एनएफसी लॉक - जब एक पीसीबी बटन, एंटीना और भी बहुत कुछ होता है: 7 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

आप इस निर्देश से दो चीजों में से एक ले सकते हैं। आप साथ चल सकते हैं और एक संख्यात्मक कीपैड और एक एनएफसी रीडर का अपना संयोजन बना सकते हैं। योजनाबद्ध यहाँ है। पीसीबी लेआउट यहाँ है। आपके लिए आवश्यक पुर्जों को ऑर्डर करने के लिए आपको सामग्री का बिल मिलेगा। मैंने माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्रामिंग के लिए कोड प्रदान किया है। इस प्रोजेक्ट को कॉपी या विस्तारित करने के लिए आपको जो कुछ भी चाहिए वह सब कुछ है।

हालांकि, मुझे संदेह है कि अधिकांश पाठक इसके कुछ पहलुओं से प्रेरणा लेने की अधिक संभावना रखते हैं। यह निर्देश आपको दिखाता है कि पीसीबी घटकों को एक साथ तार करने का एक तरीका है। फाइबरग्लास और तांबे के उस छोटे से आयत के कई अन्य उपयोग हैं - जबकि अभी भी विद्युत कनेक्शन बनाने का अपना मुख्य काम कर रहे हैं। मैं इन सभी पहलुओं को एक पूर्ण परियोजना में एक साथ खींचने से पहले प्रस्तुत करूंगा। मुझे आशा है कि आप यात्रा का आनंद लेंगे और अपनी खुद की एक परियोजना में इनमें से एक या दो तरकीबों का उपयोग करने का निर्णय ले सकते हैं!

चरण 1: प्रक्रिया

इतनी सारी परियोजनाएं "समाप्त" के रास्ते पर एक ही प्रक्षेपवक्र लेती हैं और कई अंतिम बाधा से ठीक पहले ठोकर खाती हैं।

नमूना

पहले प्रोटोटाइप है। आपके पास एक विचार है और दराज से बाहर आपका माइक्रोकंट्रोलर डेवलपमेंट बोर्ड आता है। कई लोगों के लिए यह एक Arduino होगा, लेकिन मैं TI की MSP430 लाइन के 16-बिट कम पावर माइक्रोकंट्रोलर के आसपास सबसे खुश हूं। आपकी पसंद जो भी हो, आमतौर पर एक विकास बोर्ड होता है जो मदद करता है। इसका मतलब है कि आपको अपना पीसीबी बनाने के साथ शुरुआत करने की ज़रूरत नहीं है और आप सिद्धांतों और संभावित बाह्य उपकरणों का परीक्षण कर सकते हैं। अक्सर एक बूस्टर पैक/शील्ड/हैट होता है - या एक बेटी बोर्ड के लिए जो भी अजीब नाम निर्माता के साथ आया है। ब्रेडबोर्ड या आवारा तार के लिए कोई भी उपयोग अजनबी नहीं है।

आप देख सकते हैं कि यहाँ मैंने TI के CapTIvate विकास किट और TRF7970A NFC बूस्टर पैक का उपयोग यह साबित करने के लिए किया है कि अवधारणा के काम करने की संभावना है।

आप अवधारणा कोड के कुछ प्रमाण भी देंगे। यह गन्दा हो सकता है। यह डाउनलोड की गई पुस्तकालयों पर भरोसा कर सकता है जो आपको वहां के रास्ते का हिस्सा बनाते हैं। निजी तौर पर, मैं इसे थोड़ा अपूर्ण छोड़ देता हूं क्योंकि मुझे पता है कि पीसीबी के आने के लिए मेरे पास वे सप्ताह हैं। मैं इसे तब साफ कर सकता हूं।

परिरूप

इसके बाद डिजाइन आता है। अपने पसंदीदा पीसीबी डिजाइन सॉफ्टवेयर को फायर करें। मेरे मामले में यह ईगल है। विचार से पूर्णता तक जाने में आश्चर्यजनक समय लगता है, और यहीं पर हमारा रोमांच निहित है! आने वाले कदम आपको इसका अधिकतम लाभ उठाने में मदद करेंगे।

आपके पीसीबी की प्रतीक्षा में

आप अपना खुद का बना सकते हैं या जल्दी में बना सकते हैं, लेकिन हम में से अधिकांश चीन में एक बोर्ड हाउस से ऑर्डर करेंगे और कुछ हफ्तों तक प्रतीक्षा करेंगे। अब उस कोड पर वापस जाने का समय आ गया है। यह अपने आप साफ नहीं होगा!

