पागल DIY खिलौना: एक घर-निर्मित सेल फोन जिसमें एक अंतर्निहित डॉसमीटर है। भाग 1

हेलो, हैबर।

पेशे से मैं एक इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियर हूं, माइक्रोप्रोसेसरों और माइक्रोकंट्रोलर के आधार पर उपकरणों के विकास में विशेषज्ञता है, मैं खुद उनके लिए कार्यक्रम लिखता हूं। वर्षों से, शिल्प ने मुझे बिल्कुल परेशान नहीं किया है, इसलिए अपने खाली समय में भी मैं सभी प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक शिल्पों को नियंत्रकों के आधार पर डिजाइन करता हूं। फिर भी, लोहे के छोटे से टुकड़े में थोड़ी जान फूंकना अच्छा है, भले ही रीड स्विच इनपुट पर हो और एलईडी आउटपुट पर हो।

मैंने दूसरे दिन यहाँ एक शलजम खुरच डाला, इस विषय पर कि घर में क्या उपयोगी होगा। सामान्य रूप से और खाबर में इंटरनेट पर दिलचस्प विचारों की खोज करने के बाद, यह पता चला कि लोग घर-निर्मित सेल फोन में रुचि रखते हैं - ऐसे घर-निर्मित उत्पादों (जीएसएम-मॉडेम, आरएफ कनेक्टर, एंटेना, सिम-धारक) के लिए घटक बहुत सुलभ हो रहे हैं, और विषय वास्तव में दिलचस्प है। उदाहरण के लिए, "मोबाइल फोन डू-इट-योरसेल्फ" ( भाग 1 , भाग 2 ) और " सेल फोन को असेंबल करने के लिए डिजाइनर " जैसे लेख हैबे पर प्रकाशित किए गए थे।

दुर्भाग्य से, मैंने पहले से ही अपने घर-निर्मित सेल फोन को एकत्र किया। बेशक, अब इस तरह के डिजाइन को थोड़ा अलग प्रारूप में बनाना सार्थक होगा - एआरएम के साथ AVR माइक्रोकंट्रोलर को बदलें, एक ग्राफिक डिस्प्ले जोड़ें, बोर्ड पर खींचे गए एंटीना के बजाय एक मानक बाहरी एंटीना का उपयोग करें ... लेकिन विकास का ऐसा विकासवादी मार्ग थोड़ा उबाऊ है और यह संभावना नहीं है कि कुछ आधुनिक होगा। जो लंबे समय से किया गया है और यहां तक ​​कि काम करता है, शाम का आलस्य और शिथिलता जीत जाएगा। यह बहुत अधिक मजेदार होगा यदि अनुमानित गंदगी कभी किसी ने नहीं की, और इससे भी बेहतर अगर कुछ संदेह थे: "क्या यह काम करेगा?"

राउंडिंग ऑफ, मैं केवल यह कह सकता हूं कि नए विचारों की खोज के परिणामस्वरूप, मैंने घर में बने सेल फोन को एक अंतर्निहित डॉसमीटर के साथ बनाने का फैसला किया - इसके लिए पर्याप्त पागल होना और इसके साथ खिलवाड़ करना दिलचस्प है और घर में उपयोगी बनाने के लिए पर्याप्त है।

