HackerBoxes 0018: Circuit Circus: 12 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Circuit Circus: aquest mes, HackerBox Hackers treballa amb circuits electrònics analògics, així com tècniques per a la prova i mesura de circuits.

Aquesta instrucció conté informació per treballar amb HackerBoxes # 0018. Si voleu rebre una caixa d’aquest tipus a la vostra bústia de correu cada mes, ara és el moment de subscriure-vos a HackerBoxes.com i unir-vos a la revolució.

Temes i objectius d'aprenentatge d'aquest HackerBox:

• Creeu un dispositiu de prova de components basat en microprocessador
• Perfeccionar les habilitats de muntatge i soldadura de PCB
• Comprendre l’ús de diversos components electrònics en circuits
• Reviseu les tècniques de prova i mesura d’aquests components
• Completa un curs de deu lliçons sobre electrònica moderna
• Completa un curs de deu lliçons sobre electrònica analògica
• Exploreu les aplicacions i les limitacions dels oscil·loscopis de la targeta de so
• Exercici de tècniques per prototipar circuits sobre taulers de suport

HackerBoxes és el servei de caixa de subscripció mensual per a electrònica de bricolatge i tecnologia informàtica. Som aficionats, creadors i experimentadors. I som els somiadors dels somnis.

Pas 1: HackerBoxes 0018: contingut de la caixa

• HackerBoxes # 0018 Targeta de referència col·leccionable
• Dispositiu de prova de components electrònics (kit de soldadura)
• Kit electrònic modern i analògic
• Kit de pont de filferro de 140 peces
• Taula de pa sense soldadura de 830 punts
• Mòdul de separació d’àudio de 3,5 mm
• Cable de connexió d'àudio de 3,5 mm
• Dos clips de bateria de 9V
• Peda de ferro exclusiva "Tecnologia d'elit" exclusiva
• Calcomania exclusiva de quadres HackerBoxes

Algunes altres coses que us seran útils:

• Soldador, soldador i eines bàsiques de soldadura
• Dues bateries de 9V
• Ordinador amb targeta de so
• (opcional) targeta de so USB **
• (opcional) Multímetre digital

El més important és que necessiteu un sentiment d’aventura, esperit de bricolatge i curiositat per part dels pirates informàtics. L’electrònica de bricolatge dur no és l’afició més fàcil, però quan persisteix i gaudeix de l’aventura, es pot derivar una gran satisfacció de perseverar i fer funcionar els seus projectes. Només cal que feu cada pas lentament, tingueu en compte els detalls i no dubteu a demanar ajuda.

** Nota sobre la targeta de so: el pas 11 tracta, opcionalment, de fer servir una targeta de so USB. Hi ha hagut alguns exemplars a la venda com a excedent al HackerBoxes HQ. Els vam llançar GRATIS com a regal extra en un nombre limitat de HackerBoxes RANDOM # 0018. Si no en vau rebre cap, torneu a tenir en compte que es van lliurar a l'atzar lliurement (sense afectar el pressupost de la caixa). No s'inclouen a la llista de contingut anterior i, per tant, no es poden considerar un "element que falti". Si realment n’agradaria una, estan disponibles per a la compra aquí. Gràcies per entendre.

Pas 2: autòmats, pingüins i pallassos

L'exclusiva etiqueta HackerBoxes Quad està dissenyada per separar-la en quatre adhesius en miniatura, cadascun d'ells perfectament dimensionat per a tancaments de projectes, dispositius mòbils, ordinadors portàtils o caixes d'eines.

El símbol Glider apareix en una de les calcomanies en miniatura. És un patró de cinc punts disposats dins d’una quadrícula. Aquest patró específic viatja a través del tauler a Game of Life de Conway (un autòmat cel·lular conegut). El planador s’ha proposat com a emblema per representar la subcultura dels pirates informàtics, ja que el Joc de la vida atrau els pirates informàtics i el concepte del planador va néixer gairebé al mateix temps que Internet i Unix. L’entrada a la Viquipèdia explica que aquest emblema s’utilitza en diversos llocs de la subcultura, però no li agrada universalment. Si no us agrada, pirategeu-lo. Sigui com sigui, us suggerim que obtingueu un programa o una aplicació "Conway's Game of Life" i que hi jugueu. Una vida!

