Ek bou 'n PSLab: 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Besige dag by die elektroniese laboratorium, nè?

Het u al ooit probleme met u stroombane gehad? Om te ontfout, het u geweet dat u 'n multi-meter of 'n ossilloskoop of 'n golfgenerator of 'n eksterne presiese kragbron wil hê, of 'n logiese analiseerder wil hê. Maar dit is 'n stokperdjieprojek en u wil nie honderde dollars spandeer op sulke duur gereedskap nie. Om nie te praat nie, die hele stel hierbo neem baie ruimte om te bewaar. U sal moontlik 'n multi-meter waarde van 20-30 dollar kry, maar dit is nie regtig goed om die kring te ontfout nie.

Wat as ek sê, daar is 'n open source hardeware-toestel wat al die funksies van 'n ossilloskoop, 'n multi-meter, 'n logiese ontleder, 'n golfgenerator en 'n kragbron bied, en dit gaan u nie honderde dollars kos nie om 'n hele tafel te neem om te vul. Dit is die PSLab -toestel deur FOSSASIA se open source organisasie. U kan die amptelike webwerf op https://pslab.io/ en die open source -bewaarplekke vind vanaf die volgende skakels;

• Hardeware skemas:
• MPLab-firmware:
• Desktop-app:
• Android-app:
• Python Libraries:

Ek onderhou die hardeware- en firmware -bewaarplekke, en as u enige vrae het oor die gebruik van die toestel of ander verwante items, kan u my dit gerus vra.

Wat gee PSLab ons?

Hierdie kompakte toestel met die vormfaktor van 'n Arduino Mega het baie funksies. Voordat ons begin, is dit vervaardig in Mega -vormfaktor, sodat u dit sonder probleme in u stylvolle Arduino Mega -omhulsel kan plaas. Kom ons kyk nou na die spesifikasies (onttrek uit die oorspronklike hardeware -bewaarplek);

• 4-kanaal tot 2MSPS ossilloskoop. Versterkingsfases wat deur sagteware gekies kan word
• 12-bis voltmeter met programmeerbare versterking. Inset wissel van +/- 10 mV tot +/- 16 V
• 3x 12-bits programmeerbare spanningsbronne +/- 3.3 V, +/- 5V, 0-3 V
• 12-bis programmeerbare huidige bron. 0-3,3 mA
• 4-kanaals, 4 MHz, logiese ontleder
• 2x sinus/driehoekige golfopwekkers. 5 Hz tot 5 KHz. Handmatige amplitude -beheer vir SI1
• 4x PWM kragopwekkers. 15 nS resolusie. Tot 8 MHz
• Kapasiteitsmeting. pF tot uF -reeks
• I2C, SPI, UART databusse vir Accel/gyros/humiditeit/temperatuur modules

Noudat ons weet wat hierdie toestel is, laat ons kyk hoe ons een kan bou..

Stap 1: Kom ons begin met die skemas

Open Source -hardeware pas by Open Source -sagteware:)

Hierdie projek is in oop formate waar moontlik. Dit hou baie voordele in. Almal kan die sagteware gratis installeer en probeer. Nie almal het 'n finansiële sterkte om eie sagteware te koop nie, so dit maak dit steeds moontlik om die werk te verrig. Die skemas is dus gemaak met KiCAD. U is vry om enige sagteware wat u wil, te gebruik; kry net die verbindings reg. Die GitHub-bewaarplek bevat al die bronlêers vir skemas op https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… en as u met KiCAD gaan, kan ons die bewaarplek onmiddellik kloon en die bron kry vir onsself deur die volgende opdrag in 'n Linux -terminale venster in te tik.

$ git kloon

Of as u nie die konsole -opdragte ken nie, plak hierdie skakel net in 'n blaaier en dit laai die zip -lêer met al die bronne af. Die PDF -weergawe van skematiese lêers kan hieronder gevind word.

Die skema kan 'n bietjie ingewikkeld lyk, aangesien dit baie IC's, weerstande en kapasitors bevat. Ek lei jou deur wat hierin is.

In die middel van die eerste bladsy bevat dit 'n PIC-mikrobeheerder. Dit is die brein van die toestel. Dit is verbind met verskeie OpAmps, 'n kristal en 'n paar weerstande en kapasitors om elektriese seine van I/O -penne te voel. Die verbinding met 'n rekenaar of 'n selfoon word gedoen via 'n UART -brug, MCP2200 IC. Dit het ook 'n uitbreekopening vir 'n ESP8266-12E-chip aan die agterkant van die toestel. Die skema bevat ook 'n spanningsverdubbelaar en 'n spanningsomvormer, aangesien die toestel ossilloskoopkanale kan ondersteun wat tot +/- 16 V kan styg

Sodra die skema klaar is, is die volgende stap om die regte PCB op te bou …

Stap 2: Skakel die skematiese om in 'n uitleg

OK ja, dit is 'n gemors reg? Dit is omdat honderde klein komponente in 'n klein bord geplaas word, spesifiek aan die een kant van 'n klein bord van 'n grootte van 'n Arduino Mega. Hierdie bord is 'n vierlaag. Hierdie baie lae is gebruik om 'n beter spoorintegriteit te hê.

