Как собрать телефон

Кроме десятка известных международных корпораций, телефоны выпускают сотни компаний в разных странах. Продаются не только готовые аппараты, но и всевозможные детали, микросхемы и модули.


Блок: 1/9 | Кол-во символов: 187
Источник: https://tarifkin.ru/mobilnye-sovety/kak-sdelat-nastoyashhij-telefon-svoimi-rukami

Что делаем

Прежде чем покупать сырье, паять и прошивать, нужно решить, что мы хотим получить в итоге. Нам нужен телефон, который выполнит классический набор обязательных действий:

  • будет делать исходящие, принимать входящие вызовы;
  • будет передавать и получать SMS-сообщения;
  • станет будильником, при необходимости;
  • сохранит информацию о наших контактах;
  • покажет дату и время на экране.

Под каждую из поставленных задач понадобится свой аппаратный модуль или микропрограмма. Приступим к реализации.

Блок: 2/9 | Кол-во символов: 488
Источник: https://tarifkin.ru/mobilnye-sovety/kak-sdelat-nastoyashhij-telefon-svoimi-rukami

Шаг 1: Материалы и комплектующие


Платы можно заказать от OSH Park. Стоимость комплекта из 3 штук ~60$.

Компоненты для плат можно купить в одной из этих компаний: Digi-Key, SparkFun и Ardunio. Полный список комплектующих тут — PDF. Общая стоимость порядка 135$ + доставка.

Для сборки платы понадобится конечно же паяльник (пример), припой, щипцы и т.д. Для программирования микроконтроллера понадобится AVR программатор (например такой) и usb кабель (пример). Для зарядки батареи понадобится mini-USB. Если у тебя нет ничего из этого, и ты не планируешь создавать дома полноценную лабораторию, то обратись в местный кружок юных техников, скорее всего у них есть все что тебе нужно, и они не откажут тебе в просьбе поработать с их оборудованием в обмен на хрустящие купюры или банку меда 🙂

Для корпуса нам понадобится фанера 6 мм (только не покупай фанеру на которой видны следы клея, при работе с лазером он может возгореться), шпон, ~1.5 см шурупы. Хотя конечно ты можешь придумать и свой корпус и сделать его из любого другого материала.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 1154
Источник: http://heycraft.ru/instruction.html?id=8

Что понадобится

Вне зависимости от числа встроенных модулей для беспроводной и проводной передачи данных, любой телефон начинается с основной платы микроконтроллера.

Готовая микросхема

Вы можете не изобретать велосипед, а сразу взять готовую микросхему Arduino GPRS Shield SIM900 или GSM Shield 2 со встроенным антенным модулем. Она уже включает:

  • Модули для взаимодействия с базовыми станциями сотовых операторов с помощью стандарта GSM в диапазонах частот 850-960 МГц и 1805-1880 МГц. Это покроет все поставленные задачи для общения, обмена текстовыми сообщениями.
  • GPRS-модем, который работает с вышеуказанным модулем GSM. Потенциально, плата сможет скачивать со скоростью до 85,6 Кбит/ секунду.

Arduino GSM Shield стоит 4-5 тысяч рублей, а GPRS Shield SIM900 в 1-2 тысячи рублей на декабрь 2019 года. Разница между GPRS Shield SIM900 и GSM Shield 2 лишь в том, что у первой модели антенна прикручивается отдельно в разъем, а во втором варианте этого не нужно.

Тем, кому важны дополнительные возможности в виде поддержки UMTS (3G), LTE (4G), позиционирования GPS/ГЛОНАСС, Bluetooth или Wi-Fi, стоит посмотреть на другие микроконтроллеры или просто припаять нужные передатчики к плате Arduino.

Экран

К плате нужен экран. Его можно присмотреть на специализированных сервисах. Лучше выбирайте светодиодные DIY Матрицы. Их легче настроить, а мы не ставим цели сделать смартфон для просмотра изображений или интернет-страниц.

