PSLab veidošana: 6 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Aizņemta diena elektronikas laboratorijā, vai ne?

Vai jums kādreiz ir bijušas problēmas ar ķēdēm? Lai atkļūdotu, jūs zinājāt, ka vēlaties daudzmetru vai osciloskopu, viļņu ģeneratoru vai ārēju precīzu barošanas avotu vai, piemēram, loģikas analizatoru. Bet tas ir hobija projekts, un jūs nevēlaties tērēt simtiem dolāru par tādiem dārgiem instrumentiem. Nemaz nerunājot par visu iepriekš minēto komplektu, kas aizņem daudz vietas. Jūs, iespējams, iegūsit 20-30 dolāru vērtu daudzmetru, bet tas tiešām nedarbojas labi, veicot ķēdes atkļūdošanu.

Kā būtu, ja es teiktu, ka ir atvērtā pirmkoda aparatūras ierīce, kas nodrošina visas šīs osciloskopa, daudzmetru, loģikas analizatora, viļņu ģeneratora un strāvas avota funkcijas, un tas jums nemaksās simtiem dolāru un neiet aizpildīt visu galdu. Tā ir FOSSASIA atvērtā pirmkoda organizācijas PSLab ierīce. Oficiālo vietni varat atrast vietnē https://pslab.io/ un atvērtā koda krātuves, izmantojot šīs saites;

• Aparatūras shēmas:
• MPLab programmaparatūra:
• Darbvirsmas lietotne:
• Android lietotne:
• Python bibliotēkas:

Es uzturu aparatūras un programmaparatūras krātuves, un, ja jums ir kādi jautājumi, lietojot ierīci vai citas saistītās lietas, jautājiet man.

Ko mums dod PSLab?

Šai kompaktajai ierīcei ar Arduino Mega formas koeficientu ir daudz funkciju. Pirms sākam, tas ir izgatavots Mega formas faktorā, lai jūs to varētu ievietot savā iedomātajā Arduino Mega apvalkā bez problēmām. Tagad apskatīsim specifikācijas (iegūtas no sākotnējās aparatūras krātuves);

• 4 kanālu osciloskops līdz 2MSPS. Programmatūras atlasāmi pastiprināšanas posmi
• 12 bitu voltmetrs ar programmējamu pastiprinājumu. Ieejas diapazons ir no +/- 10 mV līdz +/- 16 V
• 3x 12 bitu programmējami sprieguma avoti +/- 3,3 V, +/- 5V, 0-3 V
• 12 bitu programmējams strāvas avots. 0-3,3 mA
• 4 kanālu, 4 MHz, loģikas analizators
• 2x sinusa/trīsstūra viļņu ģeneratori. 5 Hz līdz 5 KHz. Manuāla amplitūdas kontrole SI1
• 4x PWM ģeneratori. 15 nS izšķirtspēja. Līdz 8 MHz
• Kapacitātes mērīšana. diapazons no pF līdz uF
• I2C, SPI, UART datu kopnes Accel/žiroskopu/mitruma/temperatūras moduļiem

Tagad, kad mēs zinām, kas ir šī ierīce, redzēsim, kā to izveidot.

1. darbība: sāksim ar shēmām

Atvērtā pirmkoda aparatūra iet kopā ar atvērtā koda programmatūru:)

Šis projekts ir atvērtā formātā, kur tas ir iespējams. Tam ir daudz priekšrocību. Ikviens var bez maksas instalēt programmatūru un izmēģināt. Ne visiem ir finansiāls spēks iegādāties patentētu programmatūru, tāpēc tas ļauj turpināt darbu. Tātad shēmas tika izveidotas ar KiCAD. Jūs varat brīvi izmantot jebkuru programmatūru, kas jums patīk; vienkārši izveidojiet savienojumus pareizi. GitHub repozitorijā ir visi shēmu avota faili vietnē https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m…, un, ja jūs gatavojaties izmantot KiCAD, mēs varam uzreiz klonēt repozitoriju un iegūt avotu sev, Linux termināļa logā ierakstot šādu komandu.

$ git klons

Vai arī, ja neesat pazīstams ar konsoles komandām, vienkārši ielīmējiet šo saiti pārlūkprogrammā, un tā lejupielādēs zip failu, kas satur visus resursus. Shematisko failu PDF versija ir atrodama zemāk.

Shēma var izskatīties nedaudz sarežģīta, jo tajā ir daudz IC, rezistoru un kondensatoru. Es jums pastāstīšu, kas šeit ir.

Pirmās lapas centrā tas satur PIC mikrokontrolleri. Tās ir ierīces smadzenes. Tas ir savienots ar vairākiem OpAmps, kristālu un dažiem rezistoriem un kondensatoriem, lai uztvertu elektriskos signālus no I/O tapām. Savienojums ar datoru vai mobilo tālruni tiek veikts, izmantojot UART tiltu, kas ir MCP2200 IC. Ierīces aizmugurē ir arī atvere atverei mikroshēmai ESP8266-12E. Shēmā būs arī sprieguma dubultotājs un sprieguma pārveidotāja IC, jo ierīce var atbalstīt osciloskopa kanālus, kas var sasniegt pat +/- 16 V

Kad shēma ir izdarīta, nākamais solis ir izveidot īsto PCB …

2. darbība. Shēmas pārveidošana par izkārtojumu

Labi, jā, tas ir haoss, vai ne? Tas ir tāpēc, ka simtiem mazu komponentu ir ievietoti nelielā tāfelē, īpaši Arduino Mega izmēra dēļa vienā pusē. Šī plāksne ir četru slāņu. Tik daudz slāņu tika izmantoti, lai nodrošinātu labāku sliežu ceļa integritāti.