विधानसभा और डिबगिंग

सोल्डरिंग आयरन या टोस्टर ओवन को बाहर निकालें। फिर आप देख सकते हैं कि यह अपेक्षा के अनुरूप काम करता है या नहीं। शायद 2 कदम पीछे हटें। शायद नहीं।

संलग्नक और सामने का पैनल

तो आपका पीसीबी पेशेवर दिखता है। अब इसे एक बाड़े और फ्रंट पैनल की जरूरत है। हो सकता है कि आप कुछ 3D प्रिंट करेंगे। यह ओके-ईश दिखता है, लेकिन यह अंदर के प्यारे पीसीबी की चालाकी का प्रतिनिधित्व नहीं करता है। खैर, यहाँ यह मार्गदर्शिका वास्तव में मदद करने वाली है!

चरण 2: आपका पीसीबी फ्रंट पैनल के रूप में

सोल्डरमास्क सिर्फ हरा हुआ करता था। सिल्क स्क्रीन सजावटी के बजाय कार्यात्मक थी। एक पीसीबी कुछ ऐसा था जो दूर छिपा हुआ था और केवल हमारे जैसे गीक्स ही इसे देखने में दिलचस्पी लेंगे। खैर, अब और नहीं!

कई बोर्ड हाउस अब आपको रंगों की एक विस्तृत श्रृंखला से चुनने की अनुमति देते हैं। सिल्क स्क्रीन की गुणवत्ता में काफी सुधार हुआ है। फंकी आकार और कटआउट की अनुमति है। तो क्यों न इसका फायदा उठाया जाए? यदि आप पीसीबी को ध्यान से बनाते हैं तो एक बोर्ड हाउस आपके लिए आपके सामने के पैनल बना सकता है!

मेरे उदाहरण में, मैंने सभी घटकों को एक तरफ रखा है और सुनिश्चित किया है कि दूसरी तरफ मेरे डिवाइस के सामने होने के लिए पर्याप्त अच्छा लगे। आपको यह करने की आवश्यकता नहीं है। हो सकता है कि आप अलग-अलग बोर्डों पर सुंदरता और दिमाग रखना चाहते हों। यह आप पर निर्भर करता है।

मैंने पूरे बाड़े को बनाने के लिए कई पीसीबी को एक साथ मिलाया है, लेकिन यह असामान्य है। अगर आपको लगता है कि आप इसे कर सकते हैं - क्यों नहीं!

मेरा बोर्ड काफी सरल है - एक काले सोल्डरमास्क के ऊपर बस कुछ साफ सफेद सिलस्क्रीन। यह उस लुक के अनुकूल था जिसके बाद मैं था। विभिन्न तरीकों से सिल्कस्क्रीन, सोल्डरमास्क और कॉपर को मिलाकर रंगों और रंगों की काफी रेंज प्राप्त करना संभव है। मैं आपको Google "PCB art" पर छोड़ता हूँ और कुछ अद्भुत कृतियों को देखता हूँ जिनके साथ अन्य लोग आए हैं! हालांकि वे प्रभावशाली हैं, हो सकता है कि सभी फ्रंट पैनल के लिए उपयुक्त न हों।

चरण 3: आपका पीसीबी बटन के रूप में

आपने देखा होगा कि सिल्क्सस्क्रीन वाली संख्याएं एक संख्यात्मक कीपैड की तरह दिखती हैं और ऐसा इसलिए है क्योंकि वे हैं। सटीक होने के लिए वे कैपेसिटिव टच बटन हैं। यदि आप इस मार्ग पर जा रहे हैं तो आप शायद एक माइक्रोकंट्रोलर चाहते हैं जो कैपेसिटिव टच का समर्थन करता है, हालांकि यदि आप वास्तव में चाहते हैं तो कैपेसिटिव टच सेंसिंग को "अपना खुद का रोल" करना संभव है।

