HackerBoxes 0018: Circuit Circus: 12 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Circuit Circus: Denne måneden jobber HackerBox Hackers med analoge elektroniske kretser samt teknikker for kretstest og måling.

Denne instruksen inneholder informasjon for arbeid med HackerBoxes #0018. Hvis du ønsker å motta en boks som denne rett i postkassen din hver måned, er det nå på tide å abonnere på HackerBoxes.com og bli med i revolusjonen!

Emner og læringsmål for denne HackerBox:

• Bygg en mikroprosessorbasert komponenttestenhet
• Finpusse PCB -montering og lodding
• Forstå bruken av forskjellige elektroniske komponenter i kretser
• Gjennomgå test- og måleteknikker for disse komponentene
• Fullfør et ti -leksjon Modern Electronics -kurs
• Fullfør et ti -timers Analog Electronics -kurs
• Utforsk applikasjoner og begrensninger for lydkortoscilloskoper
• Treningsteknikker for å prototype kretser på brødbrett

HackerBoxes er den månedlige abonnementskassen for DIY -elektronikk og datateknologi. Vi er hobbyfolk, produsenter og eksperimenter. Og vi er drømmerne om drømmer.

Trinn 1: HackerBoxes 0018: Innhold i esken

• HackerBoxes #0018 Samlingsbart referansekort
• Elektronisk komponenttestenhet (loddesett)
• Moderne og analogt elektronikksett
• 140 stykke trådgenser
• 830 -punkts loddefritt brødbrett
• 3,5 mm lydbruddsmodul
• 3,5 mm lydkabel
• To 9V batteriklips
• Eksklusiv "Elite Technology" Iron-On Patch
• Eksklusiv HackerBoxes Quad Decal

Noen andre ting som vil være nyttige:

• Loddejern, lodde og grunnleggende loddeverktøy
• To 9V batterier
• Datamaskin med lydkort
• (valgfritt) USB -lydkort **
• (valgfritt) Digitalt multimeter

Viktigst av alt, trenger du en følelse av eventyr, DIY -ånd og nysgjerrighet på hackere. Hardcore DIY -elektronikk er ikke den enkleste hobbyen, men når du fortsetter og liker eventyret, kan det være stor tilfredshet å følge utholdenheten og få prosjektene dine til å fungere. Bare ta hvert trinn sakte, vær oppmerksom på detaljene, og ikke nøl med å be om hjelp.

** Lydkortmerknad: Trinn 11 diskuterer valgfri bruk av et USB -lydkort. Det var tilfeldigvis flere av disse tilgjengelig som overskudd på HackerBoxes HQ. Vi kastet dem GRATIS som en bonusgave i et begrenset antall RANDOM #0018 HackerBoxes. Hvis du ikke mottok en, må du igjen merke til at de ble gitt ut tilfeldig (uten å påvirke budsjettet for boksen). De er ikke inkludert på innholdslisten ovenfor og kan derfor ikke betraktes som et "manglende element". Hvis du virkelig vil ha en, kan de kjøpes her. Takk for forståelsen.

Trinn 2: Automata, pingviner og klovner

Exclusive HackerBoxes Quad Decal er designet for å skilles i fire miniatyrdekaler som hver har perfekt størrelse for prosjektkapslinger, mobile enheter, bærbare datamaskiner eller verktøykasser.

Glider -symbolet er omtalt på en av miniatyrdekalene. Det er et mønster på fem prikker arrangert i et rutenett. Det spesifikke mønsteret går over hele linjen i Conways Game of Life (en velkjent mobilautomat). Glideren har blitt foreslått som et emblem for å representere hacker -subkulturen, siden Game of Life appellerer til hackere og konseptet med glideren ble født på omtrent samme tid som Internett og Unix. Wikipedia -oppføringen forklarer at dette emblemet er i bruk på forskjellige steder i subkulturen, men det er ikke likt universelt. Hvis du ikke liker det, hack det. Uansett foreslår vi at du får et "Conway's Game of Life" -program eller en app og leker med det. Et liv!

