رفتن به محتوا

کارت ویزیت هوشمند با برد مدار چاپی و NFC

ابزار و گجت
۰ نظر
۸۳ نفر
کد ۴۷۳۱

دنیای ارتباطات هر روز داره جذاب‌تر می‌شه و کارت ویزیت‌های کاغذی دیگه کم‌کم جای خودشون رو به گجت‌های هوشمند می‌دن. یکی از این ایده‌های خفن، طراحی یه کارت ویزیت الکترونیکی روی برد مدار چاپی یا همون PCB هست که با فناوری NFC کار می‌کنه و بدون نیاز به هیچ باتری‌ای، اطلاعاتت رو مستقیم می‌فرسته روی گوشی مخاطب.

توی این آموزش از وب‌سایت آیسی‌مدار می‌خوایم قدم‌به‌قدم یه کارت ویزیت کاملا شخصی‌سازی‌شده و حرفه‌ای بسازیم. این کارت وقتی به گوشی نزدیک می‌شه، نه‌تنها لینک شبکه‌های اجتماعی یا اطلاعات تماست رو منتقل می‌کنه، بلکه یه ال‌ای‌دی جذاب هم روی اون روشن می‌شه تا حسابی چشم‌ها رو خیره کنه.

ساخت این پروژه علاوه بر اینکه یه وسیله کاربردی برای شبکه‌سازی بهت می‌ده، کلی نکته جذاب درباره طراحی آنتن‌ها و ارتباطات رادیویی بهت یاد می‌ده. پس وسایلت رو آماده کن تا بریم سراغ طراحی و ساخت این کارت خاص!

قطعات موردنیاز

  • هویه
  • هیتر هوای گرم
  • خمیر قلع
  • مایع یا خمیر فلاکس
  • سیم لحیم
  • پنس سرصاف
  • پنس قفلی (متقاطع)
  • الکل ایزوپروپیل
  • گوش‌پاک‌کن
  • خلال دندان
  • گوشی موبایل مجهز به NFC
مرحله ۱

ابزارها و مهارت‌های مورد نیاز

برای شروع این پروژه، به یه سری ابزار لحیم‌کاری ظریف نیاز داری:

  • هویه
  • هیتر هوای گرم
  • خمیر قلع
  • مایع یا خمیر فلاکس
  • سیم لحیم
  • پنس سرصاف
  • پنس قفلی (متقاطع)
  • الکل ایزوپروپیل
  • گوش‌پاک‌کن
  • خلال دندان
  • گوشی موبایل مجهز به فناوری NFC

ابزارهای زیر اختیاری هستن اما کار رو خیلی راحت‌تر می‌کنن:

  • مکنده دود لحیم (تهویه)
  • ذره‌بین رومیزی یا لوپ

مهارت‌های لازم:

  • آشنایی با لحیم‌کاری قطعات نصب سطحی (SMD)

قطعات الکترونیکی هم شامل تراشه NFC، یک خازن، یک مقاومت و یک ال‌ای‌دی سایز 0603 می‌شن که در مراحل بعدی مفصل بهشون می‌پردازیم.

مرحله ۲

فناوری NFC چطور کار می‌کنه؟

عبارت NFC مخفف Near Field Communication یا ارتباط حوزه نزدیکه. این تکنولوژی یک ارتباط رادیویی برد کوتاهه که اجازه می‌ده دستگاه‌هایی که به هم نزدیک هستن (کمتر از 10 سانتی‌متر) با هم تبادل اطلاعات کنن. سیستم‌های NFC در واقع بر پایه همون تکنولوژی سنتی RFID در فرکانس بالای 13.56 مگاهرتز کار می‌کنن.

در حال حاضر، استاندارد NFC از سرعت انتقال داده تا 424 کیلوبیت بر ثانیه پشتیبانی می‌کنه. مکانیزم اصلی این ارتباط مثل همون RFID هست؛ یعنی یه دستگاه نقش ارباب (فرستنده یا خواننده) رو داره و دستگاه دیگه نقش برده (تگ یا کارت) رو بازی می‌کنه. اما این ارتباط دقیقا چه شکلی شکل می‌گیره؟

توی NFC همیشه یه آغازگر و یه هدف داریم. دستگاه آغازگر (مثل گوشی موبایل) یه میدان فرکانس رادیویی ایجاد می‌کنه که می‌تونه از طریق القای الکترومغناطیسی بین دو آنتن حلقوی، برق مورد نیاز دستگاه هدف (مثل کارت ویزیت ما) رو تأمین کنه.

