Le téléphone portable bricolage est un téléphone portable fonctionnel (quoique de base) que vous pouvez fabriquer vous-même. Il peut émettre et recevoir des appels téléphoniques et des SMS, stocker des noms et des numéros de téléphone, afficher l'heure et servir de réveil. Il se connecte aux réseaux GSM (comme AT&T et T-Mobile aux États-Unis) à l'aide d'une carte SIM standard (pleine taille). Il s'appuie sur le matériel et les logiciels du bouclier Arduino GSM mais l'étend avec une interface complète, y compris l'écran, les boutons, le haut-parleur, le microphone, etc. Le téléphone est composé d'une carte de circuit imprimé électronique personnalisée (PCB), environ 60 électroniques composants et un boîtier découpé au laser. Son matériel et ses logiciels sont open-source et disponibles sur GitHub (matériel, logiciels).

Une partie de ma motivation pour fabriquer le téléphone - et aider les autres à faire de même - est le fait que, bien que les téléphones portables soient omniprésents dans notre société, la plupart d'entre nous ont peu d'idée de quoi ils sont faits ou comment ils fonctionnent. En fait, vous pouvez créer un téléphone portable de la même manière que vous feriez n'importe quoi d'autre: trouver les bonnes pièces, trouver comment les connecter ensemble et essayer de le faire d'une manière attrayante et robuste. En raison de l'omniprésence des téléphones portables, il existe des entreprises qui fabriquent les composants dont ils sont faits; avec quelques fouilles, j'ai pu trouver des versions de ces pièces qu'il est possible d'acheter en petites quantités et qui peuvent être assemblées à la main. Ce n'était pas nécessairement facile, mais c'est un problème très différent que d'essayer d'apprendre la physique nécessaire pour comprendre le fonctionnement d'une tour de téléphone portable.

J'utilise diverses versions de ce téléphone comme appareil principal depuis près d'un an et j'ai enseigné des ateliers dans lesquels d'autres ont fait le téléphone eux-mêmes. Cela ne nécessite aucune connaissance spécifique en électronique, mais cela implique de configurer un logiciel, de souder de nombreux petits composants et de découper au laser, ce qui peut être difficile si vous ne les avez pas déjà fait. Je ne recommanderais ce projet que si vous avez déjà une certaine expérience avec Arduino et la soudure, ou si vous pouvez trouver quelqu'un pour vous aider. Vous devrez également avoir accès à un découpeur laser ou trouver un autre moyen de créer le boîtier du téléphone.

Étape 1: Commande de la carte de circuit imprimé et des composants.

Vous pouvez commander la carte de circuit imprimé (PCB) auprès de OSH Park. Il en coûte environ 60 $ et vous obtenez trois exemplaires du tableau.

Les composants de la carte proviennent de trois sociétés: Digi-Key, SparkFun et Arduino. La liste complète est disponible dans ce PDF. Le coût total est d'environ 135 $ plus les frais d'expédition.

Pour assembler le circuit, vous aurez besoin d'une assez bonne configuration de soudage: un fer à souder (par exemple le WES51) avec une bonne pointe, une soudure à pas fin, une mèche à dessouder, une pince à épiler, etc. Pour programmer le microcontrôleur, vous aurez besoin d'un Programmeur AVR intégré (comme l'AVRISP mkII) et un câble FTDI 3, 3 V (ou carte de dérivation équivalente). Pour charger la batterie, vous aurez besoin d'un câble mini-USB. Si vous ne les avez pas déjà et que vous n'êtes pas intéressé par la création de votre propre laboratoire d'électronique, vous pouvez essayer de chercher un espace de hacker local, un espace de fabricant ou un fab lab. La plupart d'entre eux devraient avoir les outils dont vous aurez besoin. (Et sinon, ce serait une bonne raison de les convaincre de les obtenir!)

