Haga su propio teléfono celular desde cero.

El teléfono celular DIY es un teléfono celular funcional (aunque básico) que puedes hacer tú mismo. Puede hacer y recibir llamadas telefónicas y mensajes de texto, almacenar nombres y números de teléfono, mostrar la hora y servir como despertador. Se conecta a redes GSM (como AT&T y T-Mobile en los EE. UU.) Mediante una tarjeta SIM normal (de tamaño completo). Se basa en el hardware y el software del Arduino GSM Shield, pero lo amplía con una interfaz completa, que incluye pantalla, botones, altavoz, micrófono, etc. El teléfono está compuesto por una placa de circuito impreso (PCB) electrónico personalizado, alrededor de 60 dispositivos electrónicos. componentes y un recinto cortado con láser. Su hardware y software son de código abierto y están disponibles en GitHub (hardware, software).

Parte de mi motivación para hacer el teléfono, y ayudar a otros a hacer lo mismo, es el hecho de que, aunque los teléfonos celulares son ubicuos en nuestra sociedad, la mayoría de nosotros tenemos poca idea de qué están hechos o cómo funcionan. De hecho, puede hacer un teléfono celular de la misma manera que haría cualquier otra cosa: encuentre las piezas correctas, descubra cómo conectarlas e intente hacerlo de una manera atractiva y robusta. Debido a la ubicuidad de los teléfonos celulares, hay compañías que fabrican los componentes de los que están hechos; Con algunas excavaciones, pude encontrar versiones de estas piezas que se pueden comprar en pequeñas cantidades y que se pueden ensamblar a mano. Esto no fue necesariamente fácil, pero es un problema muy diferente a tratar de aprender la física necesaria para comprender cómo funciona una torre de telefonía celular.

He estado usando varias versiones de este teléfono como mi dispositivo principal durante casi un año y he enseñado talleres en los que otros han hecho el teléfono por sí mismos. No requiere ningún conocimiento específico de electrónica, pero implica la configuración de software, la soldadura de muchos componentes pequeños y el corte por láser, todo lo cual puede ser difícil si no los ha hecho antes. Solo recomendaría este proyecto si ya tienes experiencia con Arduino y soldadura, o puedes encontrar a alguien que te ayude. También necesitará tener acceso a una cortadora láser o buscar una forma alternativa de hacer la carcasa del teléfono.

Paso 1: Ordenar la placa de circuito y los componentes.

Puede solicitar la placa de circuito (PCB) de OSH Park. Cuesta alrededor de $ 60 y obtienes tres copias de la pizarra.

Los componentes para el tablero provienen de tres compañías: Digi-Key, SparkFun y Arduino. La lista completa está disponible en este PDF. El costo total es de aproximadamente $ 135 más el envío.

Para ensamblar el circuito, necesitará una configuración de soldadura bastante buena: un soldador (por ejemplo, el WES51) con una buena punta, soldadura de paso fino, mecha de desoldador, pinzas, etc. Para programar el microcontrolador, necesitará un Programador en el sistema AVR (como el AVRISP mkII) y un cable FTDI de 3.3V (o placa de conexión equivalente). Para cargar la batería, necesitará un cable mini-USB. Si aún no tiene estos y no está interesado en configurar su propio laboratorio de electrónica, puede intentar buscar un espacio de hackers local, espacio de fabricante o laboratorio fabuloso. La mayoría de ellos deberían tener las herramientas que necesitará. (Y, si no, ¡esta sería una buena razón para convencerlos de que los consigan!)

Para el gabinete cortado con láser, necesitará:
  • Una hoja de madera contrachapada de 1/4 "/ 6 mm, como esta madera contrachapada artesanal de Midwest Products disponible en muchas tiendas de suministros de arte. (Evite la madera contrachapada para aviones micro-lite de Midwest Products u otra madera contrachapada con capas adhesivas oscuras ya que tienden a quemarse la cortadora láser.)
  • Una lámina de chapa de madera, preferiblemente con respaldo adhesivo.
  • Seis tornillos para máquina de cabeza plana M0, 5/8 "(p. Ej., Este paquete de 100 de McMaster-Carr)
  • Seis tuercas M0 (por ejemplo, este paquete de 50 de McMaster-Carr)
O intente marcar una diferencia en el recinto (por ejemplo, con impresión 3D o fresando un molde).

También necesitará una tarjeta SIM de tamaño completo de cualquier proveedor de GSM. He estado usando T-Mobile en los Estados Unidos, pero el teléfono también se ha probado con AT&T y en India, China y Europa.

El PCB y el módulo GSM pueden tardar un par de semanas en llegar. ¡Podrías intentar practicar tu soldadura mientras tanto!

