一个基于纳芯微温湿压磁芯片设计的桌搭

内容介绍

一个基于纳芯微温湿压磁芯片设计的桌搭

1.整体思路

本次参加WeDesign第六期的活动主要是因为平时经常听说纳芯微的传感器，但是一直没有用过，特意来白嫖学习一下。首先看下纳芯微的传感器

然后，是整体的思路，因为有十二指神探，上面有个显示屏，那最简单的就是采集-显示了，毕竟现在的电子牛马谁还没有个桌搭呢。

2.电路设计

电路设计就很简单了，参照datasheet画就好了，不过这是第一次使用KiCAD作图，稍微看了一下教程，跟其他EDA软件相差不大。

NSHT30看名字都知道是Pin2Pin的，直接把封装拿过来用一下，IIC通信记得上拉就好了。

NSM3013用它的模拟电压输出，简单快捷。数据手册上都做了简单的滤波，该加就加上。这里，就是有个疑问，就是手册上说测量到的是垂直于芯片表面的磁场分量。

然后下面给的图和角度的输出图，可以看到磁铁都是平行于芯片放置的

那这样放置，以我浅薄的小学二年级的物理知识，磁感线应该是平行于芯片的啊，磁感线的切线方向是磁场的方向，那这个时候应该测量效果最差的也，为什么还推荐这样的使用呢，有路过的高年级的同学可以给我答个疑。不过倒是不影响使用，因为实际测试就是这个角度的效果最好。

压力传感器这里，一样参照数据手册画就好了，不过这里翻大车。输出也是5V的，而十二指神探用的RP2040ADC范围是0~3.3V的。

开始一直输出满量程，检查了半天，用万用表测量发现是4V，(4/5-(-0.00095))/0.008095=98.94kPa，嗯，比较正常。只好在手头找了两个1k电阻分一下压了（下方的v0.1显得那么刺眼）。

然后是温度传感器NST112X，这个确实有点小，焊接了两片都没有成功，直接放弃了，对眼睛不好。0.75mm*0.75mm可不是闹着玩的。

最后是十二指神探的接口，又是一个翻大车，直接在库里面找的一个，原理图是按照逆时针挨着排列的，PCB上是“Z”字形排列的，导致线插的乱七八糟。买的排线也没有用上，还是用的杜邦线一根一根插的。另外还有一个更离谱的事情是，我写这个报告的时候才发现这个封装没有10号引脚。。。还好是NC的

同时这也是第一次生成Gerber文件来进行投板，还好问题不大，凑合凑合能用。PCB上对两个温湿度传感器进行了悬空和不铺地处理，以免影响散热。

3.结构设计

投板之后，就开始设想如何进行把磁传感器方便的用起来，找到了一个轴向充磁的磁铁，Φ5*10mm的。略微思索，做一个大转盘吧。于是就有了

温湿度传感器伸出来，不要被罩在外壳里面了。剩下都在外壳内，磁铁固定在磁传感器正上方，通过一个箭头指示方向，便于旋转。为了旋转得更加顺畅，甚至做了小倒角，但是实际上一点也不丝滑，哈哈哈，只好又改功能，那就随便转一转了。

4.软件设计

软件部分参考源代码吧，micropython的IIC写起来是真的快，两句话就写完了，一直觉得特别是现在的GPT时代，这些标准化底层数据读取不应该多花时间，注意力在应用侧就好了。

while True:
		# 温湿度传感器数据读取
    temperature, humidity = read_sht30()
		# 磁传感器数据读取
    nsm301x_value = read_nsm301x()
		# 压力传感器数据读取
    nspa3_value = read_nspa3()
    # 温湿压传感器数据显示
    display.text(font2, "  T    H    P  ", 0, 180)#16*32 240/16=15 240/32=7.5
    display.text(font1, "  " + "%.2f" % temperature + "      " + "%.2f" % humidity + "     " + "%.2f" % nspa3_value, 0, 220)
    theta = -(nsm3011_value*2*math.pi/3.3 - 2.3 + math.pi)

		# 磁线条清屏
    if buttonM.value() == 0:
        time.sleep(0.1)
        if buttonM.value() == 0:
            display.fill_rect(0,60,240,120,st7789.BLACK)
    # 此线条画线
    display.line(CENTER_X,CENTER_Y,120 + int(60*math.sin(theta)),120 + int(60*math.cos(theta)),st7789.WHITE)

5.效果展示

没啥好说的，具体请看VCR。简单做了个界面分区，最上是LOGO用一个红色线条分割开，最下面是温度、湿度、压力三个主要的监测指标，中间是磁传感器的摩天轮展示。

外壳部分主要是为了固定磁传感器，通过一个可以旋转的箭头进行二维的固定，使得磁铁只能在平面内旋转。

6.一点感悟

项目做完了，还是有很多感悟。

看起来很简单的传感器采集和展示，硬件也是非常简单的，还是有很多的小问题，也花费了超出预期的时间，任何项目一次打板完美还是不容易的；
结构设计总是和想象的略有差距，想象的是丝滑大转盘，实际上是金鸡独立，没考虑重心和重量；
以为买了加热台，自己强的可怕，实则手抖还是手抖，0.75的确实容易翻车。

当然，也有很多好的方面
纳芯微的传感器还是挺不错的，使用简单可靠，有机会拿到温箱里面去测测看，特别是压力，可能不是很好测，我看别人都有一个抽压的装置；
十二指神探还是停好用的，直接就买了一个Raspberry Pi Pico，一直没有时间去用，借这个项目体验了一下直接拖拽的感觉，用MicroPython写代码还是可以的，整体的十二指神探设计还是很合理，准备以后拿来做个便携式仪器，很多想法还没有去实现。另外就是想尝试一下相同工作量下，python和C的运行效率，有时间尝试一下看看；

最后，感谢EETREE给个机会，给大家选择好的传感器，出很多的教程，整理了很多的资源，让玩家花少量的时间就可以快速的达到期望的目的，希望活动越办越好。