Izgradnja sebe za PSLab: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Zauzet dan u laboratoriji za elektroniku, a?

Jeste li ikada imali problema sa strujnim krugovima? Za otklanjanje grešaka znali ste da želite višemetraški ili osciloskop ili generator valova ili vanjski precizni izvor napajanja ili recite logički analizator. Ali to je hobi projekt i ne želite potrošiti stotine dolara na takve skupe alate. Da ne spominjemo, cijeli gornji set oduzima puno prostora za čuvanje. Možda ćete imati multimetar vrijedan 20-30 dolara, ali to ne čini baš dobar posao otklanjanjem grešaka u krugu.

Što ako kažem, postoji hardverski uređaj otvorenog koda koji pruža sve te funkcije osciloskopa, višemetara, logičkog analizatora, generatora valova i izvora napajanja i neće vas koštati stotine dolara i neće vas koštati da popuni čitavu tabelu. To je uređaj PSLab otvorene organizacije FOSSASIA. Službenu web stranicu možete pronaći na https://pslab.io/ i spremišta otvorenog koda sa sljedećih veza;

• Sheme hardvera:
• MPLab firmver:
• Desktop aplikacija:
• Android aplikacija:
• Python biblioteke:

Održavam skladišta hardvera i firmvera i ako imate bilo kakvih pitanja dok koristite uređaj ili bilo koje druge povezane stvari, slobodno me pitajte.

Šta nam pruža PSLab?

Ovaj kompaktni uređaj s faktorima u obliku Arduino Mege ima gomilu funkcija. Prije nego što počnemo, napravljen je u Mega formatu tako da ga možete bez problema staviti u svoje elegantno Arduino Mega kućište. Pogledajmo sada specifikacije (izvučene iz originalnog skladišta hardvera);

• 4-kanalni osciloskop do 2MSPS. Softverski odabir stupnjeva pojačanja
• 12-bitni voltmetar sa programabilnim pojačanjem. Ulazni rasponi od +/- 10 mV do +/- 16 V
• 3x 12-bitni programibilni izvori napona +/- 3.3 V, +/- 5V, 0-3 V
• 12-bitni programabilni izvor struje. 0-3,3 mA
• 4-kanalni, 4 MHz, logički analizator
• 2x generator sinusnih/trokutastih valova. 5 Hz do 5 KHz. Ručna kontrola amplitude za SI1
• 4x PWM generatori. Rezolucija 15 nS. Do 8 MHz
• Mjerenje kapaciteta. pF do uF opseg
• Sabirnice podataka I2C, SPI, UART za module Accel/giros/vlažnost/temperatura

Sada kada znamo koji je to uređaj, da vidimo kako ga možemo izgraditi.

Korak 1: Počnimo sa shemama

Otvoreni izvorni hardver ide uz softver otvorenog koda:)

Ovaj projekat je u otvorenim formatima gdje god je to moguće. Ovo ima mnoge prednosti. Svatko može besplatno instalirati softver i isprobati ga. Nemaju svi financijske snage za kupovinu vlasničkog softvera, pa to omogućava da se posao ipak obavi. Dakle, sheme su napravljene sa KiCAD -om. Možete koristiti bilo koji softver koji vam se sviđa; samo uspostavite ispravne veze. Spremište GitHub sadrži sve izvorne datoteke za sheme na https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… i ako ćete ići s KiCAD-om, možemo odmah klonirati spremište i imati izvor sebi upisivanjem sljedeće naredbe u prozor terminala Linux.

$ git klon

Ili, ako niste upoznati s naredbama konzole, samo zalijepite ovu vezu u preglednik i ona će preuzeti zip datoteku koja sadrži sve resurse. PDF verzija shematskih datoteka možete pronaći ispod.

Shema može izgledati pomalo komplicirano jer sadrži puno IC -ova, otpornika i kondenzatora. Provest ću vas kroz ono što je ovdje.

U sredini prve stranice sadrži PIC mikrokontroler. To je mozak uređaja. Povezan je s nekoliko OpAmp, Crystal i nekoliko otpornika i kondenzatora za osjet električnih signala s I/O pinova. Povezivanje sa računarom ili mobilnim telefonom vrši se putem UART mosta koji je MCP2200 IC. Takođe ima otvor za probijanje za čip ESP8266-12E na zadnjoj strani uređaja. Sheme će također imati udvostručivač napona i IC pretvarač napona jer uređaj može podržati kanale osciloskopa koji mogu ići do +/- 16 V

Nakon što je shema gotova, sljedeći korak je izgradnja pravog PCB -a …

Korak 2: Pretvaranje sheme u izgled

U redu, ovo je nered, zar ne? To je zato što su stotine malih komponenti smještene u malu ploču, konkretno s jedne strane male ploče veličine Arduino Mega. Ova ploča je četveroslojna. Ovoliko slojeva je korišteno za bolji integritet kolosijeka.