Также нам понадобятся транзисторы, резисторы, кнопки, микрофон, динамики, USB-разъем и литий-ионная батарея. Полный список смотрите в подготовленном нами документе здесь. В результате вы должны уложиться в 10 тысяч рублей.

Не меняйте размер предусмотренной для передачи данных, антенны, без понимания физики процесса. Ее длина напрямую связана с частотами передачи и приема сигнала. При спонтанном изменении размеров антенны, увеличивается коэффициент стоячей волны (КСВ) и ухудшаются приемо-передающие качества. Больше не значит лучше.

В итоге у вас есть три варианта:

  1. Купить одну готовую плату, в которую уже встроены все модули, экран, клавиатура.
  2. Купить частично готовую плату, на которую нужно допаивать экран, клавиатуру и не только.
  3. Купить голый микроконтроллер и все нужные элементы отдельно, а затем спаять в единый блок.

Какой вариант выбрать, решайте сами, исходя из количества свободного времени, денег, мастерства и желания. Чем меньше действий от вас требует выбранное решение, тем дороже оно будет стоить. Дешевле всего – купить готовый смартфон в магазине.

Если денег не хватает, а паять вы умеете, попробуйте отпаять нужные детали от своих старых смартфонов. Это не только сэкономит бюджет, но и время на ожидание посылок с комплектующими.

Блок: 3/9 | Кол-во символов: 2661
Источник: https://tarifkin.ru/mobilnye-sovety/kak-sdelat-nastoyashhij-telefon-svoimi-rukami

Шаг 2: Макетная плата — Кнопки


Создание клавиатуры с использованием разделителя напряжения достаточно просто и может быть очень легко рассчитано. Разделитель напряжения можно найти на схеме. Принцип очень прост, но фактические значения raw_data (напряжения), которые должны соответствовать нажатию разных кнопок слегка отличаются от теоритических вычислений.

В теории можно использовать лишь вычисления, но я обнаружил, что более точно будет замерить напряжение на готовой системе, а затем доработать скрипт. Это означает, что нужно донастраивать скрипт каждый раз, когда меняется система.

Рассчитанные и измеренные значения raw_data показаны на приложенной таблице. Как можно заметить, выходит довольно большое отклонение, особенно на уровне низкого напряжения. Используемые резисторы имели погрешность до 5%, что и привело к такому результату.

Блок: 3/10 | Кол-во символов: 849
Источник: https://masterclub.online/topic/13932-kak-sdelat-telefon-nastoyashhii

Как спаять электронику

Для пайки понадобится стандартный набор инструментов – сам паяльник, припой, щипцы. При работе, обращайте внимание на 2 момента:

  • Полярность, ошибка возможно будет стоить деталей. Например, конденсатор может рвануть.
  • Схемы плат создатели указывают в документации для конкретных модулей, например, клавиатуры.

Паять можно не только платы, но и внешнюю антенну для того, чтобы получить качественный сигнал. В качестве сырья подойдут медный провод, металлические диски и штыри. Как спаять усиливающую внешнюю сотовую антенну для телефона или 3G-модема смотрите в видео.

Блок: 4/9 | Кол-во символов: 584
Источник: https://tarifkin.ru/mobilnye-sovety/kak-sdelat-nastoyashhij-telefon-svoimi-rukami

Шаг 3: Макетная плата — Микроконтроллер

Мозг телефона планировалось собрать с использованием Arduino Pro-Micro. Плата дешевая, но достаточно мощная для наших нужд. У этой платы есть много преимуществ, и она может быть напрямую соединена с компьютером посредством USB. Это облегчает обновление кода и зарядку батареи (так как в ней есть готовый порт micro-USB).

Но в реальной жизни не всё так просто и она оказалась несовместимой с SIM800L. Я не знаю почему, но она не работала, хотя физически всё было соединено. Мне пришлось заменить Pro-Micro обычным Arduino UNO и всё заработало как надо.