सामान्य शब्दों में

एक नमूना फोन विनिर्देश निम्नानुसार है।
हार्डवेयर भराई:
• जीएसएम मॉडम SIM900
• एआरएम कॉर्टेक्स-एम 3 एसटीएम 32 प्रोसेसर
• रंग प्रदर्शन
• गामा विकिरण डिटेक्टर
• अंतर्निहित रिले
• प्रोसेसर पोर्ट कंघी कनेक्टर के लिए रूट किए जाते हैं, जिससे आप अतिरिक्त बोर्ड कनेक्ट कर सकते हैं
• प्रोसेसर का JTAG कंघी संबंधक के लिए आउटपुट है, जिससे आप डिबगर को कनेक्ट कर सकते हैं और सॉफ्टवेयर को समायोजित कर सकते हैं
सॉफ्टवेयर:
• वॉयस कॉल (डायल करना, डायल करना, इनकमिंग कॉल प्राप्त करना)
• वन-टच क्विक कॉल (SOS बटन)
• एसएमएस (रिसेप्शन, ट्रांसमिशन)
• जीएसएम और डोसमीटर का एकीकरण (एक पूर्वनिर्धारित संख्या पर कॉल और / या एसएमएस संदेशों की पीढ़ी जब विकिरण स्तर एक निश्चित सीमा से अधिक हो जाता है)
• जीएसएम और रिले एकीकरण (कॉल और एसएमएस के लिए रिले नियंत्रण)
• डॉसिमिटर और रिले का एकीकरण (एक निश्चित विकिरण स्तर पर रिले पर स्विच करना)
विचारधारा:
• डोसमीटर फोन के आयरन और सॉफ्टवेयर (सर्किट, सोर्स कोड, सीएडी फाइलें) मुफ्त एक्सेस (ओपन-सोर्स हार्डवेयर) के लिए उपलब्ध होंगे

आइए सर्किट के टुकड़ों के डिजाइन के साथ डिवाइस का विकास शुरू करें।

विकिरण डिटेक्टर

क्लासिक विकिरण डिटेक्टर, सभी प्रकार के रेडियोधर्मी विकिरण (अल्फा, बीटा और गामा) का पता लगाने में सक्षम है, एक गीजर-मुलर काउंटर के आधार पर बनाया गया है। घरेलू dosimeters में, SBM-20 या SBM-21 काउंटरों का उपयोग किया जाता है, विदेशी लोगों में - LND7317। गीजर-मुलर काउंटरों के बहुत सारे फायदे हैं, लेकिन इसके बड़े नुकसान भी हैं - उच्च कीमत और खराब पहुंच। उदाहरण के लिए, LND7317 पर आधारित एक डॉसमीटर, यहां तक ​​कि किकस्टार्टर पर एक क्राउडफंडिंग प्रोजेक्ट के हिस्से के रूप में भी पेश किया गया, $ 400 के लिए तैयार डिवाइस को बेचने के वादे के साथ 400 डॉलर में बेचा गया ("जैसा कि यह डिवाइस कुछ हद तक इंस्पेक्टर के लिए एक अद्यतन है, इसकी उच्च खुदरा कीमत होगी टैग, शायद $ 800 के करीब ")।

सौभाग्य से, गीजर-मुलर काउंटर का एक विकल्प है - एक पिन डायोड के आधार पर एक अर्धचालक डिटेक्टर। मैक्सिम ने ऐप नोट "एप्लीकेशन नोट 2236, गामा-फोटॉन रेडिएशन डिटेक्टर" भी प्रकाशित किया, जो पिन डायोड के अलावा कम-शोर परिचालन एम्पलीफायरों और एक तुलनित्र का उपयोग करता है। हर बार एक पिन डायोड एक गामा क्वांटम का पता लगाता है, सर्किट के आउटपुट पर एक लघु डिजिटल पल्स कई माइक्रोसेकंड की अवधि के साथ उत्पन्न होता है - यह बहुत ही बाहरी माइक्रोकंट्रोलर से बाहरी रुकावट को जोड़ने के लिए है। सैकड़ों सेकंड में गामा-क्वांटा की संख्या के बारे में सांख्यिकीय जानकारी जमा करके, आप प्राप्त किए गए मानों (सामान्य रूप से अंशांकन के बाद) को सामान्य माइक्रोआर या एमएसवी में पुनर्गणना कर सकते हैं और इसे उपयोगकर्ता को अंतर्निहित प्रदर्शन पर दिखा सकते हैं।

