Привет, Хабр! Я хотел бы рассказать вам, как я разработал и изготовил прототипы розетки с интерфейсом BLE. Прежде всего хотелось бы отметить, что устройство было выбрано для эксперимента - в качестве мастер-класса по проектированию и программированию (чтобы заточить карандаш для работы с 3D дизайном корпуса и печатной платы, а также для того, чтобы понять принцип работы функционирование стека BLE от TI).
Дополнительной мотивацией стало наличие нескольких успешных проектов на Kickstarter, разрабатывающих подобные устройства.
1. Функциональность устройства
Изначально планировалось создать устройство, выполненное в форм-факторе обычного адаптера розетки, то есть максимально компактное, и устройство должно уметь: - управлять нагрузкой (включение и выключение - без затемнения); — подсчитать ток потребления; — включение и выключение по таймеру/расписанию; — отключиться при потере связи (при условном выходе пользователя из помещения).
2. Схемотехника и печатная плата.
Схема устройства достаточно банальна — бестрансформаторный импульсный блок питания, встроенный датчик тока, комбинация осимистор+симистор для переключения нагрузки и мозги устройства SoC CC2541 от Texas Instruments. На момент выбора элементной базы это был, пожалуй, самый доступный чип с поддержкой Bluetooth LE, адекватными средствами отладки и разработки( CC-отладчик , сенсорная метка , CC2541-ДК-мини ) и проверенный, хотя и не самый удобный IAR-компилятор.
Для проектирования схемотехники и печатной платы устройства использовался Altium Designer версии лето 09, позже проект был переведен на версию 14. Несмотря на общую известность и пару небольших реализованных проектов, было здорово перейти с P- cad в Altium уроки Алексея Сабунина .
Я очень рекомендую это.
Размеры устройства были определены исходя из требований форм-фактора - отсюда были определены и нарисованы размеры плат (сразу стало понятно, что все компоненты не поместятся на одной плате - поэтому было решено сделать две платы подключены через разъем pls-pbs Однако остался актуальным вопрос - все ли компоненты поместятся на платах, как расположить их так, чтобы компоненты соседних плат не соприкасались друг с другом, чтобы и силовые элементы тоже не соприкасались.
компоненты и чтобы вся начинка вписывалась в размеры устройства? На помощь пришел SolidWorks - на мой взгляд самый адекватный инструмент 3D проектирования.
3. 3D проектирование и сборка устройства.
К счастью, AD взаимно совместим с инструментами 3D-проектирования через файлы .
step. Примечательно, что только SolidWorks версии 2014 sp3 смогла адекватно отобразить цвета детали, назначенные в Altium Designer. В чем проблема, для меня до сих пор окутано тьмой.
Итак, после рендеринга корпусных деталей в 3D и нескольких итераций изменения компоновки плат сборка устройства стала выглядеть примерно так: 
Теперь осталось только изготовить устройство.
4. Первый прототип
Традиционно я заказываю пробные партии печатных плат в Резонит .Не то чтобы очень дешево, но всегда качественно и в срок, а промышленные партии выпускаются по рыночным ценам.
Электронные компоненты я тоже традиционно покупаю в двух местах: Компеле , где есть почти всё, и местное Промэлектроника , где почти всегда можно купить то, чего нет в наличии в Компеле.
Отдельного внимания заслуживает первый опыт 3D-печати частей тела.
Печать выполнил друг по технологии FDM. В результате получилась удивительно позитивная красная розетка: 
После пайки и сборки деталей: 
Пока ждали платы и электронные компоненты, началась работа над BLE-профилем для устройства.
Как оказалось, стек TI для BLE снаружи выглядит гораздо хуже — реализация собственных приложений не представляет особой сложности, несмотря на относительно большой объём кода для платформы 8051. В результате получается вполне работоспособное устройство – оно фактически выполняет все заявленные функции, при этом укладываясь в заявленные размеры.
Однако прототип все же оставил несколько проблем и вопросов: — как скрепить детали корпуса между собой? Должно ли соединение быть съемным? — как сделать заземление? — как улучшить качество сигнала с датчика тока? Это шум от блока питания или это ошибка самого датчика тока? Продукт настолько понравился мне и моим друзьям, что было решено выпустить продукт в коммерческой упаковке.
Это предполагало решение следующих вопросов: — написание программного обеспечения для смартфонов; — корпус для серийного производства (для изготовления пресс-формы); — увеличение максимальной коммутируемой мощности (до 2,5 кВт против 1,2 кВт).
5. Вторая итерация прототипирования
И первое, с чем нам нужно было определиться, — делать ли корпус разборным.Волею судьбы я не доверяю «защелкам» и тому подобным соединениям, поэтому вариант по сути оставался один – винтовое соединение.
Но, к сожалению, не было возможности организовать такое соединение.
Было испробовано несколько типов заклепок, но ни одна из них не удержала надежно в тонком пластике.
За неимением других вариантов было решено сделать новый корпус неразборным – с клеевым соединением.
Кроме того, было добавлено несколько конструктивных элементов для установки и закрепления грунта.
В результате сборка стала выглядеть примерно так: 
Силовая цепь также была переделана под максимальную нагрузку до 3 кВт (фактически симистор в Д2ПАК заменил симистор в ДПАК), что повлекло за собой еще несколько операций по разводке печатной платы.
Поскольку напечатанный методом FDM не мог похвастаться точностью размеров и качеством поверхности, было решено печатать корпуса по технологии SLS. Заказ оформлен в сервисе i.materialise.com (более бюджетный по сравнению с отечественными аналогами).
Однако.
Бесплатная доставка UPS имела и обратную сторону - заказ лежал на складе UPS в Москве 26 числа! дней, что разрушило все мои планы.
Новая схема тоже подвела: элементарная ошибка (перепутались контакты симистора) стоила мне немало нервов и испортила всю внутреннюю эстетику прототипов.
В целом новые устройства выглядят так: 
Сейчас я занят очередным редизайном платы и поиском единомышленников, чтобы вывести продукт на рынок.
В первую очередь нам нужны приложения для мобильных платформ.
Присоединяйтесь к нам! Теги: #Компьютерное оборудование #iot #3D-принтеры #Гаджеты #3d-печать #электроника #Bluetooth #3D-моделирование #прототипы #PCB
-
Стоечный Жк-Монитор: Удобная Инновация
19 Oct, 24 -
Некоторые Факты О Просмотре Телешоу На Пк
19 Oct, 24