آنتن‌های فرستنده و تگ از طریق این میدان مغناطیسی با هم جفت می‌شن. می‌تونی این سیستم رو مثل یه ترانسفورماتور بدون هسته فرض کنی؛ جایی که دستگاه خواننده نقش سیم‌پیچ اولیه و تگ نقش سیم‌پیچ ثانویه رو داره. جریان متناوبی که از سیم‌پیچ اولیه رد می‌شه، یه میدان توی هوا می‌سازه و این میدان باعث القای جریان توی سیم‌پیچ ثانویه می‌شه.

تگ می‌تونه از این جریان القا شده برای روشن کردن خودش استفاده کنه. به همین دلیله که تگ‌های NFC برای کار کردن به هیچ باتری‌ای نیاز ندارن! تراشه تگ تمام برق مورد نیازش رو از همون میدان مغناطیسی گوشی دریافت می‌کنه.

این روزها NFC تو خیلی از دستگاه‌ها استفاده می‌شه، مخصوصا گوشی‌های هوشمند که برای پرداخت‌های بدون تماس یا ارتباط با گجت‌های مختلف ازش بهره می‌برن. چون تگ‌های NFC باتری نمی‌خوان، می‌تونن تو فرم‌های خیلی کوچیک و ساده مثل برچسب، کارت یا حتی انگشتر ساخته بشن.

بهترین ویژگی این تکنولوژی اینه که نیازی به استفاده از باتری‌های سکه‌ای آلوده‌کننده محیط‌زیست نداره و فقط با انرژی امواج فرستنده کارش رو انجام می‌ده.

مرحله ۳

انتخاب تراشه مناسب برای کارت ویزیت

قلب تپنده این کارت ویزیت، تراشه NFC اونه. برای این پروژه، تراشه‌ای می‌خوایم که چند تا ویژگی مهم داشته باشه:

  • پکیج SMD بسیار کوچیک داشته باشه
  • حافظه‌اش برای ذخیره لینک شبکه‌های اجتماعی کافی باشه
  • ماژول برداشت انرژی (Energy Harvesting) داشته باشه تا بتونه قطعات جانبی رو روشن کنه

بعد از بررسی مدل‌های مختلف، تراشه NT3H1101 از خانواده NTAG شرکت NXP بهترین گزینه بود. با توجه به دیتاشیت این قطعه: این تراشه علاوه بر ارتباط بی‌سیم NFC، یه رابط I2C هم داره که می‌تونه با میکروکنترلرها ارتباط برقرار کنه. البته برای بخش I2C نیاز به تغذیه خارجی هست.

یه حافظه SRAM هم داخلش تعبیه شده که انتقال سریع داده‌ها رو ممکن می‌کنه. علاوه بر این، یه پین تشخیص میدان هم داره که می‌تونه به عنوان یه ماشه (Trigger) برای بیدار کردن دستگاه‌های خارجی استفاده بشه.

اما مهم‌ترین دلیل انتخاب ما اینه که این آیسی یه مدار داخلی برداشت انرژی داره که می‌تونه ولتاژ لازم برای قطعات کم‌مصرف خارجی (مثل همون ال‌ای‌دی جذابی که می‌خوایم روی کارت بذاریم) رو مستقیما از امواج رادیویی تأمین کنه!