मैंने मूल योजना को थोड़ा संशोधित किया:
BPW34S द्वारा प्रतिस्थापित पिन डायोड (चिप-डिप में उपलब्ध);
परिचालन एम्पलीफायर को LMH6672 द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है , और LM311 द्वारा तुलनित्र, सस्ता और अधिक किफायती (क्रोमेट्रोनिक्स में उपलब्ध);
सर्किट में दो आपूर्ति वोल्टेज हैं, 12 और 5 वी, इसलिए मैंने एक 78L05 पावर चिप जोड़ा, जिसे किसी भी रेडियो स्टाल में खरीदा जा सकता है; मेरा मानना ​​है कि 5 वी चैनल के माध्यम से वर्तमान खपत कम है, इसलिए रैखिक स्टेबलाइजर की कम दक्षता व्यावहारिक रूप से डिवाइस के कुल ऊर्जा संतुलन को प्रभावित नहीं करेगी। डिटेक्टर सर्किट यहाँ है ।

सेमीकंडक्टर डिटेक्टर का उपयोग करते समय, यह मत भूलो कि यह "अल्फा और बीटा विकिरण" नहीं देखता है (जो, सौभाग्य से, विकिरण स्रोत से दूर जाने के दौरान जल्दी से क्षीणन करता है), और गामा विकिरण का पता लगाने में यह Geiger-Muller काउंटर से नीच है (जैसा कि मैं इसे समझता हूं) प्रक्रिया की भौतिकी, दोनों प्रकार के उपकरणों द्वारा उच्च-ऊर्जा गामा-क्वांटा का पता लगाया जाएगा, लेकिन निम्न-ऊर्जा क्वांटा में केवल गीजर-मुलर काउंटर को उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होगी, और पिन डायोड पर डिटेक्टर काम नहीं करेगा; मुझे उम्मीद है कि पाठक करीब से परिचित हैं एक प्रश्न के साथ है, टिप्पणी में अपनी राय) व्यक्त करते हैं।

यदि आरेख में दिए गए विवरण आपके लिए उपलब्ध नहीं हैं, तो एनालॉग्स लेने की कोशिश करें। यह अक्सर कोम्पेल वेबसाइट पर एक पैरामीट्रिक खोज द्वारा मदद की जाती है। उदाहरण के लिए, परिचालन एम्पलीफायरों की सूची में "शोर" फिल्टर को शामिल करके कम-शोर वाले ऑप एम्प्स की एक सूची प्राप्त की जा सकती है। एक समान फ़िल्टरिंग फ़ंक्शन टेराइलेक्ट्रॉनिक्स कैटलॉग में भी है।

जीएसएम मॉडम

हमारे उपकरण का एक प्रमुख हिस्सा। सौभाग्य से, वह समय आ गया है जब एक पूर्ण जीएसएम / जीपीआरएस मॉडेम को वास्तव में सर्किट के एक हिस्से के रूप में माना जाता है - खरीदा, मिलाप, काम करना। कीड़े, सुविधाओं और एक दूसरे से उनके अलगाव की खोज के संबंध में कुछ शर्मिंदगी, ज़ाहिर है, मौजूद है, लेकिन सामान्य तौर पर, इस क्षेत्र में प्रवेश करने की दहलीज काफी कम है।

सबसे लोकप्रिय विकल्प, मेरी राय में, SIM900 GSM / GPRS मॉडेम, उन विषयों की संख्या है जिन पर एक विशेष सम्मेलन (शुरुआती टेलीफोन बिल्डर के लिए ज्ञान का सबसे अच्छा स्रोत), जैसा कि मुझे लगता है, मेरी बात की पुष्टि करता है।

