Construint-me un PSLab: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Un dia ocupat al laboratori d'electrònica eh?

Heu tingut mai problemes amb els vostres circuits? Per depurar, sabíeu que volíeu un multímetre, un oscil·loscopi o un generador d'ones o una font d'alimentació externa precisa, o bé dir un analitzador lògic. Però és un projecte d’afició i no voleu gastar centenars de dòlars en eines costoses com aquesta. Per no mencionar que tot el conjunt anterior requereix molt espai. Podríeu acabar amb un valor de 20-30 dòlars per diversos metres, però no està realitzant una bona feina depurant el circuit.

Què passa si dic, hi ha un dispositiu de maquinari de codi obert que proporciona totes les funcionalitats d’un oscil·loscopi, un multímetre, un analitzador lògic, un generador d’ones i una font d’energia i no us costarà centenars de dòlars i no agafar tota una taula per omplir. És el dispositiu PSLab de l'organització de codi obert FOSSASIA. Podeu trobar el lloc web oficial a https://pslab.io/ i els dipòsits de codi obert des dels següents enllaços;

• Esquemes de maquinari:
• Firmware MPLab:
• Aplicació d'escriptori:
• Aplicació per a Android:
• Biblioteques Python:

Mantinc els dipòsits de maquinari i microprogramari i, si teniu cap pregunta sobre l’ús del dispositiu o qualsevol altra cosa relacionada, no dubteu a preguntar-me.

Què ens dóna PSLab?

Aquest dispositiu compacte amb el factor de forma d’un Arduino Mega té moltes funcions. Abans de començar, es fabrica en format Mega perquè pugueu posar-lo a la vostra elegant carcassa Arduino Mega sense cap problema. Ara fem una ullada a les especificacions (extretes del dipòsit de maquinari original);

• Oscil·loscopi de 4 canals fins a 2MSPS. Etapes d'amplificació seleccionables pel programari
• Voltímetre de 12 bits amb guany programable. L'entrada oscil·la entre +/- 10 mV i +/- 16 V
• 3x Fonts de tensió programables de 12 bits +/- 3,3 V, +/- 5V, 0-3 V
• Font de corrent programable de 12 bits. 0-3,3 mA
• Analitzador lògic de 4 canals, 4 MHz
• 2 generadors d'ona sinusoïdal / triangular. De 5 Hz a 5 KHz. Control d'amplitud manual per SI1
• 4x generadors PWM. Resolució de 15 nS. Fins a 8 MHz
• Mesura de la capacitat. rang de pF a uF
• Bus de dades I2C, SPI, UART per a mòduls Accel / giroscopis / humitat / temperatura

Ara que ja sabem què és aquest dispositiu, vegem com podem construir-ne un.

Pas 1: Comencem amb els esquemes

El maquinari de codi obert va amb el programari de codi obert:)

Aquest projecte està en formats oberts sempre que sigui possible. Això té molts avantatges. Tothom pot instal·lar el programari gratuïtament i provar-lo. No tothom té una fortalesa financera per comprar programari propietari, de manera que això fa possible encara fer la feina. Per tant, els esquemes es van fer amb KiCAD. Ets lliure d’utilitzar qualsevol programari que vulguis; només cal encertar les connexions. El dipòsit GitHub conté tots els fitxers font dels esquemes a https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… i, si aneu amb KiCAD, podem clonar el dipòsit immediatament i tenir-ne l’origen a nosaltres mateixos escrivint l'ordre següent en una finestra del terminal Linux.

$ git clon

O si no esteu familiaritzat amb les ordres de la consola, simplement enganxeu aquest enllaç en un navegador i es descarregarà el fitxer zip que conté tots els recursos. La versió PDF dels fitxers esquemàtics es pot trobar a continuació.

L'esquema pot semblar una mica complicat, ja que conté molts circuits integrats, resistències i condensadors. Et guiaré pel que hi ha aquí.

Al centre de la primera pàgina, conté un microcontrolador PIC. Aquest és el cervell del dispositiu. Està connectat amb diversos OpAmps, un Crystal i uns quants resistors i condensadors per detectar els senyals elèctrics dels pins d'E / S. La connexió amb un PC o un telèfon mòbil es fa a través d’un pont UART que és MCP2200 IC. També té una obertura de sortida per a un xip ESP8266-12E a la part posterior del dispositiu. Els esquemes també tenen un duplicador de voltatge i un circuit convertidor de voltatge, ja que el dispositiu pot suportar canals d’oscil·loscopi que poden anar fins a +/- 16 V

Un cop fet l'esquema, el següent pas és construir el PCB real …

Pas 2: convertir l'esquema en un disseny

D'acord sí, això és un embolic no? Això es deu al fet que centenars de components petits es col·loquen en una placa petita, específicament a un costat d'una placa petita d'una mida d'un Arduino Mega. Aquest tauler és de quatre capes. Aquestes capes es van utilitzar per tenir una millor integritat de la pista.