Què passa amb el pallasso? L’art dels fanàtics dels pallassos i el tema "Circuit Circus" són al·lusions a l’emblemàtic Circus Circus Hotel and Casino de Las Vegas. Potser ens veurem a Las Vegas aquest estiu per DEFCON25?

Pas 3: equip electrònic modern i analògic

El kit d’electrònica moderna i analògica HackerBoxes conté més de 80 components electrònics. Molts d'aquests poden ser útils en experimentar amb el dispositiu de prova de components electrònics.

Aquests components, juntament amb altres continguts de HackerBox # 0018, inclouen tot el necessari per realitzar tots els experiments dels cursos en línia d'Electrònica moderna i electrònica analògica presentats més endavant en aquest manual.

Pas 4: Dispositiu de prova de components electrònics: introducció

Tots sabem el molest desafiament d’identificar els paràmetres exactes d’un component de l’antiga caixa brossa. Els enfocaments convencionals d’identificació i mesura són generalment difícils i requereixen molt de temps. Aquest dispositiu de prova és aquí per estalviar el dia amb un disseny molt intel·ligent basat en microcontroladors. El millor de tot és que es subministra en forma de kit perquè pugueu construir-lo vosaltres mateixos.

Un cop finalitzat, detectarem i identificarem automàticament els pinouts dels transistors NPN i PNP, FET, díodes, díodes dobles, tiristors i SCR.

Es poden mesurar resistències de fins a 50MΩ amb una resolució màxima de 0,01Ω. Tres punts de prova permeten fer proves senzilles de potenciòmetres.

La capacitat de 25pF-100mF es pot mesurar amb una resolució de 1pF. Es mesura la resistència en sèrie equivalent (ESR) per a condensadors superiors a 90 nF.

Les mesures del transistor de connexió bipolar inclouen el factor d’amplificació de corrent de col·lector-emissor, el voltatge llindar de base-emissor, el corrent de fuita de col·lector-emissor, el voltatge de llindar de l’emissor base i l’alt guany de corrent. S’identifiquen els transistors Darlington. Es detecten díodes de protecció per als transistors de potència i els FET.

Les mesures dels paràmetres FET inclouen el voltatge del llindar de la font de la porta, la resistència de la font de drenatge i la capacitat de la font de la porta.

Característiques adicionals:

Mesura de freqüència 1Hz-1MHz

Mesura de període fins a 25 kHz

Mesura de voltatge continu fins a 50V

Generador de freqüència d'ona quadrada a diverses freqüències

Generador PWM de 10 bits (1% - 99%)

Lector de termòmetre digital (DS1820)

Lector de temperatura / humitat (DHT11)

Descodificador de protocol de sensor IR (uPD6121 i TC9012)

Codificador IR

Especificacions:

Processador: ATMEAG328P amb socket (28 pin DIP)

Pantalla en color: TFT amb 160x128 píxels i profunditat de color de 16 bits

Entrada d’usuari: codificador rotatiu amb polsador

Potència d'entrada: 6,8-12VDC al connector de barril O bateria de 9V

Consum actual: aproximadament 30 mA

Pas 5: Dispositiu de prova de components electrònics: llista de materials

Comenceu a construir el kit desenganxant els components en una safata petita i familiaritzant-vos amb cura amb cada component.

Hi ha 24 resistències de derivació axial que tenen 12 valors diferents. Totes tenen un aspecte molt semblant. Us suggerim que prengueu uns minuts ara mateix per mirar cap amunt i anotar amb deteniment els seus valors a la cinta de paper adherida a les resistències. Les resistències no són intercanviables. Si cada resistència no es col·loca a la seva ubicació correcta al PCB, el dispositiu de prova no funcionarà.

