Membina Diri Saya PSLab: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Sibuk hari di makmal elektronik eh?

Adakah anda pernah menghadapi masalah dengan litar anda? Untuk membuat debug, anda tahu bahawa anda mahukan multi-meter atau osiloskop atau penjana gelombang atau sumber kuasa tepat luaran atau katakan logik penganalisis. Tetapi ini adalah projek hobi dan anda tidak mahu menghabiskan ratusan dolar untuk alat mahal seperti itu. Belum lagi keseluruhan set di atas memerlukan banyak ruang untuk disimpan. Anda mungkin berakhir dengan 20-30 dolar bernilai multi-meter tetapi tidak berjaya melakukan debug litar.

Bagaimana jika saya katakan, ada peranti perkakasan sumber terbuka yang menyediakan semua fungsi osiloskop, multi-meter, penganalisis logik, penjana gelombang dan sumber kuasa dan ia tidak akan menelan belanja beratus-ratus dolar dan tidak akan berlaku untuk mengambil keseluruhan jadual untuk diisi. Ia adalah peranti PSLab oleh organisasi sumber terbuka FOSSASIA. Anda boleh mendapatkan laman web rasmi di https://pslab.io/ dan repositori sumber terbuka dari pautan berikut;

• Skema perkakasan:
• MPLab Firmware:
• Aplikasi desktop:
• Aplikasi Android:
• Pustaka Python:

Saya menyelenggarakan repositori perkakasan dan firmware dan jika anda mempunyai pertanyaan semasa menggunakan peranti atau perkara lain yang berkaitan, sila tanya saya.

Apa yang diberikan PSLab kepada kita?

Peranti ringkas ini dengan faktor bentuk Arduino Mega mempunyai banyak ciri. Sebelum kita memulakan, ia dibuat dalam bentuk Mega factor sehingga anda dapat memasukkannya ke dalam sarung Arduino Mega yang mewah anda tanpa masalah. Sekarang mari kita lihat spesifikasi (diambil dari repositori perkakasan asal);

• Osiloskop 4-Saluran hingga 2MSPS. Tahap penguatan yang boleh dipilih perisian
• Voltmeter 12-bit dengan keuntungan yang dapat diprogramkan. Input berkisar antara +/- 10 mV hingga +/- 16 V
• Sumber voltan yang boleh diprogram 3x 12-bit +/- 3.3 V, +/- 5V, 0-3 V
• Sumber semasa yang boleh diprogramkan 12-bit. 0-3.3 mA
• 4-Channel, 4 MHz, Logic Analyzer
• Penjana gelombang sinus / segitiga 2x. 5 Hz hingga 5 KHz. Kawalan amplitud manual untuk SI1
• Penjana 4x PWM. Resolusi 15 nS. Hingga 8 MHz
• Pengukuran Kapasiti. julat pF hingga uF
• Bas data I2C, SPI, UART untuk modul Accel / gyros / kelembapan / suhu

Sekarang setelah kita mengetahui apa itu peranti ini, mari kita lihat bagaimana kita dapat membuatnya..

Langkah 1: Mari Mulakan Dengan Skematik

Perkakasan Open Source disertakan dengan perisian Open Source:)

Projek ini dalam format terbuka jika boleh. Ini mempunyai banyak kelebihan. Sesiapa sahaja boleh memasang perisian secara percuma dan mencuba. Tidak semua orang mempunyai kekuatan kewangan untuk membeli perisian proprietari jadi ini memungkinkan untuk tetap menyelesaikan pekerjaan. Jadi skema dibuat dengan KiCAD. Anda bebas menggunakan perisian yang anda suka; dapatkan sambungannya dengan betul. Repositori GitHub mengandungi semua fail sumber untuk skema di https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… dan jika anda akan menggunakan KiCAD, kami dapat langsung mengklon repositori dan memiliki sumbernya kepada diri kita sendiri dengan menaip perintah berikut di tetingkap terminal Linux.

$ git klon

Atau jika anda tidak biasa dengan arahan konsol, tampalkan pautan ini pada penyemak imbas dan ia akan memuat turun fail zip yang mengandungi semua sumber. Versi PDF fail skema boleh didapati di bawah.

Skema mungkin kelihatan agak rumit kerana mengandungi banyak IC, perintang dan kapasitor. Saya akan memandu anda melalui apa yang ada di sini.

Di bahagian tengah halaman pertama, ia mengandungi pengawal mikro PIC. Itulah otak peranti. Ia dihubungkan dengan beberapa OpAmps, Crystal dan beberapa perintang dan kapasitor untuk merasakan isyarat elektrik dari pin I / O. Sambungan dengan PC atau telefon bimbit dilakukan melalui jambatan UART iaitu IC MCP2200. Ia juga mempunyai bukaan pelarian untuk cip ESP8266-12E di bahagian belakang peranti. Skematik juga akan mempunyai pengganda voltan dan IC penyongsang voltan kerana peranti ini dapat menyokong saluran osiloskop yang boleh naik hingga +/- 16 V

Setelah skema selesai, langkah seterusnya adalah membina PCB yang sebenarnya …

Langkah 2: Menukar Skema menjadi Tata Letak

OK ya, ini kacau kan? Ini kerana beratus-ratus komponen kecil diletakkan di papan kecil, khususnya di satu sisi papan kecil berukuran Arduino Mega. Papan ini adalah satu lapisan empat. Lapisan ini banyak digunakan untuk mempunyai integriti trek yang lebih baik.

