जिसके नीचे माइक्रोकिरिट एक अलार्म ध्वनि करेगा और एक रुकावट देगा।

accelerometer

बाजार में विकल्पों के ढेर के बीच, एक काफी लोकप्रिय चिप को चुना गया था: InvenSense MPU-9250 । यह एक मामले में एक प्रणाली है (SiP), एमईएमएस-एक्सेलेरोमीटर, एमईएमएस-जाइरोस्कोप और मैग्नेटोमीटर चिप का संयोजन।

की विशेषताओं

आपूर्ति वोल्टेज 2.4V से 3.6V करने के लिए
, 2g,, 4g, g 8g,-,g की माप सीमा के साथ 16-बिट तीन-अक्ष MEMS एक्सेलेरोमीटर
16-बिट तीन-अक्ष एमईएमएस गायरोस्कोप 2000 ° / सेकंड तक
16-बिट थ्री-एक्सिस मैगनेटोमीटर जिसकी माप सीमा three 4800μT तक है
बिल्ट-इन डिजिटल फिल्टर
इंटरफेस I²C और SPI
प्रोग्राम करने योग्य व्यवधान
DMP (डिजिटल मोशन प्रोसेसर) पढ़ने के लिए सह-प्रोसेसर

चिप उत्कृष्ट है, लेकिन अंत में ऐसा लग रहा था कि यह एक ओवरकिल था और एक घड़ी में उपयोग के लिए एक सरल एक्सेलेरोमीटर पर्याप्त है। उदाहरण के लिए, एनालॉग ADXL362 - निर्माता के अनुसार, यह सबसे किफायती तीन-अक्ष MEMS एक्सेलेरोमीटर है।

फ्लैश मेमोरी

अनुप्रयोगों और डेटा के लिए बाहरी एसपीआई-फ्लैश मेमोरी का उपयोग करने का निर्णय लिया गया था। विभिन्न विकल्पों में से, कॉम्पैक्ट WSON-8 पैकेज में Winbond W25Q256FV चिप को चुना गया था:

फ्लैश मेमोरी की मात्रा 256 मेगाबाइट (या 32 मेगाबाइट) है, यह पर्याप्त है। मेमोरी को 256 बाइट्स के पन्नों में विभाजित किया गया है, जो 4 किलोबाइट के सेक्टरों में विभाजित है और 32 किलोबाइट के ब्लॉक हैं। सक्रिय मोड (पढ़ने या लिखने) में 20mA तक की खपत होती है, स्टैंडबाय मोड में - 1μA से कम।

एक्सेलेरोमीटर के साथ, बाद में यह लगने लगा कि 32 मेगाबाइट भी एक ओवरकिल है और इसके बजाय आप माइक्रोकंट्रोलर की अंतर्निहित फ्लैश मेमोरी का उपयोग कर सकते हैं, इसमें पहले से ही 512 किलोबाइट हैं। .

, ( Pebble, ). . , :

Wealth Metal TD-26EA :

: &

, .

Omron B3U-3000P :

, , .

Aliexpress , 3V (HxWxL) 3x3x12mm:

, 100mA .

- , - . , , . , . , .

- 2.4GHz Johanson 2450AT18B100 :

, , Johanson , , Nordic. nRF52 Johanson Johanson 2450FM07A0029 , - LC- .

एंटेना को 10pcs टेप के साथ Aliexpress पर ऑर्डर किया गया था। 214r / टेप के लिए।

शेष सभी

सस्पेंडर्स और स्ट्रैपिंग के लिए निष्क्रिय घटक मुख्य रूप से आकार 0402 और 0603 के चिप्स हैं और एलिटान में ऑर्डर किए गए हैं। निष्क्रिय घटकों के अलावा, बोर्ड पर दो ट्रांजिस्टर और एक जोड़ी डायोड हैं। वे कंपन मोटर को नियंत्रित करने में भाग लेते हैं, साथ ही साथ पावर सर्किट में, USB पावर और बैटरी को डिकम्पोज करते हैं ।

सर्किट और बोर्ड

स्क्रीनशॉट में बोर्ड की उपस्थिति जो आदेश दिया गया था उससे थोड़ा अलग है और डिवाइस की तस्वीरों में मौजूद है। बोर्ड स्क्रीनशॉट मामूली बदलावों के साथ थोड़े बाद में संशोधन कर रहे हैं।

कुछ नया करने की कोशिश करने का फैसला करने के बाद, मैंने सर्किट और बोर्ड को सामान्य डिप्रेस में नहीं, बल्कि क्लाउड EDA अपवर्टर में: डिजाइन की एक कड़ी के लिए आकर्षित किया।

अपवर्टर आपको एक ही समय में बोर्ड और सर्किट के एंड-टू-एंड डिज़ाइन को पूरा करने की अनुमति देता है, इसलिए कुछ वायरिंग तत्वों को योजना के अनुसार प्रदर्शन किया गया था, और सर्किट के हिस्से को वायरिंग विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए डिज़ाइन किया गया था।