सभी कैपेसिटिव टच बटन में कुछ पीसीबी निशान होते हैं जिन्हें जमीन पर (सेल्फ-कैपेसिटेंस के रूप में जाना जाता है) या किसी अन्य ट्रेस (म्यूचुअल कैपेसिटेंस के रूप में जाना जाता है) के लिए एक पता लगाने योग्य कैपेसिटेंस रखने के लिए रखा जाता है।

मैंने उनके MSP430FR2633 डिवाइस के लिए TI के CapTIvate गाइड का पालन करके अपना डिज़ाइन शुरू किया, लेकिन यदि आप किसी अन्य माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग कर रहे हैं तो यह संभवतः निर्माता द्वारा प्रदान किए गए गाइड और संदर्भ डिज़ाइन को देखने लायक है। न केवल पीसीबी लेआउट के लिए एक गाइड प्रदान किया गया है, बल्कि कैप्टिवेट डिज़ाइन सेंटर भी है जो आपके हार्डवेयर से मेल खाने के लिए कुछ टेम्पलेट कोड उत्पन्न करेगा।

आप देखेंगे कि बटन का सार एक दूसरे के काफी निकट तांबे के सिर्फ दो वृत्त हैं। अपनी उंगली को पास लाने से उनके बीच की धारिता कम हो जाती है। MSP430 इस संधारित्र को चार्ज करने के लिए एक निरंतर चालू स्रोत का उपयोग करता है और मापता है कि इसके पार वोल्टेज कितनी जल्दी बदलता है। CapTIvate लाइब्रेरी इसे डिटेक्ट किए गए बटन प्रेस में बदलना आसान बनाती है।

मैंने इनमें से बारह बटनों को जोड़ने को आसान बनाने के लिए ईगल में एक कस्टम भाग तैयार किया और ताकि मैं उन्हें भविष्य की परियोजनाओं पर उपयोग कर सकूं।

चरण 4: आपका पीसीबी एक एलईडी डिफ्यूज़र के रूप में

आप के बीच चील की आंखों ने छोटे गोलाकार पैच पर ध्यान दिया होगा जहां पीसीबी के दोनों तरफ से काला सोल्डरमास्क गायब है। लगभग किसी भी इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइन की तरह, मुझे उपयोगकर्ता के लिए कुछ दृश्य प्रतिक्रिया की आवश्यकता थी। मैं आरजीबी एलईडी के साथ गया और इसके लिए कुछ विकल्प थे।

• मैं एक थ्रू-होल एलईडी का उपयोग कर सकता था और इसके माध्यम से प्रहार करने के लिए एक छेद काट सकता था। मुझे यकीन नहीं है कि मैं इसे दूसरे पीसीबी के बिना कैसे जोड़ूंगा।
• मैं एक सतह माउंट एलईडी का उपयोग कर सकता था। तब मेरे पास कुछ निशान होंगे और एक एलईडी मेरे साफ-सुथरे फ्रंट पैनल को गड़बड़ कर देगा।
• मैं एक रिवर्स-माउंट एलईडी का उपयोग कर सकता था।

आप में से कुछ लोग सोच रहे होंगे कि रिवर्स माउंट एलईडी क्या है। वैसे यह एक "उल्टा" सतह माउंट एलईडी है जो उस पीसीबी पर वापस चमकता है जिस पर इसे लगाया गया है। क्या?! तुम्हें ऐसा क्यों करना है? खैर, यह इसे पीसीबी के दूसरी तरफ से हटा देता है। इस एलईडी के माध्यम से चमकने के लिए अधिकांश डिज़ाइनों में अभी भी पीसीबी में एक छेद होगा, लेकिन मैंने सिर्फ तांबे और सोल्डरमास्क को हटाने का फैसला किया और देखा कि क्या एलईडी के माध्यम से चमकने के लिए पीसीबी सामग्री पारभासी थी। स्पॉयलर अलर्ट - यह था! मुझे यकीन है कि इसके बजाय एक छेद के साथ यह थोड़ा उज्जवल होगा, लेकिन यह आसानी से 1.6 मिमी FR4 के माध्यम से सूर्य के प्रकाश में दिखाई देने के लिए पर्याप्त है। यह भी अच्छी तरह से फैला हुआ है।