Archivos adjuntos

  • BOM-2.pdf Descargar

Paso 2: Soldar la electrónica.

Si bien el teléfono celular utiliza muchos componentes pequeños de montaje en superficie, es posible soldarlo a mano con un buen soldador y algo de práctica. Si no ha realizado antes la soldadura de montaje en superficie, Adafruit Industries tiene algunos buenos tutoriales: Adafruit Guide to Excellent Soldering, SMT Breadboard Prototyping Using Breakout PCBs.

La mayoría de los componentes son fáciles de soldar (aparte de su pequeño tamaño), pero hay algunas cosas a tener en cuenta:
  • Condensadores : tenga cuidado con la polaridad de los condensadores grandes (1000 uF), pueden explotar si los suelda al revés. Usa la franja naranja para orientarlos correctamente.
  • Polaridad : Otros componentes con polaridad incluyen el supercondensador, los LED (observe los dos pequeños puntos verdes en un lado), el microcontrolador ATmega1284P (observe el círculo en una esquina), el módulo M10 GSM (que tiene una flecha en una esquina) ), el zócalo de la tarjeta SIM, el micrófono y el diodo (tenga en cuenta la tenue línea gris en un lado). Estos componentes no tienen polaridad (se pueden soldar en ambos sentidos): el cristal (8 MHz), el altavoz, el botón de reinicio, los condensadores pequeños y las resistencias. Otros componentes solo se alinean físicamente en una orientación (pero asegúrese de que los transistores no estén al revés y que los botones no estén rotados 90 grados).
  • Antena : cuando suelde la antena, comience con la almohadilla que mira hacia el módulo GSM. Ese es el que lleva la señal eléctrica; los otros simplemente están ahí para soporte estructural (para sostener la antena hacia abajo). Incluso puede calentar la soldadura en esa almohadilla desde la parte superior de la antena, el calor se puede conducir a través de las dos vías (pequeños orificios) en ella.
  • Puentes de soldadura : hay dos puentes de soldadura en la parte inferior de la placa, con la etiqueta "Celda" y "uC". Suelde la almohadilla central de cada una a la almohadilla etiquetada como "uC". (Esto conecta las líneas RX y TX desde el encabezado FTDI al ATmega1284P en la placa para que se comuniquen en serie. Si en su lugar suelda la almohadilla central a la almohadilla "Celular", el cable FTDI se conecta directamente al módulo GSM para que puedes comunicarte desde la computadora).
  • Altavoz : el altavoz es difícil de soldar porque no tiene patas. Primero, aplique soldadura a las almohadillas en la PCB. Luego apoye el altavoz en la parte superior de la PCB (alineando sus almohadillas con las de la placa) y suelde desde la parte inferior. Puede alimentar con soldadura o derretir la soldadura preaplicada desde abajo. Si no funciona, no quite el altavoz (podría arrancarle las almohadillas). En su lugar, intente volver a fundir la soldadura en sus almohadillas insertando la plancha en los agujeros desde abajo.
  • Conector USB : solo se utilizan las dos patas externas (de las cinco pequeñas) del conector USB, por lo que no tiene que soldar las tres patas centrales. (Suelde las cuatro esquinas, sin embargo, proporcionan soporte estructural).
  • Encabezado de ISP : Debido a que solo necesita grabar el gestor de arranque una vez, generalmente no sueldo pines en el encabezado de ISP (2x3). En su lugar, puede insertar pines en el conector de su ISP y sostenerlos contra los pines (desde la parte superior de la placa) mientras graba el gestor de arranque. Si tiene problemas, puede soldar pines a los agujeros, pero tendrá que ajustar la carcasa para dejar espacio.

Paso 3: cargue el software.

Paso 4: Solución de problemas de la conexión de red.

Hay muchas piezas involucradas en la conexión a la red y, por lo tanto, muchas cosas que podrían no funcionar. Si la pantalla del teléfono muestra "conectar" para siempre, está teniendo problemas para conectarse a la red. Aquí hay algunos problemas potenciales y algunas posibles soluciones. (Si no ve nada en la pantalla, verifique la soldadura en sus pines y los pines del microcontrolador, y revise el paso anterior para asegurarse de que el software se cargó correctamente).