مرحله ۴

محاسبه اندوکتانس آنتن مدار

هر تگ NFC برای ارتباط و دریافت برق به یه آنتن نیاز داره. برای طراحی این آنتن باید اول مدار معادل تراشه و آنتنش رو در نظر بگیریم: توی این مدل:

  • پارامتر Voc ولتاژ مدار بازیه که توسط میدان مغناطیسی القا می‌شه
  • پارامتر Ra مقاومت معادل آنتن حلقویه
  • پارامتر La اندوکتانس معادل آنتنه
  • پارامتر Rs مقاومت سری معادل تراشه NFC هست
  • پارامتر Cs ظرفیت خازنی تنظیم‌کننده داخلی تراشه‌ست

آنتن رو می‌شه به عنوان یه سلف (La) با یه مقاومت تلفاتی خیلی کوچیک (Ra) در نظر گرفت. وقتی امواج فرستنده به آنتن می‌خوره، ولتاژ Voc تولید می‌شه. خود تراشه هم یه مقاومت ورودی (Rs) و یه خازن داخلی (Cs) داره. مقاومت‌های آنتن و تراشه با هم جمع می‌شن و مدار نهایی شکل می‌گیره:

این ترکیب، یه مدار رزونانس (تشدید) RLC رو تشکیل می‌ده. برای اینکه ارتباط برقرار بشه، باید فرکانس رزونانس این مدار روی 13.56 مگاهرتز تنظیم بشه. فرمول فرکانس رزونانس به این شکله:

  • فرکانس رزونانس (f) بر حسب هرتز
  • اندوکتانس معادل (L) بر حسب هنری
  • ظرفیت خازنی معادل (C) بر حسب فاراد

تنها مجهول ما توی این معادله مقدار سلف (L) هست. با دونستن اینکه فرکانس کاری NFC دقیقا 13.56 مگاهرتزه و خازن داخلی تراشه NT3H1101 هم 50 پیکوفاراده، وقتی فرمول رو حل کنیم به یه عدد مشخص می‌رسیم. برای اینکه کارت ویزیت ما روی این فرکانس به خوبی کار کنه، باید آنتنی روی برد طراحی کنیم که اندوکتانس کل اون معادل 2.75 میکروهنری باشه.

مرحله ۵

طراحی هندسی آنتن با محاسبات ریاضی (روش اول)

طراحی یه آنتن روی PCB که دقیقا اندوکتانس مد نظرمون رو بده، کاملا ممکنه ولی باید یه سری محدودیت‌های هندسی رو رعایت کنیم. آنتن می‌تونه مستطیل، مربع، دایره یا حتی چندضلعی باشه.

برای هر شکل، یه فرمول اختصاصی وجود داره که اندوکتانس رو بر اساس طول، عرض، تعداد دور سیم‌پیچ (تراک‌ها)، ضخامت مس و فاصله‌ها محاسبه می‌کنه. من برای این کارت ویزیت، شکل مستطیلی رو انتخاب کردم که پارامترهای هندسیش به این صورته: در این نقشه:

  • ابعاد کلی آنتن (a0 و b0)
  • ابعاد میانگین آنتن (aavg و bavg)
  • ضخامت ترک مسی (t)
  • عرض ترک مسی (w)
  • فاصله بین ترک‌ها (g)
  • تعداد دورها (Nant)
  • قطر معادل ترک (d)

برای اینکه درگیر ریاضیات پیچیده نشیم، می‌تونی یه فایل اکسل ساده بسازی که با وارد کردن این مقادیر، اندوکتانس نهایی رو بهت بده. این کار حسابی تو زمانت صرفه‌جویی می‌کنه. با تست کردن اعداد مختلف، به اندوکتانس 2.76 میکروهنری (که خیلی به هدفمون نزدیکه) با این مشخصات رسیدم:

  • طول 50 میلی‌متر
  • عرض 37 میلی‌متر
  • ضخامت مس 1 اونس (حدود 35 میکرومتر)
  • عرض ترک 0.3 میلی‌متر
  • فاصله ترک‌ها 0.3 میلی‌متر
  • تعداد دور 5 حلقه

اگه خیلی اهل ریاضی و فرمول نیستی اصلا نگران نباش! روش‌های ساده‌تری هم هست که تو مراحل بعدی بهشون می‌پردازیم، ولی همیشه دونستن تئوری پشت کار بهت دید بهتری می‌ده.

مرحله ۶

استفاده از ماشین‌حساب‌های آنلاین برای طراحی آنتن (روش دوم)

به جای درگیری با فرمول‌های طولانی، می‌تونی سراغ ماشین‌حساب‌های آنلاین طراحی آنتن بری. این ابزارها برای ساده کردن فرآیند طراحی ساخته شدن.

