Tạo cho mình một PSLab: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Một ngày bận rộn ở phòng thí nghiệm điện tử hả?

Bạn đã bao giờ gặp bất kỳ vấn đề nào với mạch của mình chưa? Để gỡ lỗi, bạn biết rằng bạn muốn có một máy đo đa năng hoặc một máy hiện sóng hoặc một máy phát sóng hoặc một nguồn điện chính xác bên ngoài hoặc nói một máy phân tích logic. Nhưng đó là một dự án theo sở thích và bạn không muốn chi hàng trăm đô la cho những công cụ đắt tiền như vậy. Chưa kể cả bộ bên trên tốn rất nhiều diện tích để cất giữ. Bạn có thể kết thúc với một đồng hồ đa năng trị giá 20-30 đô la nhưng nó không thực sự hoạt động tốt trong việc gỡ lỗi mạch.

Điều gì sẽ xảy ra nếu tôi nói, có một thiết bị phần cứng mã nguồn mở cung cấp tất cả các chức năng đó của máy hiện sóng, máy đo đa năng, máy phân tích logic, máy tạo sóng và nguồn điện và nó sẽ không khiến bạn tốn hàng trăm đô la và không đi đâu. để lấy toàn bộ bảng để điền. Nó là thiết bị PSLab của tổ chức nguồn mở FOSSASIA. Bạn có thể tìm thấy trang web chính thức tại https://pslab.io/ và các kho mã nguồn mở từ các liên kết sau;

• Sơ đồ phần cứng:
• Phần mềm cơ sở MPLab:
• Ứng dụng dành cho máy tính để bàn:
• Ứng dụng Android:
• Thư viện Python:

Tôi duy trì kho phần cứng và phần sụn và nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào trong khi sử dụng thiết bị hoặc bất kỳ nội dung liên quan nào khác, hãy hỏi tôi.

PSLab cung cấp cho chúng ta những gì?

Thiết bị nhỏ gọn với kiểu dáng giống Arduino Mega này có rất nhiều tính năng. Trước khi chúng tôi bắt đầu, nó được làm ở dạng Mega để bạn có thể đặt cái này vào vỏ Arduino Mega ưa thích của mình mà không gặp bất kỳ khó khăn nào. Bây giờ chúng ta hãy xem xét các thông số kỹ thuật (được trích xuất từ kho phần cứng gốc);

• Máy hiện sóng 4 kênh lên đến 2MSPS. Các giai đoạn khuếch đại có thể lựa chọn phần mềm
• Vôn kế 12 bit với độ lợi có thể lập trình được. Phạm vi đầu vào từ +/- 10 mV đến +/- 16 V
• Nguồn điện áp lập trình 3x 12-bit +/- 3,3 V, +/- 5V, 0-3 V
• Nguồn hiện tại có thể lập trình 12-bit. 0-3,3 mA
• 4 kênh, 4 MHz, Bộ phân tích logic
• 2x Máy tạo sóng sin / Tam giác. 5 Hz đến 5 KHz. Điều khiển biên độ bằng tay cho SI1
• Máy phát điện 4x PWM. Độ phân giải 15 nS. Lên đến 8 MHz
• Đo điện dung. phạm vi pF đến uF
• Các bus dữ liệu I2C, SPI, UART cho các mô-đun Accel / con quay hồi chuyển / độ ẩm / nhiệt độ

Bây giờ chúng ta đã biết thiết bị này là gì, hãy xem cách chúng ta có thể chế tạo một thiết bị..