Схема соединения Ардуино прикреплена выше. Также UNO использовался для окончательного дизайна соединения пинов, кроме D14-D16 (которые я всё равно не использовал)

Блок: 4/10 | Кол-во символов: 756
Источник: https://masterclub.online/topic/13932-kak-sdelat-telefon-nastoyashhii

Как прошить

Чтобы прошить самодельный телефон, заранее предусмотрите на плате разъем для подключения к компьютеру, ноутбуку или специальному программатору. Как правило такой порт уже предусмотрен, если вы покупаете частично готовую плату. Производители уже предполагают, что вам придется ее программировать через внешние устройства.

Для прошивания понадобится еще один посредник, даже если вы пользуетесь компьютером, — программатор. Приведем два, для примера:

  • ATAVRISP2, поставляется с собственным ПО, подключается к компьютеру через USB-разъем;
  • USBASP – подходит для сторонних программ для прошивки микросхем, подключается аналогично предыдущему варианту, для соединения с микросхемой использует 10-контактный интерфейс ISP.

Для работы используйте одну из программ:

  • AVRdude;
  • AVRdude_Prog;
  • Bascom-AVR;
  • Khazama AVR Prog;
  • eXtreme Burner AVR.

Они поддерживают современные операционные системы семейств Windows, Mac, Linux. Не все перечисленные программы русифицированы.

Попробуйте запрограммировать AVR с помощью языков Assembler или Си.

Блок: 5/9 | Кол-во символов: 1023
Источник: https://tarifkin.ru/mobilnye-sovety/kak-sdelat-nastoyashhij-telefon-svoimi-rukami

Как решить проблемы со связью


Причин проблем со связью 6:

  • некачественный припой;
  • некачественные материалы узлов, в том числе разъема для SIM карты;
  • отсутствие или неверное расположение SIM-карты в разъеме;
  • неверно подобранные характеристики антенны;
  • ошибки при программировании;
  • отсутствие связь в районе использования.

При самостоятельной работе, часто связь не ловит из-за неверно подобранной антенны. Один и тот же модуль не сможет одинаково эффективно принимать сигналы на разных радиочастотах. Поэтому не стоит пытаться использовать UMTS-антенну, которая работает на 2110-2170 МГц для приема GSM на 890-960 МГц, если производитель не предусмотрел этого.

Блок: 6/9 | Кол-во символов: 650
Источник: https://tarifkin.ru/mobilnye-sovety/kak-sdelat-nastoyashhij-telefon-svoimi-rukami

Как сделать корпус

Главная цель корпуса – защитить хрупкие внутренние узлы, сохранив управляемость, понятность интерфейса и эстетичность.

При работе удобнее использовать материалы, из которых легко вырезать объекты нужных форм с подходящими выемками и разъемами. Например, дерево или пластик. Для красоты покройте основной защитный материал декоративными, например, кожей.

Также можно работать с металлом, алюминием, стеклотекстолитом 0,5 мм и тонким оргстеклом.

Отверстия по корпусу должны позволять всем узлам работать эффективно – не стоит закрывать устройство металлом со всех сторон, это заметно ухудшит приемо-передающие качества GSM-передатчика. Также озаботьтесь отверстиями под кнопки, микрофон, динамики в нужных местах.

Если не хотите делать внешнюю оболочку вручную, возьмите ее со старого телефона или закажите со специальных порталов. Главная проблема – уместить внутренности внутри готового корпуса, зафиксировать их и расположить в соответствии с готовыми отверстиями.

Вы всегда можете делегировать работу, по конструированию корпуса для вашего творения сторонним организациям. С помощью высокоточного лазера, они ровно вырежут изделие по вашим меркам или измерят все сами.

Блок: 7/9 | Кол-во символов: 1183
Источник: https://tarifkin.ru/mobilnye-sovety/kak-sdelat-nastoyashhij-telefon-svoimi-rukami

Шаг 6: Макетная плата — Софт


Большинство софта я написал сам, поэтому он был не очень хорошего качества, медленный и без сильного функционала. Но каждый из вас может улучшить его.

Для клавиатуры я нашел неплохой код от OtakuSanel. Я сильно модифицировал его код, но основа осталась та же, если сырые значения верны, то для проверки клавиатуры можно использовать приложенный файл (T-keyBoardTest1.ino).