Pour le boîtier découpé au laser, vous aurez besoin de:

• Une feuille de contreplaqué 1/4 "/ 6 mm, comme ce contreplaqué artisanal de Midwest Products disponible dans de nombreux magasins de fournitures d'art. le laser-cutter.)
• Une feuille de placage de bois, de préférence avec un support adhésif.
• Six vis à métaux à tête cylindrique M0, 5/8 "(par exemple, ce pack de 100 de McMaster-Carr)
• Six écrous M0 (par exemple, ce pack de 50 de McMaster-Carr)

Ou essayez de créer un boîtier différent (par exemple avec l'impression 3D ou en fraisant un moule).

Vous aurez également besoin d'une carte SIM pleine taille de n'importe quel fournisseur GSM. J'utilise T-Mobile aux États-Unis, mais le téléphone a également été testé avec AT&T et en Inde, en Chine et en Europe.

Le module PCB et GSM peut prendre quelques semaines pour arriver. Vous pourriez essayer de pratiquer votre soudure en attendant!

Pièces jointes

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Étape 2: Souder l'électronique.

Bien que le téléphone portable utilise de nombreux petits composants montés en surface, il est possible de le souder ensemble à la main avec un bon fer à souder et un peu de pratique. Si vous n'avez jamais fait de soudage en surface auparavant, Adafruit Industries a de bons tutoriels: Guide Adafruit pour une excellente soudure, Prototypage de planche à pain SMT utilisant des PCB de dérivation.

La plupart des composants sont simples à souder (à part leur petite taille), mais il y a certaines choses à noter:

• Condensateurs : faites attention à la polarité des gros condensateurs (1000 uF), ils peuvent exploser si vous les soudez à l'envers. Utilisez la bande orange pour les orienter correctement.
• Polarité : Les autres composants avec polarité incluent le super-condensateur, les LED (notez les deux petits points verts sur un côté), le microcontrôleur ATmega1284P (notez le cercle dans un coin), le module GSM M10 (qui a une flèche dans un coin ), la prise de la carte SIM, le microphone et la diode (notez la légère ligne grise d'un côté). Ces composants n'ont pas de polarité (peuvent être soudés dans les deux sens): le cristal (8 MHz), le haut-parleur, le bouton de réinitialisation, les petits condensateurs et les résistances. Les autres composants ne s'alignent physiquement que dans une seule orientation (mais assurez-vous que les transistors ne sont pas à l'envers et que les boutons ne sont pas tournés de 90 degrés).
• Antenne : Lorsque vous soudez l'antenne, commencez par le tampon faisant face au module GSM. C'est celui qui transporte le signal électrique; les autres sont simplement là pour un support structurel (pour maintenir l'antenne vers le bas). Vous pouvez même être en mesure de chauffer la soudure sur ce tampon à partir du haut de l'antenne, la chaleur peut être conduite à travers les deux vias (petits trous) qu'elle contient.
• Cavaliers de soudure : Il y a deux cavaliers de soudure au bas de la carte, étiquetés «Cell» et «uC». Soudez le tampon central de chacun au tampon marqué "uC". (Cela connecte les lignes RX et TX de l'en-tête FTDI à l'ATmega1284P sur la carte afin qu'elles communiquent via série. Si vous soudez à la place le pad central au pad "Cell", le câble FTDI se connecte directement au module GSM afin que vous pouvez communiquer avec lui depuis l'ordinateur.)
• Haut - parleur : Le haut-parleur est difficile à souder car il n'a pas de jambes. Tout d'abord, appliquez de la soudure sur les plots du PCB. Posez ensuite le haut-parleur sur le dessus du PCB (en alignant ses pads avec ceux de la carte) et soudez-le par le bas. Vous pouvez alimenter en soudure ou faire fondre la soudure pré-appliquée par le bas. Si cela ne fonctionne pas, ne retirez pas le haut-parleur (vous pourriez déchirer ses pads). Au lieu de cela, essayez de refondre la soudure sur ses plots en insérant le fer dans les trous par le bas.
• Connecteur USB : seules les deux pattes externes (des cinq petites) du connecteur USB sont utilisées, vous n'avez donc pas à souder les trois pattes centrales. (Souder les quatre coins, cependant, ils fournissent un support structurel).
• En - tête ISP : Parce que vous n'avez besoin de graver le chargeur de démarrage qu'une seule fois, je ne soude généralement pas de broches dans l'en-tête ISP (2x3). Au lieu de cela, vous pouvez insérer des broches dans le connecteur de votre FAI et les maintenir contre les broches (depuis le haut de la carte) pendant que vous gravez le chargeur de démarrage. Si vous avez des problèmes, vous pouvez souder des broches aux trous mais vous devrez ajuster le boîtier pour lui faire de la place.