इसे एक कस्टम भाग की आवश्यकता थी जिसे ईगल ने यह सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किया था कि इसके नीचे कोई तांबा या सोल्डरमास्क नहीं था, लेकिन यह सब दोनों पक्षों पर प्रतिबंधित और कीपआउट परतों पर कुछ मंडल थे। आपको यह कस्टम हिस्सा संलग्न ईगल लाइब्रेरी में मिलेगा।

चरण 5: आपका पीसीबी एक एंटीना के रूप में

एक एंटीना के रूप में एक पीसीबी ट्रेस का उपयोग करना कोई नई बात नहीं है। मेरे द्वारा उपयोग किए गए NFC बूस्टर पैक में एक है। आप पाएंगे कि अधिकांश वाणिज्यिक एनएफसी पाठक उनका उपयोग करते हैं। एक मुद्दा जो मैंने पाया वह यह है कि ये सबसे आम एनएफसी टैग प्रारूपों - कार्ड और कीफॉब्स के अनुरूप हैं। मैं अपने हाथ में एक छोटा एनएफसी टैग प्रत्यारोपित करने के लिए काफी उत्साहित हूं। विवरण यहाँ हैं यदि आप व्यंग्य नहीं कर रहे हैं। मैंने एक एंटीना के रूप में एक तार घाव प्रारंभ करनेवाला का उपयोग करके एक पिछली परियोजना भी बनाई है। इस परियोजना के लिए मैं यह देखना चाहता था कि क्या एक पीसीबी एंटीना बनाना संभव है जो एक छोटे से प्रत्यारोपित टैग से अच्छी तरह मेल खाता हो।

सबसे पहले मैंने एक पीसीबी ट्रेस बनाने का फैसला किया जो शारीरिक रूप से आपके द्वारा सामान्य रूप से देखे जाने वाले से छोटा है। एंटीना को ट्यून करते समय इंडक्शन महत्वपूर्ण होता है इसलिए मैं एक ऑनलाइन पीसीबी प्रारंभ करनेवाला कैलकुलेटर का उपयोग करता हूं और लगभग 1μH का लक्ष्य तार के घाव के समान होता है जिसे मैंने पहले इस्तेमाल किया था। मैंने TI के L_Calculate का उपयोग किया और इसने मुझे बताया कि ०.१५२४ की ट्रेस चौड़ाई के साथ ९ मिमी x ६.५ मिमी के औसत आकार में ७ मोड़ ९५०nH होना चाहिए। पर्याप्त नजदीक।

जब मुझे पीसीबी वापस मिला तो उसने 0.627μH - 0.867Ω के प्रतिरोध के साथ मापा। यह पता लगाने का समय है कि मेल खाने वाला नेटवर्क कैसा दिखना चाहिए ताकि TRF7970A 50Ω देखे। एंटीना मिलान अपने आप में एक संपूर्ण विषय है, इसलिए मैं अब उस पर ध्यान नहीं दूंगा, लेकिन यदि आप रुचि रखते हैं तो मैंने यहां एक महंगे वीएनए की आवश्यकता के बिना एंटीना को ट्यून करने का तरीका कवर किया है।

यह कहने के लिए पर्याप्त है कि आपके पीसीबी का उपयोग शून्य-लागत एंटीना बनाने के लिए किया जा सकता है चाहे वह आरएफआईडी के लिए एक आगमनात्मक कॉइल हो (सख्ती से एंटीना नहीं) या वाईफाई, ज़िगबी, सब -1 गीगा, आदि के लिए। एक बार फिर, मैं सुझाव दूंगा कि यदि आपको एक की आवश्यकता है तो आप जिस भी उपकरण का उपयोग कर रहे हैं उसके लिए डिजाइन नोट्स से शुरू करें। निर्माता चाहता है कि आप उनके घटकों को खरीद लें ताकि जब उनका उपयोग करने की बात आती है तो वे बहुत मददगार हों।