Простую программу для коммуникации с SIM800L можно найти на adafruit (FONAtest в примерах). Вам может потребоваться лишь настроить пины. Также потребуется скачать библиотеки из Adafruit FONA. На этом шаге экран не нужен и вся коммуникация проходит через последовательный порт.

Простая программа для осуществления звонков также прилагается ниже (T-mobile_OnlyCalling.ino). Код был доработан для меня, так что он не слишком лёгкий для понимания.

Файлы

Файлы

Блок: 7/10 | Кол-во символов: 861
Источник: https://masterclub.online/topic/13932-kak-sdelat-telefon-nastoyashhii

Как пользоваться телефоном

Использование handmade телефона ничем не отличается от привычных всем действий на коммерческих смартфонах. Клавиатура передает информацию о номерах, сообщениях или контактах, экран позволяет читать выводимые данные.

Блок: 8/9 | Кол-во символов: 241
Источник: https://tarifkin.ru/mobilnye-sovety/kak-sdelat-nastoyashhij-telefon-svoimi-rukami

Шаг 7: Мобильник на макетной плате


Первую систему тестирования я разработал для клавиатуры, затем для модуля SIM800L, а затем для всего этого и экрана. Перед заказом печатной платы я хотел быть уверенным, что я могу получить доступ ко всем модулям, и что компоненты подходят друг к другу. В предыдущих случаях я старался пропустить шаг с макетной платой и сразу купить печатную плату, но такие платы часто имели ошибки в проектировании.

Блок: 8/10 | Кол-во символов: 438
Источник: https://masterclub.online/topic/13932-kak-sdelat-telefon-nastoyashhii

4 примера самодельных телефонов

Приведем четыре известных примера самодельных мобильных устройств.

DIY Cellphone

Простой телефон в деревянном корпусе с простым светодиодным линейным дисплеем и небольшими кнопками. Он сделан на основе готовой платы с матричным диодным дисплеем. Получилось лаконично, ударостойко, но непривычно для современных владельцев.

Вместо красного строчного экрана, можно установить монохромный от старых моделей Nokia. Общая стоимость комплектующих 200-250$ на декабрь 2019.

Достоинства и недостатки DIY Cellphone

Преимущества Недостатки
Деревянный корпус выдерживает удары Неудобные кнопки без надписей
Корпус легко вырезать Работает только в GSM-сетях
Встроенная антенна За итоговую стоимость комплектующих можно купить обычный смартфон

PiPhone

Модель с внешней антенной и цветным дисплеем выглядит привычнее в 21 веке, чем DIY. PiPhone выполнен на основе микроконтроллера Raspberry Pi. Все коммуникации узлы, припаяны и подключены отдельно. Размер экрана – 2,8 дюйма, а корпус создатель решил не устанавливать вовсе.

Результат вышел на 50-100$ дешевле предыдущего, но вряд ли он выдержит аналогичные нагрузки, что и DIY.

Из цены мобильного устройства на микроконтроллер ушло 40$, на сенсорный экран – 35$, на батарею (2500 мАч) – 15$, модуль беспроводной передачи данных в диапазонах стандарта GSM – 48$, преобразователь, кабели и разъемы – оставшаяся сумма.

Смотрите видео эксплуатации PiPhone.

Достоинства и недостатки PiPhone

Преимущества Недостатки
Цветной дисплей Отсутствие корпуса
Дешевле аналогов Внешняя антенна на хрупком разъеме

Phoenard

Монохромный сенсорный телефон в дизайне нулевых годов второго тысячелетия. Корпусом выступает передний прозрачный пластик, который покрывает все, кроме дисплея.

Гаджет выполнен на базе микросхем Arduino, о которых мы писали в начале статьи. К плате, кроме GSM-передатчика, также припаяны GPS-приемник с Bluetooth-модулем. Умельцам удавалось сделать из самоделки даже mp3-плеер. Функции обычного телефона устройство выполняет без труда.