Étape 3: téléchargez le logiciel.

Étape 4: dépannage de la connexion réseau.

Il y a beaucoup d'éléments impliqués dans la connexion au réseau et, par conséquent, beaucoup de choses qui pourraient ne pas fonctionner. Si l'écran du téléphone affiche «se connecter» pour toujours, il a du mal à se connecter au réseau. Voici quelques problèmes potentiels et quelques solutions possibles. (Si vous ne voyez rien sur l'écran, vérifiez la soudure sur ses broches et les broches du microcontrôleur, et passez en revue l'étape précédente pour vous assurer que le logiciel a été téléchargé correctement.)

Choses à vérifier

• Y a-t-il une carte SIM dans la prise?
• La prise SIM est-elle correctement soudée? Les résistances de 22 ohms (celles qui connectent le module GSM à la prise SIM)? Les pads correspondants sur le module GSM?
• L'antenne est-elle correctement soudée? Le pad correspondant sur le module GSM?
• La résistance 0 ohm est-elle correctement soudée (à la trace reliant le module GSM M10 à l'antenne)?
• Avez-vous une réception? Vous pourriez essayer de prendre le téléphone à l'extérieur. Parfois, même si vous pouvez obtenir la réception à l'intérieur, le téléphone a du mal à se connecter pour la première fois lorsqu'il est à l'intérieur.
• La carte SIM est-elle verrouillée sur un autre téléphone?
• AT&T (et éventuellement d'autres opérateurs): avez-vous activé votre carte SIM et votre téléphone sur le site Web d'AT & T? Vous aurez besoin du numéro IMEI imprimé sur le module GSM M10.

Débogage série
Vous pouvez déboguer davantage le téléphone en communiquant avec le module GSM via une communication série avec l'ordinateur, en utilisant le microcontrôleur comme proxy. Pour ce faire, téléchargez l'esquisse SerialProxy sur le téléphone (à l'aide d'un câble FTDI 3, 3 V ou d'une carte de dérivation). Ouvrez ensuite le moniteur série et réglez le débit en bauds sur 9600 et la ligne se terminant sur "retour chariot". Après quelques secondes, vous devriez voir:

 PRÊT 
À 
D'accord 

Cela signifie que le GSM est prêt à recevoir des commandes AT (chaînes de texte qui commencent principalement par les lettres "AT"). Les commandes sont détaillées dans la fiche technique du module GSM mais en voici quelques unes de base:

À
Commande de test / synchronisation. Si vous entrez "AT" dans le moniteur série (avec une fin de ligne "retour chariot"), vous devriez obtenir une réponse "OK"

À LA CREG?
Vérifiez l'état de l'enregistrement réseau (connexion). La réponse sera sous la forme "CREG 0, N", N étant: 0 (non enregistré sur un réseau), 1 (inscrit sur un réseau), 2 (recherche de réseaux), 3 (enregistrement de réseau refusé), ou 5 (enregistré, itinérant).

