Construindu-mi un PSLab: 6 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Zi ocupată la laboratorul de electronică nu?

Ai avut vreodată probleme cu circuitele tale? Pentru a depana știați că doriți un multimetru sau un osciloscop sau un generator de unde sau o sursă externă precisă de energie sau spuneți un analizor logic. Dar este un proiect de hobby și nu doriți să cheltuiți sute de dolari pe instrumente scumpe de genul acesta. Ca să nu mai vorbim că întregul set de mai sus necesită mult spațiu de păstrat. S-ar putea să sfârșiți cu o valoare de 20-30 de dolari în valoare de mai mulți metri, dar nu face o treabă bună depanând circuitul.

Ce se întâmplă dacă spun, există un dispozitiv hardware open source care oferă toate funcționalitățile unui osciloscop, a unui multimetru, a unui analizor logic, a unui generator de unde și a unei surse de energie și nu vă va costa sute de dolari și nu va merge a lua o masă întreagă de umplut. Este dispozitivul PSLab de la organizația open source FOSSASIA. Puteți găsi site-ul oficial la https://pslab.io/ și depozitele open source din următoarele link-uri;

• Scheme hardware:
• Firmware MPLab:
• Aplicație desktop:
• Aplicația Android:
• Biblioteci Python:

Păstrez depozitele de hardware și firmware și, dacă aveți întrebări în timp ce utilizați dispozitivul sau orice alte lucruri conexe, nu ezitați să mă întrebați.

Ce ne oferă PSLab?

Acest dispozitiv compact cu factorul de formă al unui Arduino Mega are o mulțime de caracteristici. Înainte de a începe, este fabricat în format Mega, astfel încât să puteți pune acest lucru în carcasa dvs. elegantă Arduino Mega fără probleme. Acum să aruncăm o privire la specificații (extrase din depozitul hardware original);

• Osciloscop cu 4 canale până la 2MSPS. Etape de amplificare selectabile prin software
• Voltmetru pe 12 biți cu câștig programabil. Intrările variază de la +/- 10 mV la +/- 16 V
• 3x Surse de tensiune programabile pe 12 biți +/- 3,3 V, +/- 5V, 0-3 V
• Sursă de curent programabilă pe 12 biți. 0-3,3 mA
• 4 canale, 4 MHz, analizor logic
• 2x Generatoare de unde sinusoidale / triunghiulare. 5 Hz la 5 KHz. Control manual al amplitudinii pentru SI1
• 4x generatoare PWM. Rezoluție 15 nS. Până la 8 MHz
• Măsurarea capacității. Interval pF la uF
• Autobuze de date I2C, SPI, UART pentru module Accel / gyros / umiditate / temperatură

Acum, că știm ce este acest dispozitiv, să vedem cum putem construi unul …

Pasul 1: Să începem cu schemele

Hardware-ul Open Source merge cu software-ul Open Source:)

Acest proiect este în formate deschise, acolo unde este posibil. Acest lucru are multe avantaje. Oricine poate instala software-ul gratuit și poate încerca. Nu toată lumea are o forță financiară pentru a cumpăra software proprietar, astfel încât acest lucru face posibilă realizarea în continuare a lucrării. Deci schemele au fost realizate cu KiCAD. Sunteți liber să utilizați orice software doriți; doar faceți conexiunile corect. Depozitul GitHub conține toate fișierele sursă pentru schemă la https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… și dacă aveți de gând să mergeți cu KiCAD, putem clona imediat depozitul și să avem sursa pentru noi înșine tastând următoarea comandă într-o fereastră terminal Linux.

$ git clone

Sau dacă nu sunteți familiarizați cu comenzile consolei, lipiți doar acest link într-un browser și acesta va descărca fișierul zip care conține toate resursele. Versiunea PDF a fișierelor schematice poate fi găsită mai jos.

Schema poate părea puțin complicată, deoarece conține o mulțime de circuite integrate, rezistențe și condensatori. Te voi plimba prin ceea ce este aici.

În centrul primei pagini, acesta conține un microcontroler PIC. Acesta este creierul dispozitivului. Este conectat cu mai multe OpAmp-uri, un Crystal și câteva rezistențe și condensatori pentru a detecta semnalele electrice de la pinii I / O. Conexiunea cu un PC sau un telefon mobil se face printr-un bridge UART care este MCP2200 IC. De asemenea, are o deschidere pentru un cip ESP8266-12E în partea din spate a dispozitivului. Schemele vor avea, de asemenea, un dublor de tensiune și un CI de invertor de tensiune, deoarece dispozitivul poate suporta canale de osciloscop care pot merge până la +/- 16 V

Odată ce schema este realizată, următorul pas este de a construi PCB-ul real …

Pasul 2: Conversia schemei într-un aspect

OK da, este o mizerie nu? Acest lucru se datorează faptului că sute de componente mici sunt plasate într-o placă mică, în special pe o parte a unei plăci mici de dimensiunea unui Arduino Mega. Această placă este una cu patru straturi. Aceste straturi au fost utilizate pentru a avea o integritate mai bună a urmelor.