Bước 1: Bắt đầu với sơ đồ

Phần cứng Nguồn mở đi cùng với phần mềm Nguồn mở:)

Dự án này ở định dạng mở nếu có thể. Điều này có nhiều lợi thế. Bất kỳ ai cũng có thể cài đặt phần mềm miễn phí và dùng thử. Không phải ai cũng có đủ tài chính để mua phần mềm độc quyền nên điều này giúp bạn vẫn có thể hoàn thành công việc. Vì vậy, các sơ đồ đã được thực hiện với KiCAD. Bạn có thể tự do sử dụng bất kỳ phần mềm nào bạn thích; chỉ cần kết nối đúng. Kho lưu trữ GitHub chứa tất cả các tệp nguồn cho sơ đồ tại https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… và nếu bạn định sử dụng KiCAD, chúng tôi có thể sao chép ngay kho lưu trữ và có nguồn. cho chính chúng ta bằng cách nhập lệnh sau trong cửa sổ đầu cuối Linux.

$ git clone

Hoặc nếu bạn không quen với các lệnh console, chỉ cần dán liên kết này vào trình duyệt và nó sẽ tải xuống tệp zip chứa tất cả các tài nguyên. Bạn có thể tìm thấy phiên bản PDF của tệp giản đồ bên dưới.

Sơ đồ có thể trông hơi phức tạp vì nó chứa rất nhiều IC, điện trở và tụ điện. Tôi sẽ hướng dẫn bạn những gì ở đây.

Ở giữa trang đầu tiên, nó chứa một bộ điều khiển vi mô PIC. Đó là bộ não của thiết bị. Nó được kết nối với một số OpAmps, một Crystal và một vài điện trở và tụ điện để cảm nhận tín hiệu điện từ các chân I / O. Kết nối với PC hoặc điện thoại di động được thực hiện thông qua cầu nối UART là IC MCP2200. Nó cũng có một điểm đột phá cho chip ESP8266-12E ở phía sau thiết bị. Sơ đồ cũng sẽ có bộ nghi ngờ điện áp và IC biến tần điện áp vì thiết bị có thể hỗ trợ các kênh dao động ký có thể lên đến +/- 16 V

Sau khi hoàn thành sơ đồ, bước tiếp theo là xây dựng PCB thực…

Bước 2: Chuyển đổi giản đồ thành một bố cục

OK vâng, đây là một mớ hỗn độn phải không? Đó là bởi vì hàng trăm thành phần nhỏ được đặt trong một bảng nhỏ, cụ thể là trên một mặt của bảng nhỏ có kích thước bằng Arduino Mega. Bảng này là một bốn lớp một. Nhiều lớp này đã được sử dụng để có tính toàn vẹn của bản nhạc tốt hơn.

Kích thước bảng phải chính xác như Arduino Mega và các đầu ghim được đặt ở cùng những nơi Mega có chân của nó. Ở giữa, có các đầu ghim để kết nối bộ lập trình và một mô-đun Bluetooth. Có bốn điểm kiểm tra ở phía trên và bốn điểm ở phía dưới để kiểm tra xem các mức tín hiệu chính xác có đang nhận được ở các kết nối chính xác hay không.

Khi tất cả các dấu chân được nhập, điều đầu tiên là đặt bộ điều khiển vi mô ở trung tâm. Sau đó, đặt các điện trở và tụ điện được kết nối trực tiếp với bộ điều khiển vi mô xung quanh vi mạch chính và sau đó tiến hành cho đến khi thành phần cuối cùng được đặt. Tốt hơn là nên có một định tuyến sơ bộ trước khi định tuyến thực sự. Ở đây, tôi đã đầu tư nhiều thời gian hơn vào việc sắp xếp gọn gàng các thành phần với khoảng cách thích hợp.

Trong bước tiếp theo, chúng ta hãy xem xét các hóa đơn vật liệu quan trọng nhất..