Phoenard – универсальный прибор, из которого получится сделать не только удобный смартфон. В пятиминутном Youtube-ролике, умельцы делают из Phoenard различные устройства, в том числе монитор биения сердца, внутренний компьютер велотренажера и электронную барабанную установку.

Достоинства и недостатки Phoenard

Преимущества Недостатки
Широкий диапазон возможностей Не защищен от ударов
Сенсорный дисплей 2.6 дюйма Не цветной дисплей
Защитный пластиковый корпус

Kevin Lynagh

Kevin Lynagh – не название телефона, а имя автора безымянного устройства, которое он представил в 2015 году. Его отличительные черты – отсутствие дисплея и беспроводная зарядка.

Программист-разработчик начал с подбора чипа, выбор пал на Qeuctel UC15. При поиске модуля для передачи данных стандартов GSM и UMTS, он купил Rubra Penta-band SMD. Для работы Кевин использовал плату контроллера Atmel ATMEGA1284-AUR за 8$.

Программная оболочка для устройства написана на объектно-ориентированном языке программирования C.

Кевин Линах получил двойку по курсу электротехники в Высшем Учебном Заведении.

Корпус устройства Кевин вырезал из дерева, покрыл кожей с обратной стороны. На всю работу программист потратил 15 суток в сумме.

Чтобы пользователь понимал процессы, происходящие внутри мобильного устройства без экрана, разработчик установил на нем серию диодных индикаторов, мигая, они оповещают пользователя.

Достоинства и недостатки устройства

Преимущества Недостатки
Беспроводная зарядка Отсутствует дисплей
Передача данных в диапазонах 2G и 3G Большие трудозатраты для сборки и прошивки устройства.
Крепкий деревянный корпус

Создание уникального телефона не обойдется дешевле покупки нового смартфона в офисе продаж. Вы сможете сделать простой, крепкий аппарат, с ограниченным вами набором функций, который не взломают злоумышленники, потому что взламывать нечего. Творите и следуйте рекомендациям техники безопасности при пайке.

Блок: 9/9 | Кол-во символов: 3863
Источник: https://tarifkin.ru/mobilnye-sovety/kak-sdelat-nastoyashhij-telefon-svoimi-rukami

Шаг 8: Прототип печатной платы

После того, как макетная плата была собрана и работала без ошибок, я сразу сделал дизайн для печатной платы. Несколько вещей, которые я не полностью испытал и не предполагал о них вначале, сделали результат не таким продуманным, как я надеялся, но в итоге я смог заставить свой мобильник работать. Далее я рассмотрю все трудности, возникшие после сборки печатной платы.

Микроконтроллер

Как говорилось выше, я собирался использовать в качестве контроллера Pro-Micro. В моих предыдущих проектах Pro-Micro и UNO были полностью совместимы, и с их заменой не было никаких проблем. Поэтому я не делал никаких специальных тестов с Pro-Micro перед тем, как заказал плату.

Когда печатная плата была доставлена, я был очень рад, припаял батарейку, Pro-Micro и SIM800L и попытался включить устройство. Но связи не было. Я поверил всё мультиметром, и всё выглядело так, будто должно работать. Я сделал отдельные тесты на макетной плате и получил тот же результат — нет связи…

Я решил, что просто использую UNO вместо Pro-Micro, и тогда не будет никаких проблем, тем не менее, мне пришлось спаять много проводов от слотов (расчитаных для Pro-Micro) к плате UNO.

Питание

Контроллер был не единственной проблемой.

Я планировал увеличить напряжение (с 3.7-4V до 5.0V) при помощи чипа RT9261A. Этот чип сам по себе не может держать большую силу тока. Поэтому он управляет небольшим переключателем BJT-NPN. Напряжение NPN фильтруется через резистор и конденсатор. Значения находятся непосредственно в таблице данных.