البته چون نمی‌دونیم دقیقا چه فرمولی پشت این ابزارهاست، بهتره از ماشین‌حساب‌های شرکت‌های معتبر که رفرنس‌هاشون رو مشخص می‌کنن استفاده کنی.

مثلا شرکت STMicroelectronics یه ابزار آنلاین به اسم eDesignSuite داره که با اینکه برای محصولات خودشه، ولی برای طراحی هر نوع آنتن NFC می‌شه ازش کمک گرفت.

جالبه بدونی وقتی اعداد مرحله قبل رو تو این سایت زدم، به جای 2.76 میکروهنری، عدد 2.88 رو بهم داد! این اختلاف نشون می‌ده که ابزارهای مختلف از تقریب‌های متفاوتی استفاده می‌کنن.

خب حالا کدوم روش درسته؟ واقعیت اینه که هیچ‌کدوم صددرصد دقیق نیستن! فرمول‌ها و ماشین‌حساب‌ها فقط یه نقطه شروع تئوری بهت می‌دن و برای رسیدن به یه نتیجه بی‌نقص، باید حتما مدار رو توی نرم‌افزارهای تخصصی شبیه‌سازی کنی یا به صورت عملی بسازی و تست بگیری. اما خبر خوب اینه که شرکت‌های سازنده قبلا این مسیر رو رفتن و یه راه حل عالی برامون گذاشتن که تو مرحله بعد سراغش می‌ریم.

مرحله ۷

بهره‌گیری از طراحی‌های آماده و متن‌باز (روش سوم و بهترین روش)

شرکت‌های سازنده برای اینکه کار طراح‌ها رو راحت کنن، راه‌حل‌های کاملا آماده و تست‌شده‌ای رو به شکل مستندات راهنما یا حتی فایل‌های طراحی PCB منتشر می‌کنن.

شرکت NXP هم برای خانواده NTAG یه راهنمای کامل شامل ابزارهای محاسباتی اکسل و فایل‌های گربر و نرم‌افزار Eagle برای کلاس‌های مختلف آنتن ارائه داده.

آنتن‌ها بر اساس شکل و ابعادشون کلاس‌بندی می‌شن؛ هرچی عدد کلاس بالاتر باشه، آنتن کوچیک‌تره. برای NFC معمولا کلاس‌های 3، 4، 5 یا 6 پیشنهاد می‌شه. برای ابعاد یه کارت ویزیت، آنتن مستطیلی "کلاس 4" بهترین گزینه‌ست.

این آنتن توی یه محدوده مشخص طراحی می‌شه:

  • مستطیل بیرونی با ابعاد 50 در 27 میلی‌متر
  • مستطیل داخلی با ابعاد 35 در 13 میلی‌متر (دقیقا وسط کادر بیرونی با شعاع انحنای 3 میلی‌متری گوشه‌ها)

شرکت NXP فایل‌های Eagle این کلاس آنتن رو که قبلا توسط مهندس‌هاش شبیه‌سازی، ساخته و کاملا بهینه‌سازی شده، در دسترس همه قرار داده.

پس بهترین و مطمئن‌ترین کار اینه که از همین طراحی متن‌باز الگو بگیریم و اون رو به عنوان یه قطعه اختصاصی وارد کتابخانه نرم‌افزار طراحیمون کنیم.

مرحله ۸

ساخت کتابخانه قطعات در نرم‌افزار Eagle

برای کشیدن شماتیک و طراحی برد تو نرم‌افزار Eagle، باید اول نماد (Symbol) و فوت‌پرینت (Footprint) قطعات رو داشته باشی. چون تراشه NFC و آنتن تو کتابخانه‌های پیش‌فرض نیستن، باید خودمون طراحیشون کنیم.

اول از همه آنتن مستطیلی کلاس 4 رو که تو مرحله قبل دیدیم، توی محیط کتابخانه رسم کن. من فقط جای پدهای اتصالش رو کمی تغییر دادم تا راحت‌تر بشه مسیرکشی‌شون کرد. بعد یه نماد شبیه سیم‌پیچ براش کشیدم و اسم و مقدارش رو مشخص کردم.