चरण 6: आपका पीसीबी एक डिबग हैडर के रूप में

जैसे ही आप अपनी परियोजना में एक माइक्रोकंट्रोलर जोड़ते हैं, आपके पास यह मुद्दा होता है कि उस पर अपना कोड कैसे प्राप्त किया जाए। अक्सर आप अच्छा लो प्रोफाइल पीसीबी उस पर एक चंकी पिन हेडर के साथ समाप्त होता है। अक्सर ये होल संस्करणों के माध्यम से भी होते हैं, इसलिए आप दोनों तरफ से प्यारे साफ-सुथरे पीसीबी प्रभावित हुए हैं। जाहिर है जैसा कि मैं चाहता था कि एक पक्ष मेरा फ्रंट पैनल हो, छेद के माध्यम से बाहर। सरफेस माउंट पिन हेडर आपके निशान को छीलने का जोखिम उठा सकते हैं - खासकर यदि आप कई बार कनेक्ट और डिस्कनेक्ट होने की संभावना रखते हैं।

सौभाग्य से एक विकल्प है - पोगो पिन। ये स्प्रिंग लोडेड पिन आपके बोर्ड के साथ एक अच्छा विद्युत संपर्क बनाते हैं। यह स्थायी कनेक्शन के लिए पर्याप्त शांत नहीं हो सकता है लेकिन यह निश्चित रूप से प्रोग्रामिंग के लिए है। मैंने पोगो पिन को प्रोग्रामिंग और प्रोडक्शन बोर्ड के परीक्षण के लिए कस्टम जिग के साथ इस्तेमाल किया है। मैंने उन्हें बहुत ही होम-मेड प्रोग्रामर लुक के लिए कपड़े की खूंटी पर फँसा हुआ भी देखा है। हालांकि, मैंने एक वाणिज्यिक उत्पाद का उपयोग किया है जो कई माइक्रोकंट्रोलर परिवारों के लिए उपलब्ध है - टैग कनेक्ट। इसके लिए आपके बोर्ड में कुछ छोटे संरेखण छेद की आवश्यकता होती है, इसलिए यदि आपको वाटरप्रूफ फ्रंट पैनल की आवश्यकता है तो यह सही नहीं हो सकता है, लेकिन मैंने फैसला किया कि यह इस परियोजना के लिए ठीक रहेगा।

केवल एक पीसीबी पदचिह्न की आवश्यकता है और आपका काम हो गया! छेद एक बोर्ड हाउस की आवश्यकता के भीतर अच्छी तरह से हैं और शायद घर की नक़्क़ाशी भी।

चरण 7: समाप्त पीसीबी

इसलिए, इन सभी पीसीबी विचारों को एक परियोजना में शामिल करने के बाद - यहाँ अंतिम परिणाम है। यह या तो सही एनएफसी टैग या एंट्री कोड का जवाब देता है और दरवाजा खोलता है। दरवाजा संचालन अलग है क्योंकि यह अलग-अलग तरीकों से दो अलग-अलग दरवाजों को संचालित करेगा। मेरे घर का दरवाजा एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रिलीज होगा, जैसा कि आप एक इंटरकॉम सिस्टम वाले अपार्टमेंट ब्लॉक पर पाएंगे।

मैं एक काइटसर्फर हूं इसलिए अक्सर खुद को समुद्र में पाता हूं और यह जानना हमेशा मुश्किल होता है कि आपकी चाबियों का क्या करना है। मेरे हाथ में NFC टैग के साथ चाबी हमेशा मेरे पास रहती है! मेरी वैन के लिए यह सेंट्रल लॉकिंग सिस्टम से जुड़ा होगा।

अपने दरवाजे के लिए आप इसे खोलने या अनलॉक करने के लिए एक उपयुक्त तरीका चुनना चाह सकते हैं।

इस GitHub रिपॉजिटरी में आपको इस प्रोजेक्ट को दोहराने (या अनुकूलित) करने के लिए आवश्यक सब कुछ मिलेगा।https://github.com/FredMurphy/LockNFC

मुझे आशा है कि आपको इस परियोजना के बारे में पढ़ने में मज़ा आया होगा और इसने आपको कुछ विचारों को अपने पीसीबी में शामिल करने के लिए प्रेरित किया है। यदि आप करते हैं, तो कृपया मुझे नीचे टिप्पणी में बताएं। कृपया पीसीबी प्रतियोगिता में प्रविष्टियों पर भी एक नज़र डालें और जो आपको सबसे अच्छा लगे उसे वोट करें। मुझे उम्मीद है कि यह मेरी होगी, लेकिन मुझे यकीन है कि वहां और भी बहुत सारी अच्छी प्रविष्टियां हैं।

पीसीबी प्रतियोगिता में उपविजेता