Hva er det med klovnen? Klovnens fankunst og temaet "Circuit Circus" er hentydninger til det ikoniske Circus Circus Hotel and Casino i Las Vegas. Kanskje vi ser deg i Las Vegas i sommer for DEFCON25?

Trinn 3: Moderne og analogt elektronikksett

HackerBoxes Modern and Analog Electronics Kit inneholder over 80 elektronikkomponenter. Mange av disse kan være nyttige mens du eksperimenterer med den elektroniske komponenttestenheten.

Disse komponentene, sammen med annet innhold i HackerBox #0018, inneholder alt som trengs for å utføre alle eksperimentene i moderne elektronikk- og analog elektronikk -kurs som presenteres senere i denne instruksjonsboken.

Trinn 4: Testenhet for elektronisk komponent - introduksjon

Vi kjenner alle den irriterende utfordringen med å identifisere de nøyaktige parametrene til en komponent i den gamle søppelboksen. Konvensjonelle metoder for identifisering og måling er generelt vanskelige og tidkrevende. Denne testenheten er her for å redde dagen ved hjelp av en veldig smart mikrokontrollerbasert design. Det beste av alt er at den leveres i settform, slik at du kan bygge den selv!

Når den er fullført, vil vi automatisk oppdage og identifisere pinouts for NPN- og PNP -transistorer, FET -er, dioder, doble dioder, tyristorer og SCR -er.

Motstander opp til 50MΩ kan måles med en maksimal oppløsning på 0,01Ω. Tre testpunkter tillater enkel testing av potensiometre.

Kapasitans på 25pF-100mF kan måles med en oppløsning på 1pF. Tilsvarende seriemotstand (ESR) måles for kondensatorer over 90nF.

Bipolare Junction Transistormålinger inkluderer kollektor-emitterstrømforsterkningsfaktoren, terskelspenningen for basen-emitter, lekkasjestrøm for kollektor-emitter, terskelspenning for basis-emitter og høy strømforsterkning. Darlington -transistorer er identifisert. Beskyttelsesdioder for effekttransistorer og FETer detekteres.

FET-parametermålinger inkluderer gate-source terskelspenning, drain-source motstand og gate-source kapasitans.

Tilleggsfunksjoner:

Frekvensmåling 1Hz-1MHz

Periodemåling opptil 25 kHz

DC spenningsmåling opptil 50V

Firkantbølgefrekvensgenerator ved forskjellige frekvenser

10 -biters PWM -generator (1% - 99%)

Digitalt termometer (DS1820) Leser

Temperatur / fuktighet (DHT11) Leser

IR Sensor Protocol Decoder (uPD6121 og TC9012)

IR -koder

Spesifikasjoner:

Prosessor: Socketed ATMEAG328P (28 -pins DIP)

Fargeskjerm: TFT med 160x128 piksler og 16-biters fargedybde

Brukerinngang: Roterende enkoder med trykknapp

Inngangseffekt: 6,8-12VDC på fatkontakt ELLER 9V batteri

Strømforbruk: Omtrent 30mA

Trinn 5: Testenhet for elektronisk komponent - materialliste

Begynn å bygge settet ved å pakke ut komponentene i et lite brett og gjøre deg grundig kjent med hver komponent.

Det er 24 aksial-ledningsmotstander med 12 forskjellige verdier. De ser alle veldig like ut. Vi foreslår at du tar et par minutter akkurat nå for å slå opp og notere verdiene nøye på papirbåndet som er festet til motstandene. Motstandene er ikke utskiftbare. Hvis hver motstand ikke er plassert på sin riktige plassering på kretskortet, fungerer ikke testenheten.

Denne motstandskodekalkulatoren er veldig praktisk. Sørg for å bytte til kategorien "5 striper". En eller annen "eliminasjonsprosess" kan være nødvendig når to sett med fargestriper ser veldig like ut.