قدم بعدی ساختن تراشه NFC هست. با نگاه کردن به ابعاد توی دیتاشیت، 8 تا پین این تراشه رو کنار هم قرار بده تا پکیج فوق‌کوچیک XQFN8 با ابعاد 1.6 در 1.6 میلی‌متر شکل بگیره.

در نهایت این پکیج رو به نماد شماتیکش متصل کن. اگه تا حالا قطعه‌ای رو توی نرم‌افزار طراحی نکردی، آموزش‌های زیادی تو اینترنت هست که می‌تونه مرحله‌به‌مرحله ساخت کتابخانه رو بهت یاد بده.

مرحله ۹

رسم شماتیک مدار کارت ویزیت

حالا که کتابخونه شخصی پروژه‌ات آماده شده، وقتشه که قطعات رو وارد محیط شماتیک نرم‌افزار کنی تا اتصالاتشون رو برقرار کنیم. تراشه NT3H1101 تنها قطعه اکتیو (فعال) این مداره و بقیه قطعات حول محور اون چیده می‌شن. طبق اطلاعات دیتاشیت، اتصالات به این شکل انجام می‌شه:

  • آنتن 2.75 میکروهنری مستقیما به پایه‌های LA و LB وصل می‌شه.
  • پایه خروجی برداشت انرژی یعنی VOUT به پایه تغذیه خود آیسی (VCC) متصل می‌شه تا تراشه روشن بشه.
  • یه خازن 220 نانوفاراد بین پایه‌های VOUT و زمین (VSS) قرار می‌گیره تا ولتاژ حین ارتباط رادیویی پایدار بمونه.
  • در نهایت یه مقاومت سری به همراه یه ال‌ای‌دی خوش‌رنگ به پین VOUT وصل می‌شن تا موقع اسکن شدن کارت، روشن بشن.

مقدار مقاومت ال‌ای‌دی رو هم خیلی راحت می‌تونی با استفاده از قانون اهم، بر اساس ولتاژ خروجی تراشه و ولتاژ کاری خود ال‌ای‌دی که انتخاب کردی، محاسبه کنی.

  • مقاومت (R) بر حسب اهم
  • ولتاژ تغذیه (Vcc) بر حسب ولت
  • افت ولتاژ دیود نوری (Vled) بر حسب ولت
  • جریان مصرفی دیود نوری (Iled) بر حسب آمپر
مرحله ۱۰

طراحی لایه زیرین برد و خلق جلوه‌های بصری

چون این یه کارت ویزیته، ظاهرش به اندازه عملکردش مهمه. من می‌خواستم طرحی بزنم که هم ساده باشه و هم خلاقیت رو نشون بده؛ برای همین نماد لامپ رشته‌ای که همیشه نشونه یه ایده جدیده رو انتخاب کردم.

خیلی جذابه که وقتی کسی با گوشیش کارت رو اسکن می‌کنه و پروفایلم بالا میاد، همون لحظه این لامپ روی کارت هم روشن بشه و حس یه ایده درخشان رو تداعی کنه!

برای پیاده کردن این ایده، اول طرح یه لامپ با پرتوهای نورش رو تو یه نرم‌افزار گرافیکی کشیدم. بعد اون رو به دو تا فایل با فرمت BMP مجزا تبدیل کردم؛ یکی فقط برای حباب لامپ و یکی برای پرتوهای نور.

حالا برگردیم به نرم‌افزار Eagle. با استفاده از ابزار import-bmp می‌تونی این تصاویر رو وارد محیط طراحی PCB کنی. این ابزار عکس‌ها رو به مستطیل‌های خیلی کوچیک تبدیل می‌کنه تا شبیه گرافیک‌های پیکسلی بشن.

  • طرح حباب لامپ رو وارد لایه مارکاژ (bPlace) کن تا موقع چاپ با رنگ سفید روی برد چاپ بشه.
  • طرح پرتوهای نور رو وارد لایه مس زیرین (Bottom) کن تا زیر لایه محافظ رنگی برد (Solder Mask) قرار بگیره.

استفاده از لایه مس برای رسم تصویر باعث می‌شه روی برد یه بافت برجسته و جذاب به وجود بیاد که تو حالت عادی با چاپ مارکاژ نمی‌شه بهش رسید. در آخر هم می‌تونی یه شعار یا نوشته جذاب رو به قسمت پایینی کارتت اضافه کنی.