AT + CPBS?
Afficher le répertoire téléphonique actuellement sélectionné. Exemple de réponse: "CPBS:" SM ", 50 250", avec le "SM" indiquant que la carte SIM est l'annuaire actuel (certaines autres options incluent "MC" pour la liste d'appels manqués, "RC" pour la liste d'appels reçus, et "ME" pour l'annuaire téléphonique du module GSM) et que 50 de ses 250 entrées sont en cours d'utilisation. Cette commande peut être utile pour vérifier que le module GSM est capable de communiquer avec la carte SIM

AT CPBS = "SM"
Sélectionnez le répertoire téléphonique de la carte SIM. Vous pouvez également remplacer le "SM" par les abréviations des autres annuaires téléphoniques répertoriés précédemment.

AT CPBR = 1
Lisez la première entrée du répertoire téléphonique actuellement sélectionné. Remplacez le 1 par le numéro de l'entrée que vous souhaitez lire (jusqu'à la taille totale de l'annuaire déclarée par AT CPBS?).

Étape 5: utilisation du téléphone.

Déverrouiller le téléphone
Une fois le téléphone démarré avec succès, il sera verrouillé et l'écran sera vide. Pour déverrouiller le téléphone, appuyez sur n'importe quel bouton; la date et l'heure défilent d'avant en arrière sur l'écran (c'est l'écran de «déverrouillage»). Si, pendant ce temps, vous appuyez sur la touche "déverrouiller" (le bouton en haut à gauche), le téléphone se déverrouillera. L'heure restera affichée, sans défilement. Ceci est l'écran d'accueil.

Verrouiller le téléphone
Depuis l'écran d'accueil, vous pouvez verrouiller le téléphone en appuyant sur le bouton de fonction gauche (le bouton en haut à gauche). L'écran et le rétroéclairage s'éteindront mais le téléphone restera allumé et pourra recevoir des appels téléphoniques ou des SMS.

Réglage du contraste / de la luminosité
Lorsque le téléphone est dans l'écran de «déverrouillage», vous pouvez régler la luminosité en utilisant les boutons haut et bas (les deux boutons centraux du groupe de quatre boutons juste en dessous de l'écran).

Composer un numéro de téléphone
Vous pouvez composer un numéro à partir de l'écran d'accueil. Appuyez simplement sur le bouton correspondant au premier chiffre du numéro. Vous serez redirigé vers l'écran de numérotation où vous pourrez saisir le reste du numéro. Appuyez sur * pour supprimer le dernier chiffre entré ou sur "retour" (la touche de fonction gauche) pour revenir à l'écran d'accueil. En appuyant sur # une ou plusieurs fois de suite, vous pouvez saisir #, * ou. Pour appeler le numéro, appuyez sur la touche de fonction droite ("appeler").

Utilisation du répertoire téléphonique (liste de contacts)
À partir de l'écran d'accueil, appuyez sur la flèche vers le bas (la partie inférieure du groupe de quatre boutons juste en dessous de l'écran) pour accéder au répertoire téléphonique. Utilisez les flèches vers le bas et vers le haut pour naviguer jusqu'à l'entrée souhaitée. Appuyez sur la touche de fonction droite ("ok") pour entrer dans un menu à partir duquel vous pouvez appeler ce contact, envoyer un SMS à ce contact, ajouter une nouvelle entrée au carnet d'adresses, ou modifier ou supprimer le contact.

Ajout d'un contact
Pour ajouter un contact, entrez d'abord dans la liste des contacts en appuyant sur la flèche vers le bas depuis l'écran d'accueil. Appuyez ensuite sur le bouton droit pour entrer dans le menu des contacts ("appeler", "texte", "ajouter une entrée", etc.); faites défiler (en utilisant les boutons haut et bas) jusqu'à l'élément de menu "ajouter une entrée" et appuyez sur le bouton droit. Vous pouvez maintenant entrer le nom du contact à l'aide du clavier (2 est "abc", 3 est "def", etc.; 1 est un espace, * est un retour arrière et # est un décalage). Une fois que vous avez entré le nom du contact, appuyez sur la flèche vers le bas pour accéder au champ de saisie du numéro de téléphone du contact. (Vous pouvez appuyer sur la flèche vers le haut pour revenir au champ de saisie du nom du contact.) Entrez le numéro du contact à l'aide du clavier (* est à nouveau un retour arrière, mais # fait maintenant alterner entre #, * et). Lorsque vous avez entré le nom et le numéro de téléphone, appuyez sur le bouton droit pour enregistrer le contact (ou sur le bouton gauche pour annuler).