Trinn 6: Testenhet for elektronisk komponent - undertrykkelse av forbigående spenning

Komponenttester-settet inneholder tre bittesmå overflatemonterte komponenter-en 0805-størrelse 100nF kondensator, en P6KE6V8-diode i 1812-størrelse og en SVR05-4-diode-array i SOT23-størrelse. Dette er helt valgfrie komponenter for å støtte Transient Voltage Suppression (TVS). Testeren vil fungere fint uten dem, så med mindre du har et mikroskop og SMT -erfaring, anbefaler vi på det sterkeste at du starter med å kaste disse komponentene.

HVIS IKKE INSTALLERES SMT -DELER:

Formålet med TVS -beskyttelseskretsen er å forbedre sannsynligheten for at mikrokontrollerinngangsstiftene kan overleve utladningsstrøm når en ladet kondensator er koblet til testinngangene. Selv om TVS -kretsen er installert, garanteres ikke beskyttelse. Derfor er det veldig viktig at kondensatorer alltid tømmes før måling med den kompetente testenheten.

HVIS DU INSTALLERER SMT -DELER:

De tre SMT -komponentene skal loddes først. Kondensatoren og enkeltdioden er ikke polarisert og kan loddes i begge retninger. 6-pinners diode-arrayet har imidlertid en polaritetsmarkering som bør justeres etter merkene på silketrykket på PCB.

Trinn 7: Testenhet for elektroniske komponenter - Små komponenter

Start med å lodde inn de 24 motstandene. Sørg for at de er korrekt identifisert av fargebåndene. Vær veldig forsiktig med å plassere de riktige verdiene i de riktige posisjonene på kretskortet. Motstander er ikke polariserte og kan settes inn i begge retninger.

Etter at en gjennomgående hullkomponent er loddet, skal ledningen klippes forsiktig bakfra veldig nær PCB-overflaten. Bruk alltid vernebriller når du kutter ledninger.

Sett deretter inn de 9 keramiske kondensatorene, og pass på at verdiene som er trykt på kondensatorene, samsvarer med PCB -merkingene. Disse kondensatorene er ikke polariserte og kan settes inn i begge retninger.

De to elektrolytiske kondensatorene ser ut som svarte fat. De har samme verdi, men lederne er polarisert. Den ene siden av hetten har hvit stripe. Dette er den negative siden. Den andre avledningen er den positive siden og bør justeres med "+" - merkingen på kretskortet.

Den røde LED -en er polarisert. Den lengre ledningen bør settes inn i det firkantede metallputehullet.

De fem TO-92-enhetene er halvsirkulære i tverrsnitt. Match retningen til denne formen med omrisset som er merket på PCB. Vær oppmerksom på at det er fire helt forskjellige typer enheter i TO-92-pakker, så pass på å matche tallene som er trykt på pakkene, med betegnelsene på kretskortet.

Endelig er 8MHz Crystal ikke polarisert.

Trinn 8: Elektronisk komponenttestenhet - større komponenter

Sett deretter inn og lodd de større komponentene. Disse er ganske selvforklarende, men her er noen tips:

De tre blå skrueterminalene bør hver være orientert slik at sideportene vender mot kanten av kretskortet for å sette inn ledninger.

Armen på ZIF -kontakten (null innsettingskraft) bør stå i OPP -stillingen under lodding.

DIP28 -kontakten bør loddes inn uten at brikken er satt inn. Juster halvcirkelmarkeringen på kretskortet etter en lignende form som er formet til en kant av kontakten. Når loddet er avkjølt på kontakten, kan brikken settes inn i henhold til den samme halvsirkulære pin-one-merkingen.

8 -pinners displaykontakt blir loddet til hovedkortet. Den 8 -pinners hannhodet er loddet til baksiden av TFT -skjermen for parring med kontakten.

To messingavstandere og fire bolter brukes til å stabilisere skjermmodulen når den er satt inn.

Fire messingavstand og fire bolter brukes til å danne føtter på baksiden av hovedkortet. Disse føttene forhindrer de trimmede ledningene til de loddede komponentene fra å skrape på skrivebordet, da de kan være ganske skarpe.

9V batteriklipsledninger er loddet inn i hullene merket 9V på venstre side av kretskortet. Den røde ledningen går inn i "+" - terminalen.