Dimenzije ploče moraju biti točne kao Arduino Mega, a zaglavlja iglica postavljena su na istim mjestima gdje Mega ima svoje igle. U sredini se nalaze pin zaglavlja za povezivanje programatora i Bluetooth modula. Četiri ispitne točke na vrhu i četiri na dnu provjeravaju da li ispravni nivoi signala dolaze do ispravnih veza.

Nakon što se svi tragovi uvezu, prvo je potrebno mikrokontroler postaviti u središte. Zatim postavite otpornike i kondenzatore koji su direktno povezani mikrokontrolerom oko glavnog IC-a, a zatim napredujte dok se ne postavi posljednja komponenta. Bolje je imati grubo usmjeravanje prije samog usmjeravanja. Ovdje sam uložio više vremena u uredno raspoređivanje komponenti s pravilnim razmakom.

Kao sljedeći korak, pogledajmo najvažniji materijal.

Korak 3: Naručivanje PCB -a i Bill of Materials

Priložio sam materijal. U osnovi sadrži sljedeće sadržaje;

1. PIC24EP256GP204 - Mikrokontroler
2. MCP2200 - UART most
3. TL082 - OpAmps
4. LM324 - OpAmps
5. MCP6S21 - OpAmp kontroliran pojačanjem
6. MCP4728 - Digitalno -analogni pretvarač
7. TC1240A - Pretvarač napona
8. TL7660 - Udvostručivač napona
9. Otpornici, kondenzatori i prigušnici veličine 0603
10. SMD kristali 12MHz

Prilikom naručivanja PCB -a vodite računa o sljedećim postavkama

• Dimenzije: 55 mm x 99 mm
• Slojevi: 4
• Materijal: FR4
• Debljina: 1,6 mm
• Minimalni razmak između staza: 6mil
• Minimalna veličina rupe: 0,3 mm

Korak 4: Počnimo sa montažom

Kad je tiskana ploča spremna i komponente su stigle, možemo početi s montažom. U tu svrhu bolje je imati šablone kako bi proces bio lakši. Prvo postavite šablon poravnat s jastučićima i nanesite pastu za lemljenje. Zatim počnite postavljati komponente. Videozapis prikazuje vremensku verziju postavljanja komponenti.

Nakon što se svaka komponenta postavi, ponovno je lemite pomoću SMD prerađivačke stanice. Pazite da ne zagrijavate ploču previše jer bi komponente mogle otkazati zbog jake vrućine. Takođe nemojte stati i činiti mnogo puta. Učinite to jednim potezom jer puštanjem komponenti da se ohlade, a zatim zagrijavanjem neće doći do narušavanja strukturnog integriteta komponenti i same PCB -a.

Korak 5: Otpremite firmver

Nakon što je montaža završena, sljedeći korak je snimanje firmvera na mikrokontroler. Za ovo nam je potrebno;

• PICKit3 programator - Za učitavanje firmvera
• Žice kratkospojnika muški na muški x 6 - Za povezivanje programatora sa PSLab uređajem
• USB kabl tipa Mini B - za povezivanje programatora sa računarom
• USB kabel tipa Micro B - Za povezivanje i napajanje PSLab -a s računalom

Firmver je razvijen pomoću MPLab IDE -a. Prvi korak je povezivanje programatora PICKit3 sa programskim zaglavljem PSLab. Poravnajte MCLR pin u programatoru i uređaju, a ostatak pinova će biti pravilno postavljeni.

Sam programer ne može uključiti PSLab uređaj jer ne može pružiti mnogo energije. Zato moramo uključiti PSLab uređaj pomoću vanjskog izvora. Povežite PSLab uređaj sa računarom pomoću kabla tipa B B, a zatim povežite programator sa istim računarom.

Otvorite MPLab IDE i kliknite na "Napravi i programiraj uređaj" na traci s izbornicima. Otvorit će se prozor za odabir programera. Odaberite "PICKit3" iz menija i pritisnite OK. On će početi snimati firmver na uređaj. Pazite na poruke koje se štampaju na konzoli. Reći će da otkriva PIC24EP256GP204 i konačno je programiranje dovršeno.

Korak 6: Uključite ga i spremni ste za rad

Ako firmver pravilno gori, LED lampica u zelenoj boji će zasvijetliti što ukazuje na uspješan ciklus pokretanja. Sada smo spremni koristiti PSLab uređaj za obavljanje svih vrsta ispitivanja elektroničkih kola, izvođenje eksperimenata itd.

Slike prikazuju kako izgleda aplikacija za računare i aplikacija za Android.