Añade un token de hardware pasivo mediante una clavija de 3,5 mm

Question

Tengo una caja que hice para mi sobrina, que le permite intercambiar mensajes de voz conmigo. Funciona con una Raspberry Pi y cuenta con dos botones, un LED, un micrófono y un altavoz.

Ahora, para las Navidades quiero que mi sobrina pueda intercambiar estos mensajes de voz con varios amigos (4, 8 o 16) y familiares conectando un token de hardware al dispositivo, con una foto de esa persona.

Ahora estoy buscando la forma más sencilla de añadir esta funcionalidad.

• Preferiblemente utilizando una toma de 3,5 mm porque son fáciles de conseguir en dispositivos / auriculares usados
• Preferiblemente un dispositivo pasivo (Condensadores + Resistencias)
• Preferiblemente conectándolo directamente a la Raspberry Pi
• Preferiblemente sin utilizar un convertidor AD, ya que la Raspberry Pi no lo lleva incorporado.
• Fácil de usar por un niño de 3 años

Así, utilizando un enchufe de 3,5 mm con 3 clavijas, podría añadir la alimentación a una de ellas y conectar o desconectar las otras dos de esa clavija, lo que me dejaría con dos bits, resultando en 4 personas (además de mí por defecto, si el enchufe proporciona un interruptor cuando se inserta una clavija).

Si tuviera un convertidor analógico-digital podría añadir un divisor de tensión a los tres pines y utilizar la tensión como indicador. Sin embargo, la Raspberry Pi no tiene eso incorporado, así que estoy buscando una manera inteligente de lograr esto usando uno de los pines GPIO.

Answer 1

TL;DR: el detector de RFID/NFC/"metal" de los pobres.

Si quieres ser un poco sofisticado, puedes utilizar un circuito (R)CL sintonizado. La idea sería cargar electromagnéticamente un circuito tanque LC, y luego observar las oscilaciones del anillo/decadencia. Donde cada ficha sería identificada por una frecuencia única. Entonces, ¡ni siquiera se necesitarían contactos!

Esta idea es como la comunicación de campo cercano primitiva, o un detector de metales primitivo. Se construiría algo como lo siguiente...

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

(PI) El Pi tiene una bobina electromagnética, alimentada por un driver de transistor muy simple. Esta se energiza con alguna señal sintética de CA o de CC pulsada. Este lado actúa como el primario de un transformador.

(Ficha) La ficha es una bobina electromagnética idéntica, con al menos un condensador conectado. Sólo con esto, debería resonar con la conocida fórmula de resonancia LC cuando se energiza. Este lado actúa como el secundario de un transformador.

Operación

Cuando acercas las dos bobinas entre sí (realmente muy cerca... como... básicamente tocándose) la energía se transferirá desde el lado del Pi, al lado del token. Esto (¡con respecto a las octavas compatibles de la frecuencia suministrada!) energizará el token con oscilaciones. Cuando usted quita la señal de la impulsión del lado primario, el token "seguirá funcionando por un rato" que será, a su vez, detectable por su bobina del lado primario.

Alternativamente, la adición de la segunda bobina también tiene el efecto de, básicamente, sólo la adición del condensador del token al condensador del lado RPi en paralelo. Esto reducirá la frecuencia de resonancia del tanque LC del lado del RPi por la cantidad de capacitancia que el token tiene.

Cualquiera de los dos métodos es potencialmente viable para separar las fichas.

Answer 2

Puede utilizar un filtro de paso bajo (pin1-resistencia-pin2-capacitor-tierra), configurar el pin1 como salida 1 y monitor/muestra pin2 hasta que se ponga en 1 .

Ahora, gira el pin1 a 0 y monitorizar el pin2 ( muestra - monitorear el tiempo cuánto tiempo tomará) hasta que se ponga en 0 .

Alterando los valores de la resistencia y el condensador se obtienen diferentes retrasos en el tiempo que le permitirá distinguir diferentes fichas asociado a una persona en particular.

Esta solución se utilizaba mucho antes de que el ADC formara parte de las MCU.

Pues bien, para un proyecto de este tipo yo utilizaría Arduino (o simplemente Atmega8/16/32 chip), con un coste mínimo y fácil de trabajar.

Raspbery Pi tiene tanto poder que muy despilfarro para utilizar en un proyecto tan sencillo.

Answer 3

Puedes elegir con seguridad cada segundo valor del 1% y obtener acciones de Digikey por 15 céntimos cada uno.

La resistencia de película metálica de 1/4W puede ir dentro de un tapón de plástico de rosca a 3,5mm, soldada y luego encapsulada con adhesivo de subsuelo (poliuretano) si quieres ocultarla.

El uso de un 10k a 20k tiene valores suficientes . El uso de un Pullup de 100k a Vref permite utilizar la misma entrada para detectar un "0" lógico para despertar la unidad, con un 10 a 20% de Vdd que funcionará.

Un tapón cerámico de 0,1uF puede ser derivado contra el mismo pin para derivar las descargas de ESD y evitar que los contactos intermitentes cambien el voltaje más que dV/dt=V/RC