Dimensi papan tepat seperti Arduino Mega dan header pin diletakkan di tempat yang sama di mana Mega mempunyai pinnya. Di tengah, ada header pin untuk menghubungkan pengaturcara dan modul Bluetooth. Terdapat empat titik ujian di atas dan empat di bawah untuk memeriksa sama ada tahap isyarat yang betul mendapat sambungan yang betul.

Setelah semua jejak kaki diimport, perkara pertama adalah meletakkan pengawal mikro di tengah. Kemudian letakkan perintang dan kapasitor yang disambungkan secara langsung dengan pengawal mikro di sekitar IC utama dan kemudian maju sehingga komponen terakhir diletakkan. Lebih baik melakukan routing kasar sebelum routing sebenarnya. Di sini saya melaburkan lebih banyak masa untuk menyusun komponen dengan kemas dengan jarak yang betul.

Sebagai langkah seterusnya, mari kita lihat senarai bahan yang paling penting..

Langkah 3: Memesan PCB dan Bil Bahan

Saya telah melampirkan bil bahan. Pada dasarnya mengandungi kandungan berikut;

1. PIC24EP256GP204 - Pengawal mikro
2. MCP2200 - Jambatan UART
3. TL082 - OpAmps
4. LM324 - OpAmps
5. MCP6S21 - OpAmp terkawal
6. MCP4728 - Penukar Digital ke Analog
7. TC1240A - Penyongsang Voltan
8. TL7660 - Pengganda voltan
9. Perintang, kapasitor dan induktor bersaiz 0603
10. Kristal SMD 12MHz

Semasa membuat pesanan PCB, pastikan anda mempunyai tetapan berikut

• Dimensi: 55mm x 99mm
• Lapisan: 4
• Bahan: FR4
• Ketebalan: 1.6mm
• Jarak Jejak Minimum: 6mil
• Saiz Lubang Minimum: 0.3mm

Langkah 4: Mari Mulakan Dengan Perhimpunan

Apabila PCB siap dan komponen telah tiba, kita boleh memulakan dengan pemasangan. Untuk tujuan ini lebih baik kita mempunyai stensil supaya prosesnya lebih mudah. Pertama, letakkan stensil sejajar dengan tuala wanita dan sapukan solder pasta. Kemudian mula meletakkan komponen. Video di sini menunjukkan versi masa saya yang meletakkan komponen.

Setelah setiap komponen diletakkan, alirkan semula solder menggunakan stesen kerja SMD. Pastikan tidak terlalu banyak memanaskan papan kerana komponennya mungkin akan gagal ketika menghadapi panas terik. Juga jangan berhenti dan lakukan berkali-kali. Lakukan dalam satu sapuan kerana membiarkan komponen menjadi sejuk dan kemudian pemanasan akan merosakkan integriti struktur kedua-dua komponen dan PCB itu sendiri.

Langkah 5: Muat naik Firmware

Setelah pemasangan selesai, langkah seterusnya adalah membakar firmware ke mikro-pengawal. Untuk ini, kita memerlukan;

• PICKit3 Programmer - Untuk memuat naik firmware
• Wayar pelompat lelaki ke lelaki x 6 - Untuk menyambungkan programmer dengan peranti PSLab
• Kabel jenis USB Mini B - Untuk menyambungkan programmer dengan PC
• Kabel jenis USB Micro B - Untuk menyambung dan menghidupkan PSLab dengan PC

Firmware dibangunkan menggunakan MPLab IDE. Langkah pertama adalah menyambungkan pengaturcara PICKit3 ke tajuk pengaturcaraan PSLab. Sejajarkan pin MCLR di kedua programmer dan peranti dan pin yang lain akan diletakkan dengan betul.

Pengaturcara sendiri tidak dapat menghidupkan peranti PSLab kerana tidak dapat memberikan banyak tenaga. Oleh itu, kita perlu menghidupkan peranti PSLab menggunakan sumber luaran. Sambungkan peranti PSLab ke komputer menggunakan kabel jenis Micro B dan kemudian sambungkan pengaturcara ke PC yang sama.

Buka MPLab IDE dan klik pada "Make and Program Device" dari bar menu. Ini akan membuka tetingkap untuk memilih pengaturcara. Pilih "PICKit3" dari menu dan tekan OK. Ia akan mula membakar firmware ke peranti. Berhati-hati untuk mesej yang dicetak di konsol. Ia akan mengatakan ia mengesan PIC24EP256GP204 dan akhirnya pengaturcaraan selesai.

Langkah 6: Kuasakannya dan Bersedia

Sekiranya firmware menyala dengan betul, LED warna hijau akan menyala yang menunjukkan kitaran boot berjaya. Sekarang kita sudah bersedia untuk menggunakan peranti PSLab untuk melakukan semua ujian litar elektronik, melakukan eksperimen dll.

Gambar menunjukkan bagaimana aplikasi desktop dan aplikasi Android kelihatan.