उप्र का एक और हत्यारा विशेषता घटकों का एक विशाल पुस्तकालय है, सावधानीपूर्वक बॉट्स और भारतीयों के झुंड द्वारा उत्पन्न किया गया है। पहले से तैयार किए गए हिस्से को लेने के लिए यह बहुत सुविधाजनक हो गया और यह जांचना कि सब कुछ कमोबेश सही है, बजाय प्रतीक को पूरी तरह से चित्रित करने और खुद को पदचिह्न देने के।

सबसे पहले, मैंने घटकों को व्यवस्थित करने का फैसला किया, जिनमें से स्थिति ठीक तय की जाएगी: बटन, माइक्रोयूएसबी पोर्ट और स्क्रीन के लिए एक कनेक्टर। मैंने बढ़ते छेद नहीं किए, इस उम्मीद में कि बोर्ड मामले से दब जाएगा और कुछ भी लटका नहीं जाएगा।

निर्धारित तत्वों के स्थान के बाद, "अंगूठे के नियम" का पालन करें और हम पहले रेडियो को प्रजनन करेंगे। चिप एंटीना के पास एक छोटा रख-रखाव क्षेत्र होता है, जिसके अंदर और उसके नीचे सभी परतों पर पटरियों और बहुभुज को रखने की अनुशंसा नहीं की जाती है, इसलिए अच्छे टोन का नियम एंटीना को बोर्ड के किनारे पर रखना है, जो कि कोनों में से एक के करीब है। दरअसल, एंटीना के स्थान ने माइक्रोकंट्रोलर के स्थान को निर्धारित किया। ताकि चिप पर एंटीना आउटपुट पोर्ट से ऐन्टेना तक कंडक्टर की लंबाई स्वयं के रूप में संभव हो सके (मिलान घटकों को ध्यान में रखते हुए), हम नियंत्रक को किनारे के करीब रखते हैं जिस पर एंटीना स्थित होगा।

अन्य सभी घटक काफी सामान्य रूप से (सामान्य ज्ञान को भुलाए बिना) स्थित हो सकते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि एनआरएफ 52 माइक्रोकंट्रोलर के डिजिटल बाह्य उपकरणों के लिए बंदरगाहों की स्थिति सॉफ्टवेयर द्वारा निर्धारित की जा सकती है।

मेरे छोटे से अनुभव में, घटकों की एक सफल पारस्परिक व्यवस्था 90% सफल होती है और यह आगे की तारों की गुणवत्ता को निर्धारित करती है, इसलिए इस प्रक्रिया को विशेष ध्यान देना चाहिए।

बोर्ड का स्क्रीनशॉट (बहुभुज बाढ़ नहीं हैं, नीचे का दृश्य)

स्पष्टता के लिए, मैंने प्रमुख क्षेत्रों की अनुमानित रूपरेखा चित्रित की:

बोर्ड चार-परत है, बोर्ड पर चयनित घटकों को रखना और उनके कनेक्शन को भंग करना कई रातों की बात थी, और फिर बोर्ड में फंसने में लगभग एक सप्ताह लग गया, त्रुटियों की तलाश में, आकस्मिक आश्चर्य से बचने के लिए इत्मीनान से डबल-चेकिंग और री-रीडिंग डेटशीट।

बोर्ड को बोर्ड निर्माता के तकनीकी मानकों को ध्यान में रखते हुए तैयार किया गया था, जो अमेरिकी OSHPark.com बन गया:

कंडक्टर / क्लीयरेंस: 5/5 मिल
व्यास: 10/4 मील का छेद / पैड
सामग्री: FR408
खत्म: एक निकल उप-परत (ENIG) के साथ सोने का विसर्जन
ब्लाइंड वायस और इनर लेयर ट्रांजिशन (दफन वायस) समर्थित नहीं हैं। और हमें जरूरत नहीं है

इसी समय, कीमत $ 10 प्रति वर्ग है। इंच और क्रम में बोर्डों की संख्या - 3 पीसी। एक पहचानने योग्य बैंगनी मुखौटा के साथ ये बहुत उच्च गुणवत्ता वाले और सस्ते (प्रोटोटाइप के लिए) मदरबोर्ड हैं, मैं हर किसी को सलाह देता हूं जो एक महीने के लिए अपने द्विपक्षीय या चार-परत मदरबोर्ड के लिए दो सप्ताह इंतजार करने के लिए महत्वपूर्ण नहीं है।

आदेश स्क्रीनशॉट

नतीजतन, तीन फीस के लिए, मुझे $ 14 का भुगतान करना पड़ा और एक महीने बाद उन्हें मेल द्वारा चुनना था।