Aquesta calculadora de codis de resistències és molt útil. Assegureu-vos de canviar a la pestanya "5 ratlles". És possible que sigui necessari un "procés d'eliminació" quan dos conjunts de ratlles de colors tinguin un aspecte molt similar.

Pas 6: Dispositiu de prova de components electrònics: supressió de tensió transitòria

El kit de comprovació de components inclou tres petits components de muntatge superficial: un condensador 100nF de mida 0805, un díode P6KE6V8 de mida 1812 i un conjunt de díodes SVR05-4 de mida SOT23. Es tracta de components completament opcionals per donar suport a la supressió de tensió transitòria (TVS). El comprovador funcionarà bé sense ells, de manera que, tret que tingueu un microscopi i una experiència SMT, us recomanem que llenceu aquests components.

SI NO INSTAL·LEU PARTS SMT:

L’objectiu del circuit de protecció TVS és millorar la probabilitat que els pins d’entrada del microcontrolador puguin sobreviure al corrent de descàrrega quan es connecta un condensador carregat a les entrades de prova. Fins i tot amb el circuit TVS instal·lat, la protecció no està garantida. Per tant, és molt important que els condensadors sempre es descarreguin abans de mesurar amb el dispositiu de prova competent.

SI INSTAL·LEU PARTS SMT:

Els tres components SMT s’han de soldar primer. El condensador i el díode únic no estan polaritzats i es poden soldar en qualsevol direcció. Tanmateix, la matriu de díodes de 6 pins té unes marques de polaritat que haurien d’estar alineades amb les marques de la serigrafia del PCB.

Pas 7: Dispositiu de prova de components electrònics: components petits

Comenceu soldant els 24 resistors. Assegureu-vos que han estat identificats correctament per les seves bandes de colors. Tingueu molta cura de col·locar els valors correctes a les posicions correctes del PCB. Les resistències no estan polaritzades i es poden inserir en qualsevol direcció.

Després de soldar un component del forat passant, el cable s’ha de retallar acuradament des de la part posterior molt a prop de la superfície del PCB. Utilitzeu sempre ulleres de seguretat quan trenqueu cables.

A continuació, introduïu els 9 condensadors ceràmics assegurant-vos que coincideixen amb els valors impresos als condensadors amb les marques del PCB. Aquests condensadors no estan polaritzats i es poden inserir en qualsevol direcció.

Els dos condensadors electrolítics semblen barrils negres. Tenen el mateix valor, però els seus contactes estan polaritzats. Un dels costats del barret té una franja blanca. Aquest és el costat negatiu. L’altre cable és el costat positiu i s’ha d’alignar amb el marcatge "+" del PCB.

El LED vermell està polaritzat. El cable més llarg s’ha d’inserir al forat quadrat de metall.

Els cinc dispositius TO-92 tenen una secció semicircular. Feu coincidir l’orientació d’aquesta forma amb el contorn marcat al PCB. Tingueu en compte que hi ha quatre tipus de dispositius completament diferents als paquets TO-92, així que assegureu-vos de coincidir amb els números impresos als paquets amb les designacions del PCB.

Finalment, el cristall de 8 MHz no està polaritzat.

Pas 8: Dispositiu de prova de components electrònics: components més grans

A continuació, inseriu i soldeu els components més grans. Són prou autoexplicables, però aquí teniu alguns consells:

Els tres terminals de cargol blaus haurien d’estar orientats de manera que els ports laterals s’orientin cap a la vora del PCB per inserir cables.

El braç del sòcol ZIF (força d’inserció zero) s’ha de deixar en posició AMUNT mentre es solda.

El sòcol DIP28 s'ha de soldar sense inserir el xip. Alineeu el marcatge de mig cercle del PCB amb una forma similar formada en una vora del sòcol. Un cop la soldadura es refredi al sòcol, el xip es pot inserir segons el mateix marcatge semicircular de pin-one.

