Приветствую, Хабр!
Не удержался и решил написать о новой, недавно разработанной системе. Первое устройство визуально похоже на обычный переходник с uSD- на SD-карту, за исключением лишней микросхемы, расположенной в вырезе платы. Суть разработки состоит в том, чтобы при поступлении питания на SD-карту отправлять сигнал на второе устройство по какому-либо беспроводному каналу. Заинтриговал? Тогда прошу под кат.
Небольшой экскурс, чтобы понять, для чего же это нужно. В одной из своих прошлых статей я рассказывал про синхронизацию фотоловушки и фотоаппарата. Подобные системы используются фотографами и видеооператорами для съемки животных в дикой природе. Как известно, какой бы хорошей не была фотоловушка, качество изображения на фотоаппарате будет все равно выше, хотя бы из-за качественной оптики (конечно, я говорю о зеркалках). В данном случае недостаточно использовать камеру с условным PIR-датчиком, так как помимо движения ловушка позволяет устанавливать чувствительность, дальность до объекта и еще много параметров, вплоть до анализа изображения перед его фиксацией.
Появилась идея передачи сигнала срабатывания фотоловушки одновременно на несколько фотоаппаратов по каналу RF 433МГц/315МГц или Bluetooth 2,4ГГц. Основная проблема состояла в том, что модуль передатчика необходимо устанавливать внутри ловушки, подпаиваясь к необходимым точкам на плате, предварительно ее разбирая. Проанализировав различные сигналы (внутреннего PIR-датчика, карты памяти, ИК подсветки, микрофона и т.д.) нескольких устройств, стало понятно, что напряжение питания на карту памяти подается сразу, как только соблюдены все условия (в кадре есть животное и произошло срабатывание по соответствующим настройкам), то есть у нас есть кадр. В остальное время для экономии заряда батареек SD-карта не запитана.
Пока думал над реализацией, сразу вспомнилась SD-карта с Wi-Fi. Интересное устройство, даже как-то купил одну штуку для тестов.
Рис.1. Transcend SD карта с Wi-Fi.
Чтобы проверить свою гипотезу по поводу беспроводного канала, приобрел готовые приемники и передатчики.
Рис.2. Приемники и передатчики RF 433МГц.
Пары, которые идентифицируются как RX480E-4 и TX-118S-4, в работе показали себя отлично. Желаемые 30 метров работают (больше не было необходимости проверять), а чтобы не было пересечения между разными группами устройств, с одним приемником можно спарить несколько передатчиков в пределах одной локации съемки.
Пока меня интересует только передатчик TX-118S-4. Потратил уйму времени, чтобы понять, на чем он сделан и еще больше — чтобы найти документацию. Ниже привел схему, если кому-то понадобится. Тут можно собрать беспроводное пианино, судя по количеству кнопок.
Рис.3. Схема передатчика TX-118S-4 на контроллере WL116S.
Микросхема WL116S (она же микроконтроллер с RF частью) имеет корпус SO-16. Чтобы было совсем честно, я измерил его высоту, и у меня получилось 1,6 мм над поверхностью платы. Полноразмерная SD-карта имеет толщину 2.2 мм, а там, где расположены непосредственно контакты — 1.4 мм. Получается, при обычной установке микросхемы, высота устройства будет порядка 3.1 мм (с текстолитом 1.5 мм). То есть в слот карты памяти переходник будет не вставить. Та же проблема и с разъемом для uSD. Пришлось пойти на хитрость и перевернуть микросхему с разъемом, сделав для них вырезы в плате.
Рис.4. Переходник SD–uSD с микросхемой передатчика.
Серийного устройства, конечно, с таким расположением не получится организовать, но оно и не нужно (предполагается произвести до 10 комплектов). Пассивные компоненты пришлось поставить в корпусах 0402, с большими не проходим по габаритам. Схема получилась довольно простой.
Рис.5. Схема переходника SD–uSD с RF частью.
Можно было убрать еще несколько компонентов, но места хватает, поэтому я оставил даже выбор «кнопки». По факту, как только запитывается карта памяти, происходит передача беспроводного сигнала. Большей проблемой оказалась трассировка. Реализовать получилось только на четырех слоях, так как большие вырезы очень мешают сделать хоть какое-то питание.
На пять метров в прямой видимости работает вообще без антенн (можно иметь в виду).
Рис.6. Первый запуск. Полет нормальный.
Пока «отзеркаливал» микросхему, ошибся с порядком некоторых выводов. Все исправил и залил эпоксидным клеем (заливать буду в любом случае для механической прочности и изоляции).
Рис.7. Собранный макет переходника.
Так как все равно придется делать вторую итерацию, хочу попробовать убрать паяльную маску и металлизацию на 1 мм по длинным сторонам платы. Думаю, она будет более свободно вставляться в разъем. Толщина все-таки 1.5-1.6 мм, против 1.4 мм у оригинальной карты. Также, нужно сделать иммерсионное золочение контактов, на всякий случай.
Рис.8. Приемник для управления фотоаппаратом (корпус G404/G434 [90x50x32]).
Приемник сделал на Atmega328P. Тут, вроде, ничего особенного. Антенны намотал на оправке 5 мм первым попавшимся одножильным проводом длиной 170 мм. Получаем сигнал по беспроводному каналу, жмем фокус и спуск затвора на фотоаппарате (эмулируя проводной пульт). Этот блок вместе с фотоаппаратом и блоком аккумуляторов устанавливается в специальный уличный бокс с окошком для объектива.
Сейчас коллега пишет софт для реализации различных алгоритмов съемки фото и видео. Там есть некоторые нюансы, так как фотоаппарат уходит в сон и его нужно будить (не имея обратной связи), DIP-переключателями задавать режимы и задержки (количество кадров, длина видео и т.д.).
Так как платы заказывал на одном шаблоне, решил заодно сделать макет приемника и передатчика на Bluetooth. Использовал чип NRF52833-QDAA-R7 в корпусе QFN, который не нужно переворачивать (высота 0.85 мм). Сделал такую же пару для тестов, как и на 433 МГц.
Рис.9. Приемник и передатчик на NRF52833.
Это, кстати, тоже полноценный микроконтроллер. При его использовании можно вообще отказаться от Atmega на приемном устройстве и все реализовать на одном чипе.
Рис.10. Фото работы переходника в фотоловушке.
Вообще, после некоторых тестов система показала себя вполне работоспособной. Сигнал устойчивый, задержка хоть и есть, но она не критична для данной съемки. Можно установить два фотоаппарата и снимать с разных ракурсов, либо параллельно вести фото и видеосъемку. Тема оказалась довольно популярной среди фотографов. Устройства расставляют по лесу на полгода-год, затем приезжают и забирают фотографии, при условии, что все не поломал медведь (были случаи).
Думаю, для чего еще можно приспособить…
Спасибо за внимание и успехов!