घटकों के बिना बोर्ड तस्वीरें

सभी घटक बोर्ड के नीचे की तरफ स्थित होते हैं, बोर्ड के ऊपर की तरफ डिस्प्ले मॉड्यूल होता है, जिसके नीचे एक सपाट एनएफसी कॉइल होता है, जो आपको कई मिलीमीटर ऊँचाई बचाने की अनुमति देता है और प्रदर्शन का एक सुचारू और चुस्त दुरुस्त होना सुनिश्चित करता है।

यह इस तरह के एक सैंडविच निकलता है

बोर्ड के ऊपरी हिस्से में टेस्ट पॉइंट्स, टेस्ट पैड्स का एक गुच्छा है, जिसमें I²C, SPI बस लाइनें, इंटरप्ट लाइन और कुछ कंट्रोल सिग्नल जुड़े हुए हैं। एक आस्टसीलस्कप या तर्क विश्लेषक इन प्लेटफार्मों से जुड़ा जा सकता है और यह सुविधा लेखन ड्राइवरों और डीबगिंग फर्मवेयर को बहुत सरल बनाती है। इसके अलावा बोर्ड के ऊपरी हिस्से में सेगर JLink के माध्यम से चमकती और डिबगिंग के लिए JTAG डिबगिंग इंटरफ़ेस (SWD) है, जो nRF52-DK किट में शामिल है, और NN एंटीना एंटीना कॉइल को सोल्डर करने के लिए पैड है।

विधानसभा और सोल्डरिंग

यदि आप सतह बढ़ते की पूरी प्रक्रिया का पालन करते हैं, तो आपको एक smd स्टैंसिल (smd स्टैंसिल) और सोल्डर पेस्ट ऑर्डर करने की आवश्यकता है, स्टैंसिल के माध्यम से मिलाप पेस्ट को लागू करें, घटकों की व्यवस्था करें और उन्हें रिफ्लो ओवन में भेजें।

लेकिन मेरे पास एक भट्टी नहीं है, साथ ही एक स्टैंसिल भी है। और उसे और मिलाप पेस्ट के साथ गड़बड़ करने की इच्छा भी। मैं एक प्रोटोटाइप को जल्दी से इकट्ठा करना चाहता था और परीक्षण और सॉफ्टवेयर लिखना शुरू कर रहा था। इसलिए, मैंने मैन्युअल रूप से सभी घटकों को मिलाया, जिनमें से सबसे छोटे आकार 0402 के चिप्स हैं, एक सुई के साथ पेस्ट को लागू करना, घटकों को वैक्यूम चिमटी के साथ रखना और उन्हें हेअर ड्रायर के साथ मिलाप करना।

परिणाम को फोटो में देखा जा सकता है:

बटन को मिलाप नहीं किया जाता है, और कई तीन-पैर वाले चिप्स - जंपर्स के बजाय।
मैं कम गुणवत्ता वाली तस्वीरों के लिए माफी मांगता हूं, एक ईंट पर गोली मार दी।

X30 आवर्धक के माध्यम से फोटो

आप थोड़े घुमाए गए घटकों और स्थानों में मिलाप की एक अतिरिक्त देख सकते हैं। यह मैनुअल इंस्टॉलेशन और पेस्ट के आवेदन के साथ अपरिहार्य है।

जैसे ही बोर्ड इकट्ठा हुआ, मैंने परीक्षक को अपने हाथों में पकड़ लिया और शॉर्ट सर्किट के लिए मैं जो कुछ भी कर सकता था वह सब बजना शुरू कर दिया। यह सुनिश्चित करने के बाद कि वह छोटा नहीं है, उसने एक USB केबल कनेक्ट किया। कोई धुआं नहीं है, चिप्स गर्मी नहीं करते हैं, यूएसबी पोर्ट पर वोल्टेज 5 वोल्ट है, चार्ज आउटपुट 4.2 वी है, एलडीओ के बाद वोल्टेज तीन वोल्ट है। यह काम करने लगता है।

पूरी तरह से संचालित होने पर भी, डिवाइस, बिल्कुल, जीवन के कोई संकेत नहीं दिखा। अब आपको इसमें आत्मा को सांस लेने की आवश्यकता है - फर्मवेयर (या "ऑपरेटिंग सिस्टम", जैसे कुछ घड़ी निर्माता: वॉचओएस, पेबलोस, आदि)।

परीक्षण में अगला कदम SWD इंटरफ़ेस के माध्यम से nRF52-DK में निर्मित JLink डिबगर को कनेक्ट करना था। हम वायरिंग कनेक्ट करते हैं, JLinkExe चलाते हैं और हमारी चिप देखते हैं! आप फर्मवेयर लिखना शुरू कर सकते हैं और लोहे के शेष ब्लॉकों का प्रोग्रामेटिक रूप से परीक्षण कर सकते हैं।