Тема дипломной работы: Разработка WiFi модуля с индивидуальным питанием для приборов учета потребляемых коммунальных ресурсов

Идея создания пришла в голову, когда я нашел проблему счетчиков сегодняшнего времени. А почему бы не создать своё изобретение, которое будет работать на одном аккумуляторе больше 3,5 лет? Вот так мы втроём создали это изобретение.

Защитил диплом на оценку "4".

Антиплагиат прошел, более 60% уникальности текста. Дата защиты 19.02.2023

В результате проведенной работы я ознакомился с широким спектром микроконтроллеров, Wi-Fi микросхем и модулей, устройств для преобразования уровней в интерфейсах. Также расширил свои знания в особенностях устройства и конфигурации протоколов основных интерфейсов, таких как RS-232, RS-485. Понял зависимости скорости передачи данных по интерфейсам с потребляемым током.
Выбрал оптимальные скорости передачи данных при сохранении минимального энергопотребления.
Изучив заводскую документацию на микроконтроллеры разных производителей, мой выбор остановился на микроконтроллере фирмы Texas Instruments MSP430. Этот микроконтроллер помимо микропотребления обладает всем необходимым функционалом для наших нужд. Из всей разновидности типов корпусов и конфигурации я выбрал MSP430FR2633IRGE. Обладая миниатюрным корпусом 5х5 мм и 24 выводами эта микросхема удовлетворяет по всем функциональным показателям.
Исследуя модули и микросхемы Wi-Fi я убедился, что энергоэффективность напрямую связанна с пропускной способностью и мощностью передатчика. Так как к мощности передатчика и сложности протокола Wi-Fi не предъявляется особых требований (устройство будет подключено к одной своей Wi-Fi точке в сети предприятия) мы можем выбрать простое и дешевое устройство с небольшими габаритами. Мой выбор остановился на микросхеме ESP8266EX фирмы Espressif Systems.
Так как протокол интерфейса RS-232 подразумевает передачу сигналов с уровнями плюс 12 и минус 12 В, появилась необходимость в микросхеме преобразователей уровней. Лидером в области такого типа микросхем является фирма MAXIM. В линейке этой фирмы только преобразователей RS-232 более 25 наименований, не считая типов корпусов. Я оставил свой выбор на микросхеме МАХ3311Е. Самым главным преимуществом этой микросхемы для моего применения является наличие вывода отключения кристалла, миниатюрности и минимум навесных деталей. Ток в режиме отключенного кристалла составляет около 0.5 мкА. В рабочем режиме при скорости 9600 бод потребление не превышает несколько единиц миллиампер.
Оценив ассортимент существующих элементов питания, я остановился на элементе ER6C, таких фирм как Maxell, Robiton. Решил использовать выводы под пайку потому, что условия реальной эксплуатации устройства могут создать окисный слой на контактных площадках обычной батареи. Кроме того, фирмы Maxell и Robiton дают гарантию на ресурс батареи при хранении не менее 10 лет.
Следующим этапом явилось соединение микросхем в единый блок и создание электрической принципиальной схемы. На этом этапе я выработал навык изучения заводской документации на микросхемы (datasheet) и получения из этих документов важной и нужной для меня информации.
Полученный набросок схемы необходимо было оформить в соответствии с ЕСКД. Для этого я решил использовать проверенный годами пакет САПР AutoCAD. Результатом работы явилось создание схемы электрической принципиальной в формате А3 и спецификаций к ней.
Для создания рисунка проводников на печатной плате и получения гербер файлов для промышленных линий производства печатных плат я изучил базовый и основной комплекс САПР P-CAD 2006. Я освоил все программы входящие в данный комплекс: Schematic, Pattern, Library executive, PCB и другие.