בניית עצמי PSLab: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

יום עמוס במעבדת האלקטרוניקה אה?

האם אי פעם היו לך בעיות במעגלים שלך? כדי לאתר באגים ידעת שאתה רוצה מטר רב או אוסצילוסקופ או מחולל גל או מקור כוח חיצוני מדויק או אמור מנתח לוגי. אבל זה פרויקט תחביב ואתה לא רוצה להוציא מאות דולרים על כלים יקרים כאלה. שלא לדבר על כל הסט לעיל לוקח הרבה מקום לשמור. אתה עשוי בסופו של דבר להגיע למספר מטרים בשווי 20-30 דולר, אבל זה לא ממש עושה עבודה טובה באיתור המעגל.

מה אם אני אומר, יש מכשיר חומרה בעל קוד פתוח המספק את כל אותן הפונקציות של אוסצילוסקופ, רב-מטר, מנתח לוגי, מחולל גל ומקור כוח וזה לא יעלה לך מאות דולרים ולא הולך לקחת שולחן שלם למלא. זהו מכשיר PSLab של ארגון קוד פתוח של FOSSASIA. אתה יכול למצוא את האתר הרשמי בכתובת https://pslab.io/ ואת מאגרי הקוד הפתוח מהקישורים הבאים;

• סכמטי חומרה:
• קושחת MPLab:
• אפליקציית שולחן עבודה:
• אפליקציית אנדרואיד:
• ספריות פייתון:

אני שומר על מאגרי החומרה והקושחה ואם יש לך שאלות כלשהן בעת השימוש במכשיר או כל דבר אחר הקשור אליו, אל תהסס לשאול אותי.

מה PSLab נותן לנו?

למכשיר קומפקטי זה בעל גורם הצורה של Arduino Mega יש המון תכונות. לפני שנתחיל, הוא מיוצר בגורם צורה מגה, כך שתוכל להכניס אותו למעטפת Arduino מגה מהודרת שלך ללא כל בעיה. עכשיו בואו נסתכל על המפרט (שחולץ ממאגר החומרה המקורי);

• אוסצילוסקופ בעל 4 ערוצים עד 2MSPS. תוכנות שלבי הגברה לבחירה
• מד מתח 12 ביט עם רווח לתכנות. הקלט נע בין +/- 10 mV ל- +/- 16 וולט
• 3x 12 ביט מקורות מתח הניתנים לתכנות +/- 3.3 V, +/- 5 V, 0-3 V
• מקור זרם לתכנות של 12 סיביות. 0-3.3 mA
• 4 ערוצים, 4 מגה-הרץ, מנתח לוגי
• 2 גנרטורים של גל סינוס/משולש. 5 Hz עד 5 KHz. בקרת משרעת ידנית עבור SI1
• 4 גנרטורים PWM. רזולוציית 15 nS. עד 8 מגה -הרץ
• מדידת קיבול. טווח pF עד uF
• אוטובוסי נתונים I2C, SPI, UART עבור מודולי Accel/gyros/לחות/טמפרטורה

כעת, כאשר אנו יודעים מהו מכשיר זה, בואו נראה כיצד נוכל לבנות מכשיר כזה.

שלב 1: נתחיל עם התרשימים

חומרת קוד פתוח משתלבת עם תוכנת קוד פתוח:)

פרויקט זה הינו בפורמטים פתוחים היכן שניתן. יש לכך יתרונות רבים. כל אחד יכול להתקין את התוכנה בחינם ולנסות. לא לכולם יש כוח פיננסי לרכוש תוכנות קנייניות כך שזה עדיין מאפשר לבצע את העבודה. אז הסכימות נעשו עם KiCAD. אתה חופשי להשתמש בכל תוכנה שאתה אוהב; פשוט תעשה את החיבורים כמו שצריך. מאגר GitHub מכיל את כל קבצי המקור לסכימות בכתובת https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… ואם אתה מתכוון ללכת עם KiCAD, נוכל מיד לשכפל את המאגר ולקבל את המקור לעצמנו על ידי הקלדת הפקודה הבאה בחלון מסוף לינוקס.

שיבוט $ git

או אם אינך מכיר פקודות מסוף, פשוט הדבק את הקישור הזה בדפדפן והוא יוריד את קובץ ה- zip המכיל את כל המשאבים. ניתן למצוא את גרסת ה- PDF של קבצים סכמטיים להלן.

הסכימה עשויה להיראות מעט מסובכת מכיוון שהיא מכילה הרבה ICs, נגדים וקבלים. אני אדריך אותך במה שיש כאן.

במרכז העמוד הראשון, הוא מכיל בקר מיקרו PIC. זהו המוח של המכשיר. הוא מחובר עם כמה אופאמפרס, קריסטל וכמה נגדים וקבלים לחוש אותות חשמליים מסיכות קלט/פלט. החיבור עם מחשב או טלפון נייד מתבצע דרך גשר UART שהוא MCP2200 IC. יש לו גם פתח פריצה לשבב ESP8266-12E בחלק האחורי של המכשיר. לתרשימים יהיה גם כפול מתח ומחשבי IC ממיר מתח מכיוון שהמכשיר יכול לתמוך בערוצי אוסצילוסקופ שיכולים לעלות עד +/- 16 V

לאחר סיום הסכימה, השלב הבא הוא בניית ה- PCB האמיתי …

שלב 2: המרת הסכימה לפריסה

בסדר כן, זה בלגן נכון? הסיבה לכך היא שמאות רכיבים קטנים ממוקמים בלוח קטן, במיוחד בצד אחד של לוח קטן בגודל Arduino Mega. לוח זה הינו בעל ארבע שכבות. שכבות רבות אלה שימשו לתקינות מסלול טובה יותר.