Dimensiunile plăcii trebuie să fie exacte, deoarece Arduino Mega și anteturile pinului sunt plasate în aceleași locuri în care Mega își are pinii. În mijloc, există anteturi pin pentru a conecta programatorul și un modul Bluetooth. Există patru puncte de test în partea de sus și patru în partea de jos pentru a verifica dacă nivelurile corecte ale semnalului ajung la conexiuni corecte.

Odată ce toate urmele sunt importate, primul lucru este să plasați microcontrolerul în centru. Apoi plasați rezistențele și condensatoarele care sunt conectate direct cu microcontroler în jurul circuitului principal și apoi progresați până când este plasată ultima componentă. Este mai bine să aveți o rutare dură înainte de rutare efectivă. Aici am investit mai mult timp în aranjarea ordonată a componentelor cu spațiere adecvată.

Ca următor pas să aruncăm o privire la cea mai importantă listă de materiale..

Pasul 3: Comandați PCB-ul și lista de materiale

Am atașat lista de materiale. Practic conține următorul conținut;

1. PIC24EP256GP204 - Microcontroler
2. MCP2200 - pod UART
3. TL082 - OpAmps
4. LM324 - OpAmps
5. MCP6S21 - OpAmp controlat cu câștig
6. MCP4728 - Convertor digital-analog
7. TC1240A - Invertor de tensiune
8. TL7660 - Dublator de tensiune
9. Rezistoare, condensatoare și inductoare de dimensiuni 0603
10. Cristale SMD de 12 MHz

Când plasați comanda PCB, asigurați-vă că aveți următoarele setări

• Dimensiuni: 55mm x 99mm
• Straturi: 4
• Material: FR4
• Grosime: 1,6 mm
• Distanța minimă a pistei: 6mil
• Dimensiunea minimă a găurii: 0,3 mm

Pasul 4: Să începem cu asamblarea

Când PCB-ul este gata și componentele au sosit, putem începe cu asamblarea. În acest scop, mai bine avem un șablon, astfel încât procesul să fie mai ușor. Mai întâi, așezați șablonul aliniat cu tampoane și aplicați pasta de lipit. Apoi începeți să plasați componente. Videoclipul aici prezintă o versiune expirată în timp a plasării componentelor.

Odată ce fiecare componentă este plasată, re-curgeți-o prin lipire utilizând o stație de prelucrare SMD. Asigurați-vă că nu încălziți prea mult placa, deoarece componentele s-ar putea defecta în fața căldurii intense. De asemenea, nu vă opriți și faceți de multe ori. Faceți-o dintr-o dată, deoarece lăsați componentele să se răcească și apoi încălzirea va defecta integritatea structurală a componentelor și a PCB-ului în sine.

Pasul 5: Încărcați firmware-ul

Odată ce ansamblul este finalizat, următorul pas este să ardeți firmware-ul pe microcontroler. Pentru aceasta, avem nevoie;

• Programator PICKit3 - Pentru a încărca firmware-ul
• Sârme jumper de la tată la tată x 6 - Pentru a conecta programatorul cu dispozitivul PSLab
• Cablu tip USB Mini B - Pentru conectarea programatorului la PC
• Cablu de tip USB Micro B - Pentru conectarea și alimentarea PSLab cu computerul

Firmware-ul este dezvoltat folosind MPLab IDE. Primul pas este conectarea programatorului PICKit3 la antetul de programare PSLab. Aliniați pinul MCLR atât în programator, cât și în dispozitiv, iar restul pinilor vor fi amplasați corect.

Programatorul în sine nu poate porni dispozitivul PSLab deoarece nu poate furniza multă energie. Deci, trebuie să pornim dispozitivul PSLab folosind o sursă externă. Conectați dispozitivul PSLab la un computer utilizând un cablu de tip Micro B și apoi conectați programatorul la același PC.

Deschideți MPLab IDE și faceți clic pe „Faceți și programați dispozitivul” din bara de meniu. Se va deschide o fereastră pentru a selecta un programator. Alegeți „PICKit3” din meniu și apăsați OK. Acesta va începe să ardă firmware-ul pe dispozitiv. Aveți grijă la mesajele tipărite pe consolă. Se va spune că detectează PIC24EP256GP204 și, în cele din urmă, programarea este completă.

Pasul 6: Porniți-l și gata de plecare

Dacă firmware-ul arde corect, LED-ul de culoare verde se va aprinde, ceea ce indică un ciclu de pornire reușit. Acum suntem gata să folosim dispozitivul PSLab pentru a face tot felul de teste de circuite electronice, pentru a efectua experimente etc.

Imaginile arată cum arată aplicația desktop și aplicația Android.