जीएसएम मॉडम कनेक्शन आरेख यहाँ है ।
केंद्रीय नियंत्रक से प्रबंधन UART (RXD, TXD सर्किट) के माध्यम से कार्यान्वित किया जाता है। PWRKEY श्रृंखला की आवश्यकता है ताकि नियंत्रक मॉडेम के ऑपरेटिंग मोड को बदल सके। PWRKEY की उपस्थिति के बावजूद, आपको निश्चित रूप से हार्डवेयर में मॉडेम से बिजली निकालने की क्षमता की आवश्यकता है (डी 1 एसटी 1 एस 10 पीएचआर बिजली आपूर्ति सर्किट के पिन 2 पर ईएनए सर्किट )। ST1S10PHR मैं दो अच्छी विशेषताओं के संयोजन के लिए सलाह देता हूं - एक उच्च अनुमेय लोड चालू (यह आवश्यक है क्योंकि प्रलेखन के अनुसार जीएसएम मॉड्यूल महत्वपूर्ण वर्तमान का उपभोग करने के लिए "सही" है और यदि पावर सबसिस्टम इसे प्रदान नहीं करता है, तो मॉड्यूल रिबूट होगा; ऐसे वर्तमान उछाल शायद ही कभी होते हैं, लेकिन कम उनके बारे में याद रखने की जरूरत है) और कम कीमत।

प्रदर्शन

यहाँ मैं अभी भी विचार में हूँ।
एक तरफ, WG12864 प्रकार के सामान्य और सिद्ध प्रदर्शन हैं - मोनोक्रोम, 128 x 64 पिक्सेल, समानांतर इंटरफ़ेस के माध्यम से डेटा लोड करना। दूसरी ओर, चीनी राष्ट्रीय उद्योग सक्रिय रूप से एक रंगीन और सस्ते विकल्प की पेशकश कर रहा है - कलर टीएफटी डिस्प्ले, 128 x 160 पिक्सल, एसपीआई के माध्यम से डेटा डाउनलोड करना (पीसीबी ट्रेसिंग को सरल करता है)। यह स्पष्ट नहीं है कि चीन से इस तरह के प्रदर्शनों को कुछ अधिक या कम स्थिर आधार पर खरीदना संभव होगा, या क्या उनके विक्रेता मरने की गति से घूमते हैं या नहीं। कृपया, यदि किसी को चीन में ऐसे डिस्प्ले की स्थिर खरीद का अनुभव है, तो टिप्पणियों में सदस्यता समाप्त करें।

अब तक, यह मुझे सर्किट डिजाइन करने और फोन सर्किट बोर्ड बनाने के लिए सबसे संतुलित विकल्प लगता है, ताकि WG12864 और कुछ चीनी नाम दोनों को मिलाप किया जा सके।

माइक्रोकंट्रोलर

नियंत्रक के स्थान पर, मैं एसटीएम से एआरएम कॉर्टेक्स-एम 3 देखता हूं।

क्यों एआरएम?
मेरी राय में, हाल ही में (३-५-7 साल पहले के विज्ञापनों में), सामान्य उपयोग के एम्बेडेड सिस्टम के डिजाइनर (विकिरण नहीं, माइक्रो-खपत नहीं) का इस्तेमाल नियंत्रकों की एक विस्तृत चयन था। व्यक्तिगत रूप से, मैंने PIC के साथ शुरुआत की, फिर मैं i8051 पर मजबूती से बैठ गया, फिर मैंने एवीआर का स्वतंत्र रूप से अध्ययन किया और इसके लिए पहले से ही कई परियोजनाएं कीं। हालांकि, मेरा मानना ​​है कि अब व्यावहारिक रूप से कोई विकल्प नहीं है। एआरएम केवल कीमत / सुविधाओं के मामले में ही AVR नहीं करता है, बल्कि कीमत के लिए भी! मुझे नहीं पता कि यह उत्पादन सुविधाओं या विपणन विचारों से कैसे समझाया जा सकता है, लेकिन केवल मेरे लिए, एक डेवलपर के रूप में, एआरएम को संक्रमण अपरिहार्य और अपरिहार्य लगता है। मैं अन्य आर्किटेक्चर के अनुयायियों की दलीलें सुनकर प्रसन्न हूं, लेकिन व्यक्तिगत रूप से, मैंने पहले से ही AVR और i8051 दोनों को बेहतर दुनिया के लिए संचालित किया है।