Cosas para verificar
  • ¿Hay una tarjeta SIM en el zócalo?
  • ¿Está el socket SIM soldado correctamente? ¿Las resistencias de 22 ohmios (conectan el módulo GSM a la toma SIM)? ¿Las almohadillas correspondientes en el módulo GSM?
  • ¿La antena está soldada correctamente? El pad correspondiente en el módulo GSM?
  • ¿La resistencia de 0 ohmios está soldada correctamente (a la traza que conecta el módulo GSM M10 a la antena)?
  • ¿Tienes recepción? Puede intentar llevar el teléfono afuera. A veces, incluso si puede recibir recepción adentro, el teléfono tiene problemas para conectarse por primera vez cuando está adentro.
  • ¿La tarjeta SIM está bloqueada a otro teléfono?
  • AT&T (y posiblemente otros operadores): ¿ha activado su tarjeta SIM y su teléfono en el sitio web de AT&T? Necesitará el número IMEI impreso en el módulo M10 GSM.

Depuración en serie
Puede depurar aún más el teléfono comunicándose con el módulo GSM a través de la comunicación en serie con la computadora, utilizando el microcontrolador como proxy. Para hacerlo, cargue el boceto SerialProxy al teléfono (usando un cable FTDI de 3.3V o una placa de conexión). Luego abra el monitor en serie y configure la velocidad en baudios en 9600 y la línea que termina en "retorno de carro". Después de unos segundos, debería ver:
 LISTO 
A
Okay
Eso significa que el GSM está listo para recibir comandos AT (cadenas de texto que comienzan principalmente con las letras "AT"). Los comandos se detallan en la hoja de datos del módulo GSM, pero aquí hay algunos básicos:

A
Prueba / comando de sincronización. Si ingresa "AT" en el monitor en serie (con un final de línea de "retorno de carro"), debería obtener una respuesta de "OK"

EN CREG?
Verifique el estado del registro de red (conexión). La respuesta tendrá la forma "CREG 0, N", siendo N: 0 (no registrado en una red), 1 (registrado en una red), 2 (buscando redes), 3 (registro de red denegado) o 5 (registrado, roaming).

AT + CPBS?
Mostrar la agenda seleccionada actualmente. Respuesta de muestra: "CPBS:" SM ", 50, 250", con el "SM" que indica que la tarjeta SIM es la guía telefónica actual (algunas otras opciones incluyen "MC" para la lista de llamadas perdidas, "RC" para la lista de llamadas recibidas, y "ME" para la guía telefónica del módulo GSM) y que 50 de sus 250 entradas están en uso. Este comando puede ser útil para verificar que el módulo GSM pueda comunicarse con la tarjeta SIM

AT CPBS = "SM"
Seleccione la guía telefónica de la tarjeta SIM. También puede reemplazar el "SM" con las abreviaturas de las otras guías telefónicas mencionadas anteriormente.

AT CPBR = 1
Lea la primera entrada de la guía telefónica actualmente seleccionada. Reemplace el 1 con el número de la entrada que desea leer (¿hasta el tamaño total de la guía telefónica informado por AT CPBS?).

Paso 5: uso del teléfono.

Desbloqueo del teléfono
Una vez que el teléfono se inicia correctamente, se bloqueará y la pantalla estará en blanco. Para desbloquear el teléfono, presione cualquier botón; la fecha y la hora se desplazarán hacia adelante y hacia atrás por la pantalla (esta es la pantalla de "desbloqueo"). Si, durante este tiempo, presiona la tecla "desbloquear" (el botón superior izquierdo), el teléfono se desbloqueará. El tiempo permanecerá en la pantalla, sin desplazamiento. Esta es la pantalla de inicio.

Bloquear el teléfono
Desde la pantalla de inicio, puede bloquear el teléfono presionando el botón izquierdo de la tecla suave (el botón superior izquierdo). La pantalla y la luz de fondo se apagarán, pero el teléfono seguirá encendido y podrá recibir llamadas telefónicas o mensajes de texto.

Ajuste del contraste / brillo
Cuando el teléfono está en la pantalla de "desbloqueo", puede ajustar el brillo utilizando los botones arriba y abajo (los dos botones centrales del grupo de cuatro botones justo debajo de la pantalla).

Marcar un número de teléfono
Puede marcar un número desde la pantalla de inicio. Simplemente presione el botón correspondiente al primer dígito del número. Se lo dirigirá a la pantalla de marcación donde puede ingresar el resto del número. Presione * para eliminar el último dígito ingresado o "atrás" (la tecla suave izquierda) para regresar a la pantalla de inicio. Al presionar # una o más veces seguidas, puede ingresar #, * o. Para llamar al número, presione la tecla suave derecha ("llamar").

Uso de la guía telefónica (lista de contactos)
Desde la pantalla de inicio, presione la flecha hacia abajo (la parte inferior del grupo de cuatro botones justo debajo de la pantalla) para ingresar a la guía telefónica. Use las flechas hacia abajo y hacia arriba para navegar a la entrada deseada. Presione la tecla suave derecha ("OK") para ingresar a un menú desde el cual puede llamar a ese contacto, enviar un mensaje de texto a ese contacto, agregar una nueva entrada a la libreta de direcciones o editar o eliminar el contacto.