Trinn 9: Bruke den elektroniske komponenttesten

Når strømmen er påført komponenttestenheten, kan den slås på ved å trykke den roterende encoderen ned (det er en trykknapp integrert i encoderen). Det er en kalibreringsprosess som kan utføres ved å kortslutte de tre testpunktene sammen. Du kan valgfritt hoppe over kalibreringen for nå og hoppe rett inn i å prøve ut noen komponenter for å teste i neste trinn.

Et svært detaljert dokument med tittelen TransistorTester med AVR -mikrokontroller og litt mer oppdateres ofte og er tilgjengelig online. Dette dokumentet dekker design, bruk og teori om drift for de forskjellige inkarnasjonene til disse instrumentene. Sjekk det definitivt ut.

Denne siden har en rekke relaterte ressurser på forskjellige språk.

Trinn 10: Ten Lesson Online "Modern Electronics" -kurs

Alt du trenger for PyroElectro Modern Electronics online videokurs er inkludert i HackerBox Modern and Analog Electronics Kit.

Mens du utforsker leksjonene om motstander, kondensatorer, induktorer, dioder og transistorer, kan du ta et sekund for å teste komponenten som undersøkes ved hjelp av den elektroniske komponenttestenheten.

Når du har lært mer om hvordan hver komponent fungerer i en krets, kan det være lurt å gå til det store dokumentet for elektronisk komponenttestutstyr og se gjennom teorien om drift for å finne ut hvordan testeren er i stand til å forhøre enheten som testes ved hjelp av en enkel AVR mikrokontroller. Mange av teknikkene er veldig smarte og viser nyttige tilnærminger for ditt fremtidige design eller testarbeid.

Leksjon 9 på 555 -timeren er en flott mulighet til å leke med frekvensmålefunksjonen til den elektroniske komponenttestenheten.

Stor respekt for arbeidet PyroElectro har gjort med disse timene.

Trinn 11: Ten Lesson Online "Analog Electronics" -kurs

Alt du trenger for PyroElectro Analog Electronics online videokurs er inkludert i HackerBox Modern og Analog Electronics Kit.

Vær oppmerksom på at 3,5 mm audio patchkabelen kan kuttes i to for å lage to sett med "sonder" for bruk med lydkortoscilloskopet som ble diskutert i dette kurset. De avisolerte ledningsledningene bør fortinnes med loddetinn for enkel manipulering uten å slite.

Selv om de eksakte kretsene som vises i kurset antas å være trygge, er det verdt å merke seg at lydkortinngangene på datamaskinen din kun er designet for å håndtere et område på rundt -0,8V til +0,8V. Når det gjelder større spenningsområder, må signalet skaleres ned for ikke å overbelaste lydkortinngangene. Her er noen gode notater fra Make og også fra Daqarta.

Hvis du planlegger å eksperimentere bredt med lydkortoscilloskoper og vil ha en ekstra forsikring mot å skade lydkortet ditt, kan det være lurt å kjøpe et billig USB -lydkort for ekstra elektrisk isolasjon.

Den spesielle oscilloskopprogramvaren som foreslås i kurset er spesielt for bruk med Windows. For Linux er det et lignende program kalt xoscope. For OSX -brukere er det forskjellige notater på nettet om bruk av Audacity som lydkortoscilloskop. For de som jobber med MATLAB eller GNU Octave, se på lydopptaksfunksjonen ()!

Stor respekt for arbeidet PyroElectro har gjort med disse timene.

Trinn 12: Hack the Planet

Takk for at du deltar i våre eventyr i moderne analog elektronisk test og måling. Hvis du har likt denne Instrucable og ønsker å få en eske med elektronikkprosjekter som dette levert rett i postkassen din hver måned, kan du bli med oss ved å abonnere HER.

Nå ut og del suksessen din i kommentarene nedenfor og/eller på HackerBoxes Facebook -side. Gi oss beskjed hvis du har spørsmål eller trenger hjelp med noe. Takk for at du er en del av HackerBoxes. Kom gjerne med forslag og tilbakemeldinger. HackerBoxes er DINE esker. La oss lage noe flott!