PSLabin rakentaminen itselle: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Kiireinen päivä elektroniikkalaboratoriossa?

Onko sinulla koskaan ollut ongelmia piireissäsi? Virheenkorjausta varten tiesit haluavasi monimetrin tai oskilloskoopin tai aaltogeneraattorin tai ulkoisen tarkan virtalähteen tai sanoa logiikka-analysaattorin. Mutta se on harrastusprojekti, etkä halua käyttää satoja dollareita kalliisiin työkaluihin. Puhumattakaan siitä, että koko yllä oleva sarja vie paljon tilaa säilyttää. Saatat päätyä 20-30 dollarin arvoiseen monimetriin, mutta se ei todellakaan tee hyvää työtä piirin virheenkorjauksessa.

Entä jos sanon, että on olemassa avoimen lähdekoodin laitteisto, joka tarjoaa kaikki oskilloskoopin, monimetrin, logiikka-analysaattorin, aaltogeneraattorin ja virtalähteen toiminnot, eikä se maksa sinulle satoja dollareita ja menemättä ottaa koko pöytä täytettäväksi. Se on FOSSASIA -avoimen lähdekoodin organisaation PSLab -laite. Löydät virallisen verkkosivuston osoitteesta https://pslab.io/ ja avoimen lähdekoodin arkistot seuraavista linkeistä;

• Laitteistokaaviot:
• MPLab-laiteohjelmisto:
• Työpöytäsovellus:
• Android-sovellus:
• Python-kirjastot:

Ylläpidän laitteisto- ja laiteohjelmistovarastoja ja jos sinulla on kysyttävää laitteen tai muiden siihen liittyvien asioiden käytön aikana, kysy rohkeasti.

Mitä PSLab antaa meille?

Tämä kompakti laite, jonka muoto on Arduino Mega, sisältää monia ominaisuuksia. Ennen kuin aloitamme, se on valmistettu megamuodossa, joten voit laittaa sen hienoon Arduino Mega -koteloon ilman ongelmia. Katsotaanpa nyt teknisiä tietoja (uutettu alkuperäisestä laitteistovarastosta);

• 4-kanavainen jopa 2MSPS-oskilloskooppi. Ohjelmiston valittavissa olevat vahvistusvaiheet
• 12-bittinen volttimittari ohjelmoitavalla vahvistuksella. Tuloalue on +/- 10 mV-+/- 16 V
• 3x 12-bittinen ohjelmoitava jännitelähde +/- 3,3 V, +/- 5V, 0-3 V
• 12-bittinen ohjelmoitava virtalähde. 0-3,3 mA
• 4-kanavainen, 4 MHz, logiikka-analysaattori
• 2x sini-/kolmioaaltogeneraattorit. 5 Hz - 5 KHz. Manuaalinen amplitudin säätö SI1: lle
• 4x PWM -generaattorit. 15 nS resoluutio. Jopa 8 MHz
• Kapasitanssin mittaus. pF - uF -alue
• I2C-, SPI-, UART -tietoväylät Accel/gyros/kosteus/lämpötila -moduuleille

Nyt kun tiedämme, mikä tämä laite on, katsotaan kuinka voimme rakentaa sen.

Vaihe 1: Aloitetaan kaavioilla

Avoimen lähdekoodin laitteisto käy avoimen lähdekoodin ohjelmiston kanssa:)

Tämä projekti on avoimessa muodossa aina kun se on mahdollista. Tästä on monia etuja. Kuka tahansa voi asentaa ohjelmiston ilmaiseksi ja kokeilla. Kaikilla ei ole taloudellisia voimavaroja ostaa omaa ohjelmistoa, joten tämä mahdollistaa työn tekemisen edelleen. Joten kaaviot tehtiin KiCADilla. Voit vapaasti käyttää mitä tahansa haluamaasi ohjelmistoa; vain saada liitännät oikein. GitHub-arkisto sisältää kaikki kaavioiden lähdetiedostot osoitteessa https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… ja jos aiot käyttää KiCADia, voimme kloonata heti arkiston ja saada lähteen itsellemme kirjoittamalla seuraava komento Linux -pääteikkunaan.

$ git klooni

Tai jos et tunne konsolin komentoja, liitä tämä linkki selaimeen ja se lataa zip -tiedoston, joka sisältää kaikki resurssit. Kaavamaisten tiedostojen PDF -versio löytyy alta.

Kaavio voi näyttää hieman monimutkaiselta, koska se sisältää paljon IC: itä, vastuksia ja kondensaattoreita. Käyn läpi mitä täällä on.

Ensimmäisen sivun keskellä on PIC-mikro-ohjain. Se on laitteen aivot. Se on yhdistetty useisiin OpAmpeihin, kristalliin ja muutamaan vastukseen ja kondensaattoriin I/O -nastojen sähköisten signaalien havaitsemiseksi. Yhdistäminen tietokoneeseen tai matkapuhelimeen tapahtuu UART -sillan kautta, joka on MCP2200 IC. Siinä on myös aukko ESP8266-12E-sirulle laitteen takana. Kaaviossa on myös jännitteen kaksinkertaistin ja jännitteenmuuntimen IC, koska laite voi tukea oskilloskooppikanavia, jotka voivat nousta jopa +/- 16 V: iin

Kun kaavio on tehty, seuraava askel on rakentaa todellinen piirilevy…

Vaihe 2: Kaavion muuntaminen asetteluksi

OK kyllä, tämä on sotku eikö? Tämä johtuu siitä, että satoja pieniä komponentteja on sijoitettu pieneen levyyn, erityisesti Arduino Mega -kokoisen pienen levyn toiselle puolelle. Tämä levy on nelikerroksinen. Tätä paljon kerroksia käytettiin parempaan radan eheyteen.