Die afmetings van die bord is presies soos die Arduino Mega en die penkoppe op dieselfde plekke geplaas word waar die Mega sy penne het. In die middel is daar penkoppe om die programmeerder en 'n Bluetooth -module aan te sluit. Daar is vier toetspunte bo en vier aan die onderkant om te kyk of die korrekte seinvlakke by die korrekte verbindings kom.

Sodra al die voetspore ingevoer is, is die eerste plek om die mikrobeheerder in die middel te plaas. Plaas dan die weerstande en kapasitors wat direk met die mikrobeheerder verbind is rondom die hoof-IC en gaan dan deur totdat die laaste komponent plaasvind. Dit is beter om 'n rowwe routing te hê voor die werklike routing. Hier het ek meer tyd belê in die netjiese rangskikking van die komponente.

As die volgende stap, kyk ons na die belangrikste stuk materiaal.

Stap 3: Bestel die PCB en die materiaalbrief

Ek het die materiaalbrief aangeheg. Dit bevat basies die volgende inhoud;

1. PIC24EP256GP204 - Mikrokontroleerder
2. MCP2200 - UART -brug
3. TL082 - OpAmps
4. LM324 - OpAmps
5. MCP6S21 - Versterkte beheerde OpAmp
6. MCP4728 - Digitaal na analoog omskakelaar
7. TC1240A - Spanningsomvormer
8. TL7660 - Spanningsverdubbelaar
9. Weerstande, kapasitors en induktors in grootte 0603
10. 12MHz SMD -kristalle

As u die PCB -bestelling plaas, moet u die volgende instellings hê

• Afmetings: 55 x 99 mm
• Lae: 4
• Materiaal: FR4
• Dikte: 1,6 mm
• Minimum spoorafstand: 6mil
• Minimum gatgrootte: 0,3 mm

Stap 4: Kom ons begin met die vergadering

As die PCB gereed is en die komponente aangekom het, kan ons begin met die montering. Vir hierdie doel het ons beter 'n stensil, sodat die proses makliker is. Plaas eers die stensil wat in lyn is met die pads en pas die soldeerpasta toe. Begin dan om komponente te plaas. Die video hier toon 'n tydsverloopde weergawe van hoe ek komponente plaas.

Sodra elke komponent geplaas is, vloei dit weer met behulp van 'n SMD-herwerkstasie. Moenie die bord te veel verhit nie, aangesien die komponente kan misluk as gevolg van intense hitte. Moet ook nie baie keer stop en doen nie. Doen dit in een slag, aangesien die komponente koud word, en dan verhit dit die strukturele integriteit van beide die komponente en die PCB self.

Stap 5: Laai die firmware op

Sodra die montering voltooi is, is die volgende stap om die firmware op die mikrobeheerder te verbrand. Hiervoor het ons nodig;

• PICKit3 programmeerder - Om die firmware op te laai
• Manlike tot manlike draaddrade x 6 - Om die programmeerder met 'n PSLab -toestel te verbind
• USB Mini B -tipe kabel - Om programmeerder met 'n rekenaar te koppel
• USB Micro B -kabel - Om PSLab aan te sluit en aan te skakel met 'n rekenaar

Die firmware word ontwikkel met behulp van MPLab IDE. Die eerste stap is om die PICKit3 -programmeerder aan die PSLab -programmeerkop te koppel. Rig die MCLR -pen in beide die programmeerder en die toestel in, en die res van die penne sal reg geplaas word.

Die programmeerder self kan nie die PSLab -toestel aanskakel nie, aangesien dit nie veel krag kan verskaf nie. Ons moet dus die PSLab -toestel aanskakel met behulp van 'n eksterne bron. Koppel die PSLab -toestel aan 'n rekenaar met behulp van 'n mikro -B -kabel en koppel dan die programmeerder aan dieselfde rekenaar.

Maak MPLab IDE oop en klik op "Maak en programmeer toestel" in die menubalk. Dit sal 'n venster oopmaak om 'n programmeerder te kies. Kies "PICKit3" in die spyskaart en druk OK. Dit sal die firmware op die toestel begin brand. Pasop dat boodskappe op die konsole gedruk word. Dit sal sê dat dit die PIC24EP256GP204 opspoor en uiteindelik is die programmering voltooi.

Stap 6: Skakel dit in en maak gereed

As die firmware korrek brand, sal die groen kleur -LED brand, wat 'n suksesvolle opstartsiklus aandui. Nou is ons gereed om die PSLab -toestel te gebruik om allerhande elektroniese kringe te toets, eksperimente uit te voer, ens.

Die prente wys hoe die lessenaarprogram en die Android -app lyk.