مرحله ۱۱

طراحی لایه رویی و نکات حیاتی مس‌گذاری

روی کارت ویزیت چون هیچ قطعه‌ای قرار نمی‌گیره، فضای خیلی خوبی داری تا اطلاعات تماست (مثل اسم، عنوان شغلی، ایمیل و شماره تلفن) رو با یه ظاهر شیک روش پیاده کنی.

اینجا هم با یه ترفند جالب روی لایه‌ها بازی می‌کنیم. اول یه صفحه مس (Ground Plane) برای بخش بالایی کارت در نظر بگیر. بعد متنی که می‌خوای رو بنویس و لایه اون رو روی tStop تنظیم کن (این لایه همون قسمتیه که به کارخونه می‌گه روی این بخش رنگ عایق یا Solder Mask نپاش).

با این کار، نوشته‌های تو دقیقا روی لایه مسی که روش رنگ نخورده چاپ می‌شن و یه ظاهر براق و فلزی فوق‌العاده زیبا به کارتت می‌دن. اما یه سؤال مهم؛ چرا کل کارت رو با لایه مسی پر نمی‌کنیم تا همه‌جاش براق بشه؟ طراحی آنتن‌های القایی روی PCB یه قانون طلایی داره: امواج رادیویی از فلزات عبور نمی‌کنن! پس هیچ‌وقت نباید دقیقا زیر یا روی آنتن، لایه مسی یکپارچه داشته باشی.

تصویر زیر یه طراحی اصولی رو نشون می‌ده. می‌بینی که اطراف ناحیه آنتن هیچ مس اضافه‌ای نیست و انتقال انرژی به بهترین شکل ممکن بین گوشی و کارت انجام می‌شه.

حالا به این تصویر نگاه کن؛ این یه اشتباه فاحشه! قرار دادن لایه مس زیر ناحیه آنتن باعث می‌شه شار الکترومغناطیسی مسدود بشه و کارتت کلا کار نکنه.

مرحله ۱۲

مسیرکشی نهایی قطعات روی برد

وقتشه قطعاتی رو که تو شماتیک داشتیم بیاریم روی برد. همه قطعات رو روی لایه پشتی قرار بده تا ظاهر روی کارت دست‌نخورده بمونه. ال‌ای‌دی رو دقیقا روی رشته نورانی وسط لامپ بگذار و بقیه قطعات ریز رو خیلی ظریف و نامحسوس پایین حباب لامپ جاسازی کن.

برای اینکه ظاهر برد تمیز بمونه، سعی کن ترک‌های مسی (سیم‌کشی‌ها) رو دقیقا از زیر نقاشی پرتوهای نور رد کنی تا لابه‌لای گرافیک برد پنهان بشن.

در نهایت آنتن رو تو حاشیه پایینی کارت و دور نوشته‌ها قرار بده و با دو تا ترک نازک به پایه‌های تراشه NFC وصلش کن. طراحی PCB تو به همین زیبایی تموم شد!

مرحله ۱۳

تولید فایل‌های گربر برای ساخت

فایل گربر (Gerber) در واقع زبون مشترک بین نرم‌افزارهای طراحی و دستگاه‌های غول‌پیکر چاپ مدار تو کارخونه‌هاست. این فایل‌ها دقیقا مشخص می‌کنن که خطوط مسی، مارکاژها و رنگ برد باید کجا باشن. فرقی نمی‌کنه بخوای برد رو تو خونه بسازی یا بفرستیش برای یه تولیدکننده حرفه‌ای؛ تو باید بتونی از پروژه‌ات فایل گربر خروجی بگیری.

گرفتن خروجی گربر تو نرم‌افزار Eagle از طریق بخش CAM Processor انجام می‌شه. کافیه تنظیمات متناسب با بردهای دولایه رو انتخاب کنی تا فایل‌های استاندارد برات تولید بشن.

در نهایت یه فایل زیپ بهت می‌ده که شامل لایه‌های مختلف مس، مارکاژ و سوراخ‌کاریه. برای اینکه خیالت صددرصد راحت بشه، بهتره این فایل زیپ رو تو یه سایت نمایش‌دهنده گربر آنلاین آپلود کنی.