Appeler un contact
Pour appeler un contact dans votre liste de contacts, faites défiler jusqu'à ce contact, appuyez sur le bouton droit pour afficher le menu des contacts ("appeler", "texte, etc.), puis appuyez à nouveau sur le bouton droit pour appeler. un contact, faites défiler jusqu'à son entrée dans votre liste de contacts et appuyez sur le bouton droit pour afficher le menu des contacts. Faites défiler vers le bas jusqu'à "texte" et appuyez sur le bouton droit. Vous pouvez maintenant saisir votre message à l'aide du clavier. (Comme pour saisir un le nom du contact, 2 est "abc", 3 est "def", etc .; 1 est un espace, * est un retour arrière et # est un décalage.) Appuyez sur le bouton droit pour envoyer le texte (ou sur le bouton gauche pour annuler).

Dépannage
Si vous trouvez un autre composant (par exemple l'écran, le haut-parleur, le microphone ou le buzzer) qui ne fonctionne pas correctement, vérifiez:

• Le composant est-il correctement soudé?
• Les composants connectés (par exemple les pieds correspondants du microcontrôleur ou du module GSM) sont-ils correctement soudés?

Étape 6: Découpe au laser et assemblage du boîtier.

Vous pouvez créer une enceinte simple mais fonctionnelle à partir de contreplaqué et de placage découpés au laser, avec quelques petites vis (voir les matériaux ci-dessus):

• Avant de couper le boîtier, vérifiez que les fichiers du boîtier correspondent à la carte de circuit imprimé. En particulier, j'ai apporté de nombreux ajustements à la taille et à l'emplacement des trous de vis, alors vérifiez qu'ils sont au même endroit sur le PCB et le boîtier. (Notez que les trous dans la lime de placage inférieure doivent être plus grands que les autres, c'est pour accueillir l'écrou, en l'enfonçant légèrement.)
• Si vous avez soudé des broches sur l'en-tête du FAI, vous devrez découper un espace pour elles dans la pièce supérieure de contreplaqué. Modifiez DIY-Cellphone-Top en conséquence.
• Découpez au laser le contreplaqué (1/4 "/ 6 mm) à l'aide des fichiers DIY-Cellphone-Top et DIY-Cellphone-Bottom dans le dossier Case / du répertoire damellis / cellphone2hw sur GitHub. Les fichiers SVG ont été créés dans Inkscape, puis exporté vers hpgl pour l'importation dans CorelDraw.
• Découpez le placage au laser à l'aide des fichiers DIY-Cellphone-Top-Veneer et DIY-Cellphone-Bottom-Veneer. Coupez le placage avec la face avant en bois vers le haut (face arrière adhésive vers le bas).
• Retirez le support adhésif de la pièce de placage supérieure et collez-la sur la face extérieure de la pièce de contreplaqué supérieure. Répétez avec le dos, en fixant à nouveau le placage à la face externe du contreplaqué.
• Il y a un peu d'espace vide entre le haut de chaque bouton et le placage. Vous devrez peut-être coller de petites entretoises à l'arrière de la pièce supérieure de placage, une pour chaque bouton (au milieu de chaque découpe rectangulaire de flexion dans le placage). De cette façon, vous n'avez pas besoin d'appuyer autant sur le placage pour appuyer sur le bouton.
• Glissez les pièces supérieure et inférieure du boîtier sur la carte de circuit imprimé. Vous devrez insérer le fil de la batterie entre le module GSM et le connecteur de la batterie, en le pliant en deux. Les pièces de contreplaqué doivent reposer à plat contre le circuit imprimé.
• Insérez les six vis et vissez-les sur les écrous.