Dēļa izmēriem jābūt precīziem kā Arduino Mega un tapu galviņas ir novietotas tajās pašās vietās, kur ir Mega tapas. Pa vidu ir tapas galvenes, lai savienotu programmētāju un Bluetooth moduli. Ir četri testa punkti augšpusē un četri apakšā, lai pārbaudītu, vai pareizie signāla līmeņi savienojas pareizi.

Kad visas pēdas ir importētas, vispirms novietojiet mikrokontrolleri centrā. Pēc tam novietojiet rezistorus un kondensatorus, kas ir tieši savienoti ar mikrokontrolleri, ap galveno IC un pēc tam virzieties līdz pēdējam komponentam. Pirms faktiskās maršrutēšanas labāk ir veikt aptuvenu maršrutu. Šeit esmu ieguldījis vairāk laika, lai kārtīgi sakārtotu komponentus ar atbilstošu atstarpi.

Nākamajā posmā apskatīsim vissvarīgāko materiālu sarakstu.

3. darbība: PCB un materiālu rēķina pasūtīšana

Esmu pievienojis materiālu sarakstu. Tas būtībā satur šādu saturu;

1. PIC24EP256GP204 - mikrokontrolleris
2. MCP2200 - UART tilts
3. TL082 - OpAmps
4. LM324 - OpAmps
5. MCP6S21 - pastiprinājuma kontrolēts OpAmp
6. MCP4728 - no digitālā uz analogo pārveidotājs
7. TC1240A - sprieguma pārveidotājs
8. TL7660 - Sprieguma dubultotājs
9. 0603 izmēra rezistori, kondensatori un induktori
10. 12MHz SMD kristāli

Veicot PCB pasūtījumu, pārliecinieties, vai ir šādi iestatījumi

• Izmēri: 55 x 99 mm
• Slāņi: 4
• Materiāls: FR4
• Biezums: 1,6 mm
• Minimālais atstarpe starp sliežu ceļiem: 6mil
• Minimālais cauruma izmērs: 0,3 mm

4. solis: Sāksim ar montāžu

Kad PCB ir gatavs un sastāvdaļas ir ieradušās, mēs varam sākt ar montāžu. Šim nolūkam mums labāk ir trafarets, lai process būtu vieglāks. Vispirms ievietojiet trafaretu, kas izlīdzināts ar spilventiņiem, un uzklājiet lodēšanas pastu. Pēc tam sāciet komponentu ievietošanu. Šeit redzamajā videoklipā ir redzama versija, kurā es ievietoju komponentus.

Kad katrs komponents ir ievietots, atkārtoti pielodējiet to, izmantojot SMD pārstrādes staciju. Pārliecinieties, ka nesasilda plāksni pārāk daudz, jo sastāvdaļas var sabojāt, saskaroties ar spēcīgu karstumu. Tāpat neapstājieties un dariet daudzas reizes. Dariet to vienā slaucīšanas reizē, jo ļaujat komponentiem atdzist un pēc tam sakarst, neizdosies gan komponentu, gan pašas PCB strukturālā integritāte.

5. darbība: augšupielādējiet programmaparatūru

Kad montāža ir pabeigta, nākamais solis ir ierakstīt programmaparatūru mikrokontrollerī. Šim nolūkam mums ir nepieciešams;

• PICKit3 programmētājs - lai augšupielādētu programmaparatūru
• Džempera vadi no vīrieša līdz vīrietim x 6 - lai savienotu programmētāju ar PSLab ierīci
• USB Mini B tipa kabelis - lai savienotu programmētāju ar datoru
• USB Micro B tipa kabelis - lai savienotu un ieslēgtu PSLab ar datoru

Programmaparatūra ir izstrādāta, izmantojot MPLab IDE. Pirmais solis ir savienot PICKit3 programmētāju ar PSLab programmēšanas galveni. Izlīdziniet MCLR tapu gan programmētājā, gan ierīcē, un pārējās tapas tiks novietotas pareizi.

Programmētājs pats nevar ieslēgt PSLab ierīci, jo tas nevar nodrošināt daudz enerģijas. Tāpēc mums ir jāieslēdz PSLab ierīce, izmantojot ārēju avotu. Pievienojiet PSLab ierīci datoram, izmantojot Micro B tipa kabeli, un pēc tam pievienojiet programmētāju tam pašam datoram.

Atveriet MPLab IDE un izvēlnes joslā noklikšķiniet uz "Izveidot un programmēt ierīci". Tas atvērs logu, lai izvēlētos programmētāju. Izvēlnē izvēlieties "PICKit3" un nospiediet OK. Tas sāks ierakstīt programmaparatūru ierīcē. Uzmanieties, lai ziņojumi tiktu drukāti uz konsoles. Tajā tiks teikts, ka tas nosaka PIC24EP256GP204 un beidzot programmēšana ir pabeigta.

6. darbība: ieslēdziet to un esat gatavs darbam

Ja programmaparatūra deg pareizi, iedegas zaļā gaismas diode, kas norāda uz veiksmīgu sāknēšanas ciklu. Tagad mēs esam gatavi izmantot PSLab ierīci, lai veiktu visa veida elektroniskās shēmas testēšanu, eksperimentus utt.

Attēli parāda, kā izskatās darbvirsmas lietotne un Android lietotne.