מידות הלוח יהיו מדויקות כמו Arduino Mega וסיכות הסיכות ממוקמות באותם מקומות שבהם למגה יש סיכות. באמצע, יש כותרות סיכה לחיבור המתכנת ומודול בלוטות '. יש ארבע נקודות בדיקה למעלה וארבע מלמטה כדי לבדוק אם רמות האות הנכונות מגיעות לחיבורים הנכונים.

לאחר שכל טביעות הרגל מיובאות הדבר הראשון הוא למקם את בקר הבקרה במרכז. לאחר מכן הנח את הנגדים והקבלים המחוברים ישירות עם בקר מיקרו סביב ה- IC הראשי ולאחר מכן התקדם עד שהרכיב האחרון יגיע. עדיף ניתוב גס לפני הניתוב בפועל. כאן השקעתי יותר זמן בסידור מסודר של הרכיבים במרווח נכון.

כשלב הבא בואו נסתכל על כתב החומרים החשוב ביותר..

שלב 3: הזמנת ה- PCB ושטר החומרים

צירפתי את כתב החומרים. הוא בעצם מכיל את התוכן הבא;

1. PIC24EP256GP204 - מיקרו -בקר
2. MCP2200 - גשר UART
3. TL082 - מגברי אופ
4. LM324 - מגברי אופ
5. MCP6S21 - OpAmp מבוקר רווח
6. MCP4728 - ממיר דיגיטלי לאנלוגי
7. TC1240A - מהפך מתח
8. TL7660 - כפיל מתח
9. נגדים, קבלים ומשרנים בגודל 0603
10. גבישי SMD 12MHz

בעת ביצוע הזמנת ה- PCB, ודא שיש לך את ההגדרות הבאות

• מידות: 55 מ"מ על 99 מ"מ
• שכבות: 4
• חומר: FR4
• עובי: 1.6 מ"מ
• מרווח מסלול מינימלי: 6mil
• גודל חור מינימלי: 0.3 מ"מ

שלב 4: נתחיל באסיפה

כאשר ה- PCB מוכן והרכיבים הגיעו, אנו יכולים להתחיל בהרכבה. למטרה זו מוטב לנו שבלונה כך שהתהליך יהיה קל יותר. ראשית, הניחו את השבלונה מיושרת עם רפידות והחילו את הדבק הלחמה. לאחר מכן התחל להציב רכיבים. הסרטון כאן מציג גרסה שחלפה על ידי זמן הצבת רכיבים.

לאחר הצבת כל רכיב, הזרמו מחדש את הלחמתו באמצעות תחנת עיבוד מחדש של SMD. הקפד לא לחמם את הלוח יותר מדי מכיוון שהרכיבים עלולים להיכשל לנוכח חום עז. כמו כן אל תעצור ותעשה פעמים רבות. בצע את זה בסחיטה אחת כמתן לרכיבים להתקרר ואז החימום לא יכשל בשלמות המבנית של הרכיבים ושל הלוח עצמו.

שלב 5: העלה את הקושחה

לאחר השלמת ההרכבה, השלב הבא הוא צריבת הקושחה על בקר הבקרה. לשם כך, אנו צריכים;

• מתכנת PICKit3 - להעלאת הקושחה
• חוטי מגשר זכר לזכר x 6 - לחיבור המתכנת עם מכשיר PSLab
• כבל מסוג USB Mini B - לחיבור מתכנת עם מחשב
• כבל מסוג USB Micro B - לחיבור והפעלת PSLab באמצעות מחשב

הקושחה מפותחת באמצעות MPLab IDE. השלב הראשון הוא לחבר את מתכנת PICKit3 לכותרת התכנות PSLab. יישר את סיכת MCLR הן במתכנת והן במכשיר ושאר הפינים יוצבו כהלכה.

המתכנת עצמו אינו יכול להפעיל את מכשיר ה- PSLab מכיוון שהוא אינו יכול לספק כוח רב. אז עלינו להפעיל את התקן PSLab באמצעות מקור חיצוני. חבר את התקן PSLab למחשב באמצעות כבל מסוג Micro B ולאחר מכן חבר את המתכנת לאותו מחשב.

פתח את MPLab IDE ולחץ על "צור ותכנת התקן" מסרגל התפריטים. זה יפתח חלון לבחירת מתכנת. בחר "PICKit3" מהתפריט ולחץ על אישור. הוא יתחיל לשרוף את הקושחה למכשיר. היזהר מהודעות שהודפסו במסוף. הוא יגיד שהוא מזהה את PIC24EP256GP204 ולבסוף התכנות הושלם.

שלב 6: הפעל אותו ומוכן לדרך

אם הקושחה נשרפת כהלכה, נורית הצבע הירוק תדלק מה שמצביע על מחזור אתחול מוצלח. כעת אנו מוכנים להשתמש במכשיר PSLab לביצוע כל מיני בדיקות מעגלים אלקטרוניים, ביצוע ניסויים וכו '.

התמונות מראות כיצד נראית אפליקציית שולחן העבודה ואפליקציית Android.