Agregar un contacto
Para agregar un contacto, primero ingrese a la lista de contactos presionando la flecha hacia abajo desde la pantalla de inicio. Luego presione el botón derecho para ingresar al menú de contacto ("llamar", "texto", "agregar entrada", etc.); desplácese (usando los botones hacia abajo y hacia arriba) hacia abajo hasta el elemento de menú "agregar entrada" y presione el botón derecho. Ahora puede ingresar el nombre del contacto usando el teclado (2 es "abc", 3 es "def", etc .; 1 es espacio, * es retroceso y # es mayúscula). Una vez que haya ingresado el nombre del contacto, presione la flecha hacia abajo para moverse al campo para ingresar el número de teléfono del contacto. (Puede presionar la flecha hacia arriba para regresar al campo para ingresar el nombre del contacto). Ingrese el número del contacto con el teclado (* vuelve a retroceder, pero # ahora alterna entre #, * y). Cuando haya ingresado el nombre y el número de teléfono, presione el botón derecho para guardar el contacto (o el botón izquierdo para cancelar).

Llamar a un contacto
Para llamar a un contacto en su lista de contactos, desplácese a ese contacto, presione el botón derecho para que aparezca el menú de contacto ("llamar", "texto, etc.) y luego presione el botón derecho nuevamente para llamar. un contacto, desplácese hasta su entrada en su lista de contactos y presione el botón derecho para que aparezca el menú de contacto. Desplácese hacia abajo hasta "texto" y presione el botón derecho. Ahora puede ingresar su mensaje usando el teclado. (En cuanto a ingresar un el nombre del contacto, 2 es "abc", 3 es "def", etc .; 1 es espacio, * es retroceso y # es desplazamiento). Presione el botón derecho para enviar el texto (o el botón izquierdo para cancelar).

Solución de problemas
Si encuentra otro componente (por ejemplo, la pantalla, el altavoz, el micrófono o el timbre) que no funciona correctamente, verifique:
  • ¿El componente está soldado correctamente?
  • ¿Los componentes conectados (por ejemplo, las patas correspondientes del microcontrolador o el módulo GSM) están soldados correctamente?

Paso 6: corte con láser y ensamble el gabinete.

Puede hacer una caja simple pero funcional de madera contrachapada y chapa cortada con láser, junto con algunos tornillos pequeños (vea los materiales arriba):
  • Antes de cortar la caja, verifique que los archivos de la caja coincidan con la placa de circuito. En particular, he realizado muchos ajustes en el tamaño y la ubicación de los orificios de los tornillos, así que verifique que estén en el mismo lugar en la PCB y la carcasa. (Tenga en cuenta que los orificios en la lima de la chapa inferior deben ser más grandes que los otros, esto es para acomodar la tuerca, empotrándola ligeramente).
  • Si soldaste los pines en el encabezado del ISP, deberás cortar un espacio para ellos en la parte superior de la madera contrachapada. Edite DIY-Cellphone-Top en consecuencia.
  • Corte con láser la madera contrachapada (1/4 "/ 6 mm) usando los archivos DIY-Cellphone-Top y DIY-Cellphone-Bottom en el caso / carpeta del repositorio damellis / cellphone2hw en GitHub. Los archivos SVG se crearon en Inkscape, luego exportado a hpgl para importar a CorelDraw.
  • Corte con láser la chapa utilizando los archivos DIY-Cellphone-Top-Veneer y DIY-Cellphone-Bottom-Veneer. Corte la chapa con el frente de madera hacia arriba (adhesivo hacia abajo).
  • Retire el respaldo adhesivo de la pieza de chapa superior y péguela a la cara exterior de la pieza de madera contrachapada superior. Repita con la parte posterior, colocando nuevamente la chapa en la cara exterior de la madera contrachapada.
  • Hay un poco de espacio vacío entre la parte superior de cada botón y la chapa. Es posible que deba pegar pequeños espaciadores en la parte posterior de la chapa superior, uno para cada botón (en el centro de cada corte de flexión rectangular en la chapa). De esa manera, no tiene que presionar tanto la chapa para presionar el botón.
  • Deslice las piezas superior e inferior de la caja sobre la placa de circuito. Tendrás que colocar el cable de la batería entre el módulo GSM y el conector de la batería, doblándolo por la mitad. Las piezas de madera contrachapada deben descansar planas contra la placa de circuito.
  • Inserte los seis tornillos y enrósquelos en las tuercas.

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