STM32 क्यों?
मुझे नहीं लगता कि एसटीएम से एआरएम नियंत्रक एनएक्सपी या टीआई से नियंत्रकों की तुलना में मौलिक रूप से बेहतर हैं । यह सिर्फ इतना है कि जब मैंने चुना कि एआरएम किस एवीआर पर गिरता है, तो एसटीएम 32 उतना ही अच्छा था जितना कि एनएक्सपी, थोड़ा सस्ता, साथ ही सबसे छोटा एसटीएम केस सबसे छोटे एनएक्सपी से छोटा था।

प्रोसेसर के दृष्टिकोण से, dosimeter के फोन की कार्यक्षमता काफी सरल है, कुछ सुपर-प्रदर्शन की आवश्यकता नहीं है, इसलिए TQFP-48 पैकेज में STM32F101C8T6 जैसे प्रोसेसर काफी उपयुक्त है। लेकिन एक कीबोर्ड (कई पैर), एक डिस्प्ले (कई पैर) और विशेष रूप से एक बाहरी बोर्ड को जोड़ने की आवश्यकता के बारे में ध्यान रखें, जिस पर एक बाहरी बोर्ड आपके पास सभी प्रकार के उपयोगी एक्सपेंडेबल निशिताकी हो सकता है, टीएमएफपी -64 में एसटीएम 32 एफ 103 बीबीटी 6 लेना बेहतर है।

फॉर्म फैक्टर

विवरण के साथ एक "सरल" बोर्ड के रूप में डिजाइन मुझे कुछ हद तक उप-अपनाने वाला लगता है। बेशक, DIY DIY है, और सर्किट बोर्ड के हरे रंग के मुखौटे का चिंतन एक अनुभवी पेशेवर और एक महत्वाकांक्षी शौकिया दोनों की आंखों को प्रसन्न करेगा। इसके अलावा, जैसा कि यह मुझे लगता है, स्व-निर्मित मामला , निश्चित रूप से, अपने कार्य (धूल संरक्षण, प्रयोज्य आदि) को पूरा करता है, लेकिन किसी तरह डिवाइस के समग्र आभा को नग करता है। आप OKW + एक विशेष झिल्ली कीबोर्ड से मामले का उपयोग कर सकते हैं, जो उत्कृष्ट स्पर्श संवेदनाएं प्रदान करेगा, लेकिन इससे डिवाइस की समग्र लागत में वृद्धि होगी, और आभा, फिर से ...

मेरे लिए सबसे अच्छा विकल्प दो plexiglass प्लेटों का उपयोग है - एक, घुंघराले और बिना कटआउट, नीचे से डिवाइस को बंद कर देता है, दूसरे, घुंघराले और बटन के लिए कटआउट के साथ, एक डिस्प्ले, स्पीकर और माइक्रोफोन, शीर्ष पर मुहिम की जाती है। सफल उदाहरण, मेरी राय में - यहाँ और वहाँ , केवल, शायद, मैं थोड़ा रंगा हुआ plexiglass पसंद करूंगा ताकि "हिम्मत" की उपस्थिति कार्यात्मक के साथ हस्तक्षेप न करें।

जारी रखने के लिए?

जैसा कि कहा जाता है, "वास्तव में, एक विषय।" ऐसे उपकरण बनाने के लिए या नहीं? यदि शुरुआत दिलचस्प है और ऐसी कार्यक्षमता वाला एक उपकरण मांग में होगा, तो काम जारी रहेगा। मैं टिप्पणियों और आलोचनाओं के लिए भी आभारी रहूंगा, क्योंकि परियोजना की शुरुआत में त्रुटियों को सुधारने के बाद बहुत सारी नसों और धन की बचत होगी।