Bước 3: Đặt hàng PCB và Hóa đơn nguyên vật liệu

Tôi có đính kèm hóa đơn nguyên vật liệu. Về cơ bản nó chứa nội dung sau đây;

1. PIC24EP256GP204 - Vi điều khiển
2. MCP2200 - Cầu UART
3. TL082 - OpAmps
4. LM324 - OpAmps
5. MCP6S21 - Tăng OpAmp được kiểm soát
6. MCP4728 - Bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự
7. TC1240A - Biến tần điện áp
8. TL7660 - Bộ nghi ngờ điện áp
9. Điện trở, tụ điện và cuộn cảm có kích thước 0603
10. 12MHz SMD pha lê

Khi đặt hàng PCB, hãy đảm bảo có các cài đặt sau

• Kích thước: 55mm x 99mm
• Lớp: 4
• Chất liệu: FR4
• Độ dày: 1,6mm
• Khoảng cách theo dõi tối thiểu: 6 triệu
• Kích thước lỗ tối thiểu: 0,3mm

Bước 4: Hãy bắt đầu với hội

Khi PCB đã sẵn sàng và các thành phần đã đến, chúng ta có thể bắt đầu lắp ráp. Vì mục đích này, chúng ta tốt hơn nên có một tấm giấy nến để quá trình này dễ dàng hơn. Đầu tiên, đặt giấy nến thẳng hàng với các miếng đệm và bôi chất hàn lên. Sau đó bắt đầu đặt các thành phần. Video ở đây cho thấy một phiên bản đã trôi qua về thời gian của việc tôi đặt các thành phần.

Sau khi mọi thành phần được đặt, hàn lại dòng chảy bằng cách sử dụng một trạm gia công lại SMD. Đảm bảo không làm bo mạch nóng lên quá mức vì các linh kiện có thể bị hỏng khi gặp nhiệt độ cao. Cũng đừng dừng lại và làm nhiều lần. Làm điều đó trong một lần quét vì để các thành phần lạnh đi và sau đó nóng lên sẽ làm hỏng tính toàn vẹn cấu trúc của cả các thành phần và bản thân PCB.

Bước 5: Tải lên chương trình cơ sở

Khi quá trình lắp ráp hoàn tất, bước tiếp theo là ghi phần sụn vào bộ điều khiển vi mô. Đối với điều này, chúng tôi cần;

• Lập trình viên PICKit3 - Để tải lên chương trình cơ sở
• Dây nối nam sang nam x 6 - Để kết nối bộ lập trình với thiết bị PSLab
• Cáp USB Mini B loại - Để kết nối lập trình viên với PC
• Cáp USB loại B - Để kết nối và cấp nguồn PSLab với PC

Phần sụn được phát triển bằng MPLab IDE. Bước đầu tiên là kết nối trình lập trình PICKit3 với tiêu đề lập trình PSLab. Căn chỉnh chân MCLR ở cả bộ lập trình và thiết bị và phần còn lại của các chân sẽ được đặt chính xác.

Bản thân lập trình viên không thể cấp nguồn cho thiết bị PSLab vì nó không thể cung cấp nhiều năng lượng. Vì vậy, chúng ta cần cấp nguồn cho thiết bị PSLab bằng nguồn bên ngoài. Kết nối thiết bị PSLab với máy tính bằng cáp loại Micro B, sau đó kết nối bộ lập trình với cùng một PC.

Mở MPLab IDE và nhấp vào "Tạo và lập trình thiết bị" từ thanh menu. Nó sẽ mở ra một cửa sổ để chọn một lập trình viên. Chọn "PICKit3" từ menu và nhấn OK. Nó sẽ bắt đầu ghi phần sụn vào thiết bị. Hãy để ý các thông báo được in trên bảng điều khiển. Nó sẽ nói rằng nó phát hiện PIC24EP256GP204 và cuối cùng thì quá trình lập trình đã hoàn tất.

Bước 6: Khởi động và sẵn sàng hoạt động !

Nếu chương trình cơ sở ghi đúng cách, đèn LED màu xanh lục sẽ sáng cho biết chu kỳ khởi động thành công. Bây giờ chúng tôi đã sẵn sàng sử dụng thiết bị PSLab để thực hiện tất cả các loại kiểm tra mạch điện tử, thực hiện các thí nghiệm, v.v.

Hình ảnh cho thấy giao diện của ứng dụng dành cho máy tính để bàn và ứng dụng Android.