Ndërtimi i vetes një PSLab: 6 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Ditë e zënë në laboratorin e elektronikës, apo jo?

A keni pasur ndonjëherë ndonjë problem me qarqet tuaja? Për të korrigjuar gabimin, e dinit që dëshironi një shumë metër ose një oshiloskop ose një gjenerator valësh ose një burim të jashtëm të saktë të energjisë ose të thoni një analizues logjik. Por është një projekt hobi dhe ju nuk doni të shpenzoni qindra dollarë për mjete të shtrenjta si ai. Për të mos përmendur të gjithë grupin e mësipërm kërkon shumë hapësirë për tu mbajtur. Ju mund të përfundoni me një vlerë 20-30 dollarë shumë metra, por nuk po bën një punë të mirë duke korrigjuar qarkun.

Po sikur të them, ekziston një pajisje harduerike me burim të hapur që siguron të gjitha ato funksionalitete të një oshiloskopi, një shumë metër, një analizues logjik, një gjenerator valësh dhe një burim energjie dhe nuk do t'ju kushtojë qindra dollarë dhe nuk shkoni për të marrë një tryezë të tërë për ta mbushur. Deviceshtë pajisja PSLab nga organizata me burim të hapur FOSSASIA. Mund të gjeni faqen zyrtare të internetit në https://pslab.io/ dhe depot me burim të hapur nga lidhjet e mëposhtme;

• Skemat e harduerit:
• Firmware MPLab:
• Aplikacioni për desktop:
• Aplikacioni Android:
• Bibliotekat Python:

Unë mbaj depot e harduerit dhe firmware -it dhe nëse keni ndonjë pyetje gjatë përdorimit të pajisjes ose ndonjë gjë tjetër të ngjashme, mos ngurroni të më pyesni.

Çfarë na jep PSLab?

Kjo pajisje kompakte me faktorin e formës së një Arduino Mega ka shumë karakteristika. Para se të fillojmë, është bërë në faktorin e formës Mega, në mënyrë që ta vendosni këtë në shtresën tuaj të zbukuruar Arduino Mega pa asnjë problem. Tani le të hedhim një vështrim në specifikimet (të nxjerra nga depoja e harduerit origjinal);

• Oskiloskop 4-kanalësh deri në 2MSPS. Fazat e amplifikimit të zgjedhura nga softueri
• Voltmetër 12-bit me fitim të programueshëm. Hyrja varion nga +/- 10 mV në +/- 16 V
• 3x 12-bit Burime të programueshme të tensionit +/- 3.3 V, +/- 5V, 0-3 V
• Burim aktual i programueshëm 12-bitësh. 0-3.3 mA
• Analizues logjik me 4 kanale, 4 MHz
• 2x Gjeneratorë të valëve sinus/trekëndore. 5 Hz në 5 KHz. Kontrolli manual i amplitudës për SI1
• 4x gjeneratorë PWM. Rezolucioni 15 nS. Deri në 8 MHz
• Matja e Kapacitetit. varg pF në uF
• Autobusët e të dhënave I2C, SPI, UART për modulet Accel/gyros/lagështia/temperatura

Tani që e dimë se çfarë është kjo pajisje, le të shohim se si mund ta ndërtojmë një..

Hapi 1: Le të Fillojmë Me Skemat

Pajisjet kompjuterike me burim të hapur shkojnë me softuer me burim të hapur:)

Ky projekt është në format të hapur aty ku është e mundur. Kjo ka shumë përparësi. Çdokush mund ta instalojë softuerin falas dhe ta provojë. Jo të gjithë kanë një forcë financiare për të blerë softuer të pronarit, kështu që kjo bën të mundur që ende të përfundoni punën. Pra, skemat janë bërë me KiCAD. Ju jeni të lirë të përdorni çdo softuer që ju pëlqen; thjesht merrni lidhjet e duhura. Depoja GitHub përmban të gjithë skedarët burim për skematikë në https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… dhe nëse do të shkoni me KiCAD, ne mund të klonojmë menjëherë depon dhe të kemi burimin për veten duke shtypur komandën e mëposhtme në një dritare të terminalit Linux.

klon $ git

Ose nëse nuk jeni të njohur me komandat e tastierës, thjesht ngjiteni këtë lidhje në një shfletues dhe do të shkarkojë skedarin zip që përmban të gjitha burimet. Versioni PDF i skedarëve skematikë mund të gjendet më poshtë.

Skema mund të duket pak e komplikuar pasi përmban shumë IC, rezistorë dhe kondensatorë. Unë do t'ju tregoj se çfarë është këtu.

Në qendër të faqes së parë, ai përmban një mikrokontrollues PIC. Ky është truri i pajisjes. Shtë e lidhur me disa OpAmps, një Kristal dhe disa rezistorë dhe kondensatorë për të ndjerë sinjale elektrike nga kunjat e hyrjes/daljes. Lidhja me një kompjuter ose një telefon celular bëhet përmes një ure UART e cila është MCP2200 IC. Ai gjithashtu ka një hapje për një çip ESP8266-12E në pjesën e pasme të pajisjes. Skemat gjithashtu do të kenë një dyfishues të tensionit dhe një IC inverter të tensionit pasi pajisja mund të mbështesë kanale oshiloskopi që mund të shkojnë deri në +/- 16 V

Pasi skema është bërë, hapi tjetër është ndërtimi i PCB -së së vërtetë…

Hapi 2: Shndërrimi i skemës në një plan urbanistik

OK po, kjo është një rrëmujë, apo jo? Kjo është për shkak se qindra përbërës të vegjël janë vendosur në një tabelë të vogël, veçanërisht në njërën anë të një bordi të vogël të një madhësie të një Arduino Mega. Ky bord është një me katër shtresa. Kjo shumë shtresa u përdorën për të pasur integritet më të mirë të gjurmës.