Конвертер работал хорошо без нагрузки, но, когда я подал на него минимум 0.1 мА, напряжение тут же упало до напряжения батарейки. Конвертер не был способен справиться с задачей. К счастью, я оставил небольшую площадку для подключения готового конвертера (купленного на Ибэй). Этот конвертер работал хорошо, но выходное напряжение было 5.2V. Это не очень серьёзная проблема, но я вернусь к ней в части о кнопках.

Конвертер вскрыл еще одну проблему, о которой я раньше не задумывался. Он издавал высокочастотный шум. Пока плата лежала на столе — это не было проблемой, но при совершении звонка я слышал этот звук.

Для питания экрана мне требовалось 3.3V. Это осуществлялось при помощи DC-DC конвертера PAM2305 (“Hand1_VoltReg1”). Опять же, это очень простое устройство и оно требует для работы только наличия индуктора (“Hand1_L2”). Конденсатор “Hand1_C3” нужен для стабилизации напряжения.

Кнопки

Кнопки работали хорошо в версии с макетной платой. Я надеялся, что то же самое будет и с печатной платой, но всё оказалось не так просто. Во-первых, из-за того, что соединения были другими, напряжение тоже поменялось. Мне пришлось перенастраивать эти значения в скрипте.

Я перенастроил сырые значения, в то время как UNO был подключен к компьютеру. С подключенным кабелем всё работало хорошо. После отключения кабеля кнопки тут же перестали работать. Почему? Я задал себе такой же вопрос.

Это очень интересная проблема. Мой конвертер на выходе имел 5.2V, но UNO ссылался на значения до 5.0V. Таким образом, напряжение последних двух кнопок было уже за пределами шкалы измерения (у обеих сырые значения были 1023). Другие кнопки можно было перенастроить и они бы заработали заново, но у меня не было возможности использовать кнопки “*” и “#”. На самом деле это не очень большая проблема, но мне есть над чем задуматься в следующий раз.

Фильтр

На других схожих проектах на микрофоне и динамике всегда находились фильтры. Понимая, для чего могут быть полезны фильтры, я не слишком задумывался и просто скопировал всё как есть. Оба фильтра почти одинаковые.

После сборки печатной платы я тут же обнаружил, что с динамиком происходит что-то странное. Он в принципе не работал. После того, как я убрал фильтр — он заработал. Что-то в управлении было спроектировано неверно и вызвало эти трудности. По крайней мере, это было моей ошибкой, и я учёл это.

Как оказалось, дизайн без фильтров работает достаточно хорошо, и для начала можно было не беспокоиться об этом.

Софт

Основная программа осталась той же, но сырые данные для кнопок нужно поменять на каждом устройстве. Главная проблема в коде связана с его основным циклом. Я планировал, что при нажатии кнопки “A” всё будет отменяться — если идёт входящий звонок, или я звоню, или я набрал чей-то номер, всё должно вернуться в начальное состояние. Но в реальности так не происходит и, чтобы отменить или закончить разговор, нужно выключить питание. Небольшая проблема в коде.

Для измерения напряжения на кнопках есть еще один набросок, на этот раз значения отображаются на экране 5110 Nokia.

Файлы

Блок: 9/10 | Кол-во символов: 4571
Источник: https://masterclub.online/topic/13932-kak-sdelat-telefon-nastoyashhii

Шаг 9: итоги

Несмотря на то, что мой дизайн содержал несколько ошибок и подводных камней, мне удалось модифицировать всё таким образом, чтобы телефон заработал.

Блок: 10/10 | Кол-во символов: 161
Источник: https://masterclub.online/topic/13932-kak-sdelat-telefon-nastoyashhii
Кол-во блоков: 18 | Общее кол-во символов: 19670
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:

  1. https://tarifkin.ru/mobilnye-sovety/kak-sdelat-nastoyashhij-telefon-svoimi-rukami: использовано 9 блоков из 9, кол-во символов 10880 (55%)
  2. http://heycraft.ru/instruction.html?id=8: использовано 1 блоков из 5, кол-во символов 1154 (6%)
  3. https://masterclub.online/topic/13932-kak-sdelat-telefon-nastoyashhii: использовано 6 блоков из 10, кол-во символов 7636 (39%)



Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий