Bygg meg selv en PSLab: 6 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Opptatt dag på elektronikklabben?

Har du noen gang hatt problemer med kretsene dine? For å feilsøke visste du at du ville ha et multimeter eller et oscilloskop eller en bølgegenerator eller en ekstern presis strømkilde eller si en logisk analysator. Men det er et hobbyprosjekt, og du vil ikke bruke hundrevis av dollar på dyre verktøy som det. For ikke å snakke om at hele settet ovenfor tar mye plass å beholde. Du kan ende opp med en multi-meter verdt 20-30 dollar, men det gjør egentlig ikke en god jobb med å feilsøke kretsen.

Hva om jeg sier, det er en maskinvare med åpen kildekode som gir alle funksjonene til et oscilloskop, en multimeter, en logisk analysator, en bølgegenerator og en strømkilde, og det kommer ikke til å koste deg hundrevis av dollar og ikke gå å ta et helt bord å fylle. Det er PSLab -enheten fra FOSSASIA open source -organisasjon. Du finner det offisielle nettstedet på https://pslab.io/ og lagrene med åpen kildekode fra følgende lenker;

• Maskinvareskjema:
• MPLab-fastvare:
• Desktop-app:
• Android-app:
• Python Libraries:

Jeg vedlikeholder maskinvare- og fastvarelageret, og hvis du har spørsmål mens du bruker enheten eller andre relaterte ting, kan du spørre meg.

Hva gir PSLab oss?

Denne kompakte enheten med formfaktoren til en Arduino Mega har mange funksjoner. Før vi starter, er den laget i Mega -formfaktor, slik at du kan sette dette i ditt flotte Arduino Mega -foringsrør uten problemer. La oss nå se på spesifikasjonene (hentet fra det originale maskinvarelageret);

• 4-kanals opptil 2MSPS oscilloskop. Programvare som kan velges forsterkningstrinn
• 12-bits voltmeter med programmerbar forsterkning. Inngangen varierer fra +/- 10 mV til +/- 16 V
• 3x 12-bits programmerbare spenningskilder +/- 3,3 V, +/- 5V, 0-3 V
• 12-bits programmerbar strømkilde. 0-3,3 mA
• 4-kanals, 4 MHz, logisk analysator
• 2x sinus/trekantede bølgegeneratorer. 5 Hz til 5 KHz. Manuell amplitudekontroll for SI1
• 4x PWM generatorer. 15 nS oppløsning. Opptil 8 MHz
• Kapasitansmåling. pF til uF -område
• I2C, SPI, UART databusser for Accel/gyros/fuktighet/temperatur moduler

Nå som vi vet hva denne enheten er, la oss se hvordan vi kan bygge en..

Trinn 1: La oss starte med skjemaene

Åpen kildevare -maskinvare følger med åpen kildekode -programvare:)

Dette prosjektet er i åpne formater der det er mulig. Dette har mange fordeler. Alle kan installere programvaren gratis og prøve. Ikke alle har økonomisk styrke til å kjøpe proprietær programvare, så dette gjør det mulig å fortsatt få jobben gjort. Så skjemaene ble laget med KiCAD. Du står fritt til å bruke hvilken som helst programvare du liker; bare få tilkoblingene riktig. GitHub-depotet inneholder alle kildefilene for skjemaer på https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m…, og hvis du skal gå med KiCAD, kan vi straks klone depotet og få kilden til oss selv ved å skrive følgende kommando i et Linux -terminalvindu.

$ git-klone

Eller hvis du ikke er kjent med konsollkommandoer, limer du bare inn denne lenken i en nettleser, så laster den ned zip -filen som inneholder alle ressursene. PDF -versjonen av skjematiske filer finner du nedenfor.

Skjematikken ser kanskje litt komplisert ut, da den inneholder mange ICer, motstander og kondensatorer. Jeg vil lede deg gjennom det som er her inne.

I midten av den første siden inneholder den en PIC-mikrokontroller. Det er hjernen til enheten. Den er koblet til flere OpAmps, en krystall og noen få motstander og kondensatorer for å føle elektriske signaler fra I/O -pinner. Tilkobling til en PC eller en mobiltelefon gjøres gjennom en UART -bro som er MCP2200 IC. Den har også en breakout-åpning for en ESP8266-12E-brikke på baksiden av enheten. Skjematikk vil også ha en spenningsdobbler og en spenningsomformer IC som enheten kan støtte oscilloskopkanaler som kan gå opp til +/- 16 V

Når skjematikken er ferdig, er neste trinn å bygge opp den virkelige PCB …

Trinn 2: Konvertere skjematisk til et oppsett

OK ja, dette er et rot? Det er fordi hundrevis av små komponenter er plassert i et lite brett, spesielt på den ene siden av et lite brett av en størrelse på en Arduino Mega. Dette brettet er et firelags. Disse mange lagene ble brukt for å ha bedre sporintegritet.

Brettdimensjoner skal være nøyaktige ettersom Arduino Mega og pinnehodene er plassert på de samme stedene der Mega har sine pinner. I midten er det pinhoder for å koble programmereren og en Bluetooth -modul. Det er fire testpunkter på toppen og fire på undersiden for å sjekke om riktige signalnivåer får de riktige tilkoblingene.

Når alle fotavtrykkene er importert, er det første å plassere mikrokontrolleren i midten. Plasser deretter motstandene og kondensatorene som er direkte koblet til mikrokontrolleren rundt hoved-IC og fortsett deretter til den siste komponenten er plassert. Det er bedre å ha en grov ruting før selve ruting. Her har jeg investert mer tid på å ordne komponentene med riktig avstand.

Som det neste trinnet, la oss se på den viktigste materialregningen.

Trinn 3: Bestilling av kretskortet og materialregningen

Jeg har vedlagt materialforslaget. Den inneholder i utgangspunktet følgende innhold;

1. PIC24EP256GP204 - Mikrokontroller
2. MCP2200 - UART -bro
3. TL082 - OpAmps
4. LM324 - OpAmps
5. MCP6S21 - Gevinststyrt OpAmp
6. MCP4728 - Digital til analog omformer
7. TC1240A - Spenningsomformer
8. TL7660 - Spenningsdobbel
9. Motstander, kondensatorer og induktorer i størrelse 0603
10. 12MHz SMD -krystaller

Når du legger inn PCB -bestillingen, må du ha følgende innstillinger

• Dimensjoner: 55 mm x 99 mm
• Lag: 4
• Materiale: FR4
• Tykkelse: 1,6 mm
• Minimum sporavstand: 6mil
• Minste hullstørrelse: 0,3 mm

Trinn 4: La oss starte med forsamlingen

Når kretskortet er klart og komponentene har kommet, kan vi starte med montering. For dette formålet har vi bedre en sjablong slik at prosessen blir enklere. Plasser først sjablongen på linje med pads og påfør loddemassen. Begynn deretter å plassere komponenter. Videoen her viser en forløpt versjon av meg som plasserer komponenter.

Når hver komponent er plassert, flyter du loddetinn på nytt ved hjelp av en SMD-omarbeidingsstasjon. Sørg for ikke å varme opp brettet for mye, da komponentene kan mislykkes på grunn av intens varme. Ikke stopp og gjør mange ganger. Gjør det i en fei som å la komponentene bli kalde og deretter varme opp vil mislykkes strukturelle integriteten til både komponentene og PCB selv.

Trinn 5: Last opp fastvaren

Når monteringen er fullført, er neste trinn å brenne fastvaren på mikrokontrolleren. For dette trenger vi;

• PICKit3 Programmer - For å laste opp fastvaren
• Jumper til mann til mann x 6 - For å koble programmereren til PSLab -enheten
• USB Mini B -kabel - For å koble programmereren til PC
• USB Micro B -kabel - For å koble til og slå på PSLab med PC

Fastvaren er utviklet med MPLab IDE. Første trinn er å koble PICKit3 -programmereren til PSLab -programmeringshodet. Juster MCLR -pinnen i både programmereren og enheten, og resten av pinnene blir plassert riktig.

Programmereren selv kan ikke slå på PSLab -enheten, siden den ikke kan gi mye strøm. Så vi må slå på PSLab -enheten ved hjelp av en ekstern kilde. Koble PSLab -enheten til en datamaskin med en kabel av typen Micro B, og koble deretter programmereren til samme PC.

Åpne MPLab IDE og klikk på "Lag og programmer enhet" fra menylinjen. Det vil åpne et vindu for å velge en programmerer. Velg "PICKit3" fra menyen og trykk OK. Det vil begynne å brenne fastvaren til enheten. Se opp for meldinger som skrives ut på konsollen. Det vil si at den oppdager PIC24EP256GP204 og til slutt er programmeringen fullført.

Trinn 6: Slå på den og gjør den klar

Hvis fastvaren brenner riktig, lyser den grønne fargelampen som indikerer en vellykket oppstartssyklus. Nå er vi klare til å bruke PSLab -enheten til å utføre alle slags elektroniske kretstester, utføre eksperimenter etc.

Bildene viser hvordan desktop -appen og Android -appen ser ut.