Dimensionet e tabelës duhet të jenë të sakta pasi Arduino Mega dhe titujt e kunjave vendosen në të njëjtat vende ku Mega ka kunjat e saj. Në mes, ka tituj pin për të lidhur programuesin dhe një modul Bluetooth. Ka katër pika testimi në krye dhe katër në fund për të kontrolluar nëse nivelet e sakta të sinjalit po arrijnë në lidhjet e sakta.

Pasi të jenë importuar të gjitha gjurmët, gjëja e parë është të vendosni mikrokontrolluesin në qendër. Pastaj vendosni rezistorët dhe kondensatorët që janë të lidhur drejtpërdrejt me mikrokontrolluesin rreth IC kryesore dhe më pas përparoni derisa të vendoset komponenti i fundit. Bettershtë më mirë të kesh një rrugëzim të përafërt para rrugëzimit aktual. Këtu kam investuar më shumë kohë në rregullimin e rregullt të përbërësve me distancën e duhur.

Si hapi tjetër le të hedhim një vështrim në faturën më të rëndësishme të materialeve..

Hapi 3: Renditja e PCB dhe Faturës së Materialeve

Unë kam bashkangjitur faturën e materialeve. Ai në thelb përmban përmbajtjen e mëposhtme;

1. PIC24EP256GP204 - Mikrokontrollues
2. MCP2200 - ura UART
3. TL082 - OpAmps
4. LM324 - OpAmps
5. MCP6S21 - Fitoni OpAmp të kontrolluar
6. MCP4728 - Konvertues dixhital në analog
7. TC1240A - Inverter i tensionit
8. TL7660 - Dyfishues i tensionit
9. Rezistorë, kondensatorë dhe induktorë me madhësi 0603
10. Kristale SMD 12MHz

Kur vendosni porosinë PCB, sigurohuni që të keni cilësimet e mëposhtme

• Përmasat: 55mm x 99mm
• Shtresat: 4
• Materiali: FR4
• Trashësia: 1.6 mm
• Hapësira minimale e gjurmës: 6 mil
• Madhësia minimale e vrimës: 0.3mm

Hapi 4: Le të Fillojmë Me Kuvendin

Kur PCB të jetë gati dhe komponentët të kenë mbërritur, mund të fillojmë me montimin. Për këtë qëllim më mirë të kemi një klishe në mënyrë që procesi të jetë më i lehtë. Së pari, vendosni klishen të rreshtuar me jastëkë dhe aplikoni pastën e saldimit. Pastaj filloni të vendosni përbërës. Videoja këtu tregon një version të kalimit të kohës kur unë vendos komponentë.

Pasi të vendoset çdo komponent, bashkojeni përsëri duke përdorur një stacion punimi SMD. Sigurohuni që të mos e ngrohni tabelën shumë pasi përbërësit mund të dështojnë përballë nxehtësisë së fortë. Gjithashtu mos u ndalni dhe bëni shumë herë. Bëni atë me një spastrim pasi lejimi i komponentëve të ftohen dhe pastaj ngrohja do të dështojë integritetin strukturor të të dy përbërësve dhe vetë PCB -së.

Hapi 5: Ngarko Firmware

Pasi të përfundojë montimi, hapi tjetër është të digjni firmware-in në mikrokontrollues. Për këtë, ne kemi nevojë;

• Programues PICKit3 - Për të ngarkuar firmuerin
• Tela bluzë meshkuj në meshkuj x 6 - Për të lidhur programuesin me pajisjen PSLab
• Kabllo e tipit USB Mini B - Për të lidhur programuesin me kompjuterin
• Kabllo USB Micro B - Për të lidhur dhe fuqizuar PSLab me PC

Firmware është zhvilluar duke përdorur MPLab IDE. Hapi i parë është lidhja e programuesit PICKit3 me kokën e programimit PSLab. Rreshtoni kunjin MCLR si në programues ashtu edhe në pajisje dhe pjesa tjetër e kunjave do të vendosen në mënyrë korrekte.

Vetë programuesi nuk mund të fuqizojë pajisjen PSLab pasi nuk mund të sigurojë shumë energji. Pra, ne duhet të fuqizojmë pajisjen PSLab duke përdorur një burim të jashtëm. Lidhni pajisjen PSLab me një kompjuter duke përdorur kabllon e tipit Micro B dhe më pas lidhni programuesin me të njëjtin kompjuter.

Hapni MPLab IDE dhe klikoni në "Krijoni dhe programoni pajisjen" nga shiriti i menusë. Do të hapet një dritare për të zgjedhur një programues. Zgjidhni "PICKit3" nga menyja dhe shtypni OK. Do të fillojë të djegë firmware -in e pajisjes. Kini kujdes që mesazhet të shtypen në tastierë. Do të thotë se zbulon PIC24EP256GP204 dhe më në fund programimi është i plotë.

Hapi 6: Ndizeni dhe gati për të shkuar !

Nëse firmware djeg siç duhet, drita LED e gjelbër do të ndizet që tregon një cikël të suksesshëm të nisjes. Tani jemi gati të përdorim pajisjen PSLab për të bërë të gjitha llojet e testeve të qarkut elektronik, për të kryer eksperimente etj.

Imazhet tregojnë se si duket aplikacioni desktop dhe aplikacioni Android.