می‌تونی تو این نمایش‌دهنده‌ها رنگ برد رو مشکی و رنگ مس رو نقره‌ای تنظیم کنی تا دقیقا ببینی بعد از تولید کارتت چه شکلی می‌شه. اگه همه‌چیز بی‌نقص بود، بریم برای سفارش تولید!

مرحله ۱۴

سفارش و تولید برد مدار چاپی

برای اینکه کارت ویزیتت واقعا حس یه محصول حرفه‌ای و لاکچری رو به مخاطب بده، بهتره ساختش رو بسپری به شرکت‌های تولیدکننده برد. این روزها شرکت‌های زیادی هستن که با کیفیت فوق‌العاده و قیمت مناسب این کار رو برات انجام می‌دن.

یه نکته خیلی مهم که خیلیا بهش دقت نمی‌کنن اینه که بعضی از تولیدکننده‌ها شماره سفارش خودشون رو روی مارکاژ برد چاپ می‌کنن. شاید برای یه مدار معمولی مهم نباشه، اما برای یه کارت ویزیت هنری واقعا رو مخه! پس موقع سفارش حتما قید کن که هیچ شماره یا لوگویی روی برد چاپ نشه. تنظیماتی که برای سفارش این برد در نظر می‌گیریم به این صورته:

  • تعداد لایه‌ها: 2 لایه
  • ابعاد: 54 در 86 میلی‌متر (ابعاد استاندارد کارت)
  • ضخامت برد: 0.6 میلی‌متر (برای اینکه نازک و شبیه کارت واقعی باشه)
  • رنگ برد: مشکی مات یا براق
  • پوشش نهایی: HASL (یا اگه بودجه داری پوشش طلا یا ENIG که عالیه)
  • ضخامت مس: 1 اونس (دقیقا همون مقداری که تو فرمول آنتن محاسبه کردیم)

بعد از اینکه بردها به دستت رسید و از کیفیت چاپ خیالت راحت شد، هویه رو گرم کن که وقت مونتاژ قطعاته!

مرحله ۱۵

لحیم‌کاری ظریف تراشه NFC

لحیم‌کاری دستی این تراشه با دست قطعا چالش‌برانگیزترین بخش پروژه‌ست؛ چون پکیج XQFN8 فقط 1.6 در 1.6 میلی‌متر اندازه داره! اما با کمی دقت اصلا کار نشدنی‌ای نیست.

اول با یه خلال دندون یه مقدار خیلی کم مایع فلاکس بردار و روی پدهای روی برد بمال. این فلاکس مثل یه چسب موقت عمل می‌کنه و اجازه می‌ده آیسی رو سر جاش نگه داری.

تراشه رو با دقت تنظیم کن تا پین‌هاش دقیقا روی پدهای برد بشینن. بعد با یه پنس قفلی آیسی رو محکم سر جاش نگه دار. حالا با طرف دیگه خلال دندون، یه ذره خمیر قلع بردار و بمال روی پایه‌های آیسی.

هیتر رو روشن کن و با باد ملایم روی تراشه بگیر تا خمیر قلع ذوب بشه و اتصالات رو برقرار کنه. احتمالا می‌بینی که پایه‌ها به هم اتصالی کردن و یه گلوله لحیم شکل گرفته که کاملا طبیعیه.

برای تمیز کردن این اتصالی‌ها، یه مقدار دیگه فلاکس بزن و با نوک هویه معمولی به آرومی اضافات قلع رو جمع کن. وقتی پایه‌ها تمیز شد، با یه گوش‌پاک‌کن و کمی الکل ایزوپروپیل روغن‌های اضافی رو پاک کن تا برد برق بیفته.

مرحله ۱۶

مونتاژ قطعات پسیو و ال‌ای‌دی

مونتاژ قطعات پسیو خیلی راحت‌تره. برای لحیم کردن خازن سایز 0603، اول نوک هویه رو به قلع آغشته کن و فقط یکی از پدهای روی برد رو قلع‌اندود کن. بعد در حالی که قلع روی پد با هویه ذوب شده، با پنس خازن رو سر جاش هول بده.