Levyn mitat on täsmälleen sama kuin Arduino Mega ja tapit on sijoitettu samoihin paikkoihin, joissa Megalla on tapit. Keskellä on nastojen otsikot ohjelmoijan ja Bluetooth -moduulin yhdistämiseksi. Ylhäällä ja neljä alhaalla on neljä testipistettä, joilla tarkistetaan, ovatko oikeat signaalitasot oikeissa yhteyksissä.

Kun kaikki jalanjäljet on tuotu, on ensin asetettava mikro-ohjain keskelle. Aseta sitten vastukset ja kondensaattorit, jotka on kytketty suoraan mikro-ohjaimeen, pääpiirin ympärille ja etene sitten, kunnes viimeinen komponentti on paikallaan. On parempi olla karkea reititys ennen varsinaista reititystä. Tässä olen investoinut enemmän aikaa komponenttien siistiin järjestelyyn oikeilla etäisyyksillä.

Seuraavassa vaiheessa tarkastellaan tärkeintä materiaaliluetteloa.

Vaihe 3: Piirilevyn ja materiaaliluettelon tilaaminen

Olen liittänyt materiaaliluettelon. Se sisältää periaatteessa seuraavan sisällön;

1. PIC24EP256GP204 - Mikro -ohjain
2. MCP2200 - UART -silta
3. TL082 - OpAmps
4. LM324 - OpAmps
5. MCP6S21 - Vahvistusohjattu OpAmp
6. MCP4728 - Digitaalinen analogiamuunnin
7. TC1240A - Jännitteenmuuttaja
8. TL7660 - Jännitteen kaksinkertaistin
9. 0603 -kokoiset vastukset, kondensaattorit ja induktorit
10. 12 MHz: n SMD -kiteet

Varmista PCB -tilausta tehdessäsi seuraavat asetukset

• Mitat: 55 x 99 mm
• Kerrokset: 4
• Materiaali: FR4
• Paksuus: 1,6 mm
• Vähimmäiskiskoraja: 6mil
• Minimi reiän koko: 0,3 mm

Vaihe 4: Aloitetaan kokoonpanosta

Kun piirilevy on valmis ja komponentit ovat saapuneet, voimme aloittaa kokoonpanon. Tätä tarkoitusta varten meillä on parempi käyttää kaavainta, jotta prosessi on helpompaa. Aseta ensin kaavain tyynyjen kohdalle ja levitä juotospasta. Aloita sitten komponenttien sijoittaminen. Tässä videossa näkyy vanhentunut versio minusta komponenttien sijoittamisesta.

Kun jokainen komponentti on asetettu, juota se uudelleen käyttämällä SMD-työstöasemaa. Älä lämmitä levyä liikaa, koska osat voivat vioittua kovassa kuumuudessa. Älä myöskään lopeta ja tee monta kertaa. Suorita se yhdellä pyyhkäisyllä, kun annat komponenttien jäähtyä ja sitten kuumeneminen epäonnistuu sekä komponenttien että itse piirilevyn rakenteellisessa eheydessä.

Vaihe 5: Lataa laiteohjelmisto

Kun kokoonpano on valmis, seuraava vaihe on polttaa laiteohjelmisto mikro-ohjaimelle. Tätä varten tarvitsemme;

• PICKit3 -ohjelmoija - Laiteohjelmiston lataaminen
• Uros -uroshyppyjohdot x 6 - Ohjelmoijan liittäminen PSLab -laitteeseen
• USB Mini B -tyyppinen kaapeli - Ohjelmoijan liittämiseen tietokoneeseen
• USB Micro B -tyyppinen kaapeli - PSLabin liittämiseen ja käynnistämiseen tietokoneen kanssa

Laiteohjelmisto on kehitetty MPLab IDE: n avulla. Ensimmäinen askel on liittää PICKit3 -ohjelmoija PSLab -ohjelmointiotsikkoon. Kohdista MCLR -nasta sekä ohjelmoijaan että laitteeseen, ja loput nastat on asetettu oikein.

Ohjelmoija itse ei voi käynnistää PSLab -laitetta, koska se ei voi tarjota paljon virtaa. Joten meidän on käynnistettävä PSLab -laite ulkoisen lähteen avulla. Liitä PSLab -laite tietokoneeseen Micro B -tyypin kaapelilla ja kytke sitten ohjelmoija samaan tietokoneeseen.

Avaa MPLab IDE ja napsauta valikkorivillä "Tee ja ohjelmoi laite". Se avaa ikkunan ohjelmoijan valitsemiseksi. Valitse valikosta "PICKit3" ja paina OK. Se alkaa polttaa laiteohjelmiston laitteelle. Varo viestien tulostamista konsoliin. Se sanoo havaitsevansa PIC24EP256GP204 ja lopulta ohjelmointi on valmis.

Vaihe 6: Käynnistä se ja ole valmis

Jos laiteohjelmisto palaa oikein, vihreä merkkivalo syttyy, mikä osoittaa onnistuneen käynnistysjakson. Nyt olemme valmiita käyttämään PSLab -laitetta kaikenlaisten elektronisten piirien testaamiseen, kokeiden suorittamiseen jne.

Kuvat osoittavat, miltä työpöytäsovellus ja Android -sovellus näyttävät.