Les dimensions de la placa són exactes, ja que Arduino Mega i les capçaleres dels pins es col·loquen als mateixos llocs on el Mega té els pins. Al mig, hi ha capçaleres de pins per connectar el programador i un mòdul Bluetooth. Hi ha quatre punts de prova a la part superior i quatre a la part inferior per comprovar si els nivells de senyal correctes obtenen connexions correctes.

Un cop importades totes les petjades, primer és col·locar el microcontrolador al centre. A continuació, col·loqueu les resistències i els condensadors connectats directament amb el microcontrolador al voltant del circuit principal principal i, a continuació, progresseu fins que es col·loqui l'últim component. És millor tenir un encaminament aproximat abans de l’encaminament real. Aquí he invertit més temps a ordenar ordenadament els components amb l’espai adequat.

Com a pas següent, fem una ullada a la llista de materials més important..

Pas 3: demanar el PCB i la llista de materials

He adjuntat la factura de materials. Bàsicament conté el següent contingut;

1. PIC24EP256GP204 - Microcontrolador
2. MCP2200 - Pont UART
3. TL082 - OpAmps
4. LM324 - OpAmps
5. MCP6S21 - OpAmp controlat per guany
6. MCP4728: convertidor de digital a analògic
7. TC1240A - Inversor de tensió
8. TL7660 - Doblador de tensió
9. Resistències, condensadors i inductors de mida 0603
10. Cristalls SMD de 12 MHz

Quan feu la comanda de PCB, assegureu-vos de tenir els paràmetres següents

• Dimensions: 55 mm x 99 mm
• Capes: 4
• Material: FR4
• Gruix: 1,6 mm
• Espai mínim de la pista: 6 mil
• Mida mínima del forat: 0,3 mm

Pas 4: Comencem per l'assemblea

Quan el PCB estigui llest i els components hagin arribat, podem començar amb el muntatge. Per a aquest propòsit és millor tenir una plantilla perquè el procés sigui més fàcil. Primer, col·loqueu la plantilla alineada amb els coixinets i apliqueu la pasta de soldar. A continuació, comenceu a col·locar components. El vídeo aquí mostra una versió caducada del meu temps col·locant components.

Un cop col·locat cada component, torneu a soldar-lo mitjançant una estació de reelaboració SMD. Assegureu-vos de no escalfar massa el tauler, ja que els components poden fallar davant d’una calor intensa. Tampoc no paris i fes-ho moltes vegades. Feu-ho d'una sola vegada, ja que deixar que els components es refredin i després escalfar-se fracassarà la integritat estructural dels components i del propi PCB.

Pas 5: pengeu el firmware

Un cop acabat el muntatge, el següent pas és gravar el microprogramari al microcontrolador. Per a això, necessitem;

• Programador PICKit3: per carregar el firmware
• Cavalls de pont masculí a masculí x 6: per connectar el programador amb el dispositiu PSLab
• Cable tipus USB Mini B: per connectar el programador a l'ordinador
• Cable tipus USB Micro B: per connectar i engegar PSLab amb l'ordinador

El firmware es desenvolupa mitjançant MPLab IDE. El primer pas és connectar el programador PICKit3 a la capçalera de programació PSLab. Alineeu el pin MCLR tant al programador com al dispositiu i la resta de pins es col·locaran correctament.

El propi programador no pot encendre el dispositiu PSLab, ja que no pot proporcionar molta energia. Per tant, hem d’encendre el dispositiu PSLab mitjançant una font externa. Connecteu el dispositiu PSLab a un ordinador mitjançant un cable de tipus Micro B i, a continuació, connecteu el programador al mateix PC.

Obriu MPLab IDE i feu clic a "Marca i programa el dispositiu" a la barra de menú. S'obrirà una finestra per seleccionar un programador. Seleccioneu "PICKit3" al menú i premeu D'acord. Començarà a gravar el firmware al dispositiu. Compte amb els missatges que s’imprimeixen a la consola. Es dirà que detecta el PIC24EP256GP204 i, finalment, la programació s'ha completat.

Pas 6: engegueu-lo i llest per començar

Si el microprogramari es crema correctament, s’encendrà el LED de color verd que indica un cicle d’arrencada reeixit. Ara estem preparats per utilitzar el dispositiu PSLab per fer tot tipus de proves de circuits electrònics, realitzar experiments, etc.

Les imatges mostren l'aspecte de l'aplicació d'escriptori i d'Android.