هویه رو بردار تا قلع سفت بشه. حالا قطعه سر جاش محکم شده و خیلی راحت می‌تونی پد سمت دوم رو بدون اینکه قطعه جابه‌جا بشه لحیم کنی.

همین روند رو برای مقاومت و ال‌ای‌دی هم تکرار کن (فقط حواست به قطب مثبت و منفی ال‌ای‌دی باشه). بعد از اتمام کار دوباره با الکل برد رو تمیز کن. بهت تبریک می‌گم، کار لحیم‌کاری و ساخت مدار کاملا تموم شد!

مرحله ۱۷

نوشتن اطلاعات روی کارت با گوشی

کارت ویزیتت آماده‌ست تا اطلاعات رو در خودش ذخیره کنه و به گوشی بقیه بفرسته. برای برنامه‌ریزی این تراشه نیازی به هیچ دستگاه خاصی نداری؛ فقط گوشیت رو بردار! یه اپلیکیشن رایگان و عالی به اسم NFC Tools هست که می‌تونی از مارکت‌ها دانلودش کنی.

  • نسخه اندروید NFC Tools
  • نسخه iOS (آیفون) NFC Tools

مراحل تنظیم کردن کارت:

  1. اول از همه NFC گوشیت رو از تنظیمات روشن کن (گوشی‌های آیفون به طور پیش‌فرض این قابلیتشون روشنه).
  2. برنامه NFC Tools رو باز کن.
  3. برو به منوی Write و گزینه Add a record رو بزن.
  4. روی URL کلیک کن تا بتونی لینک سایت یا پروفایلت رو بذاری.
  5. لینک مورد نظرت رو تایپ کن و OK رو بزن.
  6. حالا گزینه Write رو لمس کن.
  7. یه انیمیشن روی صفحه ظاهر می‌شه که منتظره کارتت رو به پشت گوشی نزدیک کنی.
  8. به محض نزدیک کردن، ال‌ای‌دی روی کارتت روشن می‌شه و برنامه پیام Write complete رو نشون می‌ده!

عالی شد! حالا کارتت کاملا برنامه‌ریزی شده. این برنامه یه سری قابلیت خفن دیگه مثل کپی بی‌نهایت (برای وقتی که می‌خوای چند تا کارت رو پشت سر هم برنامه‌ریزی کنی) یا قفل کردن تگ (برای اینکه کسی نتونه لینک کارتت رو عوض کنه) هم داره که می‌تونی ازشون استفاده کنی.

مرحله ۱۸

کلام آخر و قدم‌های بعدی

ساخت این کارت ویزیت هوشمند هم یه تفریح مهندسی جذاب بود و هم یه فرصت عالی برای یادگرفتن اصول طراحی فرکانس رادیویی و کار با قطعات فوق‌کوچیک SMD. وقتی این کارت رو تو جلسات کاری از جیبت دربیاری و با نزدیک کردنش به گوشی، چراغش روشن بشه، شک نکن که همه مجذوب خلاقیت و تخصصت می‌شن. امیدواریم از این پروژه اختصاصی تیم آیسی‌مدار لذت برده باشی.

حالا نوبت توئه که دست به کار بشی و کارت ویزیت الکترونیکی خودت رو با لوگو و امضای شخصی خودت بسازی. حتما از خروجی کارتت فیلم بگیر و با دوستات به اشتراک بگذار تا ببینن چه کار خفنی انجام دادی!

فایل‌های پیوست

PDF NT3H1101_1201.pdf
XLSX Rectangular_Antenna_Calculator.xlsx
ZIP Class_4.zip

تو میتونی اولین سازنده باشی!

اگه پروژه رو ساختی به اشتراک بزار و اعتبار هدیه بگیر

این آموزش با استانداردهای اختصاصی آیسی‌مدار بازنویسی و بهینه‌سازی شده و تمامی حقوق انتشار آن متعلق به این مجموعه است و در صورت کپی یا بازنشر پیگرد قانونی خواهد داشت.

آموزش‌های مشابه

گفتگو‌های کاربران

هنوز نظری ثبت نشده؛ تو شروع کن!