Izgradnja sebe PSLab: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Radan dan u laboratoriju za elektroniku, a?

Jeste li ikada imali problema sa svojim strujnim krugovima? Za otklanjanje pogrešaka znali ste da želite višemetarski ili osciloskop ili generator valova ili vanjski precizni izvor napajanja ili recimo logički analizator. Ali to je hobi projekt i ne želite potrošiti stotine dolara na takve skupe alate. Da ne govorimo o cijelom gore navedenom skupu potrebno je puno prostora za čuvanje. Možda ćete dobiti multimetar vrijedan 20-30 dolara, ali to ne čini baš dobar posao otklanjanjem pogrešaka u krugu.

Što ako kažem, postoji hardverski uređaj otvorenog koda koji pruža sve one funkcije osciloskopa, višemetara, logičkog analizatora, generatora valova i izvora napajanja, a to vas neće koštati stotine dolara i neće vas koštati da zauzme cijelu tablicu za popunjavanje. To je uređaj PSLab otvorene izvorne organizacije FOSSASIA. Službenu web stranicu možete pronaći na https://pslab.io/ i spremišta otvorenog koda sa sljedećih veza;

• Sheme hardvera:
• MPLab Firmware:
• Desktop aplikacija:
• Android aplikacija:
• Knjižnice Python:

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

Što nam pruža PSLab?

Ovaj kompaktni uređaj s faktorom oblika Arduino Mega ima hrpu značajki. Prije nego što počnemo, napravljen je u Mega faktoru 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 s programabilnim pojačanjem. Ulazni rasponi od +/- 10 mV do +/- 16 V
• 3x 12-bitni programibilni izvori napona +/- 3,3 V, +/- 5 V, 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 raspon
• Sabirnice podataka I2C, SPI, UART za module Accel/žiroskopi/vlaga/temperatura

Sada kada znamo što je ovaj uređaj, da vidimo kako ga možemo izgraditi.

Korak 1: Počnimo sa shemama

Otvoreni izvorni hardver ide uz softver otvorenog koda:)

Ovaj je projekt 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 kupnju vlasničkog softvera pa to omogućuje da se posao ipak obavi. Dakle, sheme su napravljene s 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…. Ako ćete ići s KiCAD-om, možemo odmah klonirati spremište i imati izvor sebi upisivanjem sljedeće naredbe u prozor terminala Linux.

klon $ git

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 nalazi se u nastavku.

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

U središtu 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 s računalom ili mobilnim telefonom vrši se putem UART mosta koji je MCP2200 IC. Na stražnjoj strani uređaja također ima otvor za otvaranje za čip ESP8266-12E. 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

OK da, ovo je nered zar ne? To je zato što su stotine malih komponenti smještene u malu ploču, točnije s jedne strane male ploče veličine Arduino Mega. Ova ploča je četveroslojna. Ovoliko slojeva korišteno je 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 dolaze li ispravne razine signala na ispravne veze.

Nakon što se svi tragovi uvezu, prvo je potrebno mikrokontroler postaviti u središte. Zatim postavite otpornike i kondenzatore koji su izravno spojeni mikrokontrolerom oko glavnog IC-a, a zatim napredujte dok se ne postavi posljednja komponenta. Bolje je imati grubo usmjeravanje prije stvarnog 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 induktori veličine 0603
10. SMD kristali od 12 MHz

Prilikom naručivanja PCB -a, provjerite sljedeće postavke

• Dimenzije: 55 x 99 mm
• Slojevi: 4
• Materijal: FR4
• Debljina: 1,6 mm
• Minimalni razmak između kolosijeka: 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 matricu kako bi proces bio lakši. Prvo postavite matricu poravnatu 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 stanice za preradu. Pazite da ploču ne zagrijavate previše jer bi komponente mogle otkazati zbog velike topline. Također nemojte stati i činiti mnogo puta. Učinite to jednim potezom jer puštanje komponenti da se ohlade, a zatim zagrijavanje neće uspjeti u strukturalnom integritetu komponenti i samog PCB -a.

5. korak: prenesite firmver

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

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

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

Sam programer ne može uključiti PSLab uređaj jer ne može pružiti mnogo energije. Stoga moramo uključiti PSLab uređaj pomoću vanjskog izvora. Spojite PSLab uređaj na računalo pomoću kabela tipa B, a zatim spojite programator na isto računalo.

Otvorite MPLab IDE i na traci izbornika kliknite "Napravi i programiraj uređaj". Otvorit će se prozor za odabir programera. Odaberite "PICKit3" s izbornika i pritisnite OK. Počet će snimati firmver na uređaj. Pazite na poruke koje se ispisuju 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 zelene boje 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 računala i aplikacija za Android.