El sòcol de visualització de 8 pins es solda al PCB principal. La capçalera masculina de 8 pines es solda a la part posterior de la pantalla TFT per aparellar-se amb el sòcol.

S'utilitzen dos separadors de llautó i quatre perns per estabilitzar el mòdul de visualització un cop inserit.

Es fan servir quatre separadors de llautó i quatre perns per formar peus a la part posterior del PCB principal. Aquests peus impedeixen que els cables retallats dels components soldats rascin l'escriptori, ja que poden ser força nítids.

Els cables de clip de bateria de 9V es solden als forats etiquetats de 9V a la part esquerra del PCB. El cable vermell entra al terminal "+".

Pas 9: utilitzar el dispositiu de prova de components electrònics

Un cop s'aplica l'alimentació al dispositiu de prova de components, es pot encendre prement el codificador rotatiu (hi ha un polsador integrat al codificador). Hi ha un procés de calibratge que es pot realitzar mitjançant un curtmetratge dels tres punts de prova. Opcionalment, podeu ometre el calibratge per ara i passar directament a la prova d'alguns components per provar-los al següent pas.

Un document molt detallat titulat TransistorTester amb microcontrolador AVR i una mica més s’actualitza i està disponible en línia. Aquest document tracta el disseny, l'ús i la teoria del funcionament de les diverses encarnacions d'aquests instruments. Comproveu-ho definitivament.

Aquesta pàgina té una gran varietat de recursos relacionats en diferents idiomes.

Pas 10: Curs "Electrònica moderna" de deu lliçons en línia

Tot el que necessiteu per al curs de vídeo en línia PyroElectro Modern Electronics s’inclou al kit d’electrònica moderna i analògica HackerBox.

Mentre exploreu les lliçons sobre resistències, condensadors, inductors, díodes i transistors, preneu-vos un segon per provar el component investigat mitjançant el dispositiu de prova de components electrònics.

Un cop hàgiu après més sobre el funcionament de cada component en un circuit, és possible que vulgueu anar al document gran per al dispositiu de prova de components electrònics i revisar la teoria del funcionament per descobrir com el provador pot interrogar el dispositiu que s’utilitza mitjançant Microcontrolador AVR. Moltes de les tècniques són molt intel·ligents i demostren enfocaments útils per al vostre futur disseny o treball de prova.

La lliçó 9 del temporitzador 555 és una gran oportunitat per jugar amb la funció de mesura de freqüència del dispositiu de prova de components electrònics.

Molt respecte per la feina feta per PyroElectro en aquestes lliçons.

Pas 11: Curs de deu lliçons en línia sobre "electrònica analògica"

Tot el que necessiteu per al curs de vídeo en línia PyroElectro Analog Electronics s’inclou al kit HackerBox Modern and Analog Electronics.

Tingueu en compte que el cable de connexió d'àudio de 3,5 mm es pot tallar per la meitat per crear dos conjunts de "sondes" per utilitzar amb l'oscil·loscopi de la targeta de so que es parla en aquest curs. Els cables de filferro pelats s’han de conservar amb soldadura per facilitar la manipulació sense desgastar-se.

Tot i que es suposa que els circuits exactes que es mostren al curs són segurs, val la pena assenyalar que les entrades de la targeta de so de l'ordinador només estan dissenyades per manejar un rang d'entre -0,8V i + 0,8V. Quan es tracta de rangs de tensió més grans, caldrà reduir el senyal per no sobrecarregar les entrades de la targeta de so. Aquí hi ha algunes notes excel·lents de Make i també de Daqarta.

Si teniu previst experimentar àmpliament amb oscil·loscopis de la targeta de so i voleu tenir una assegurança addicional per no danyar la targeta de so, és possible que vulgueu agafar una targeta de so USB de baix cost per obtenir més aïllament elèctric.

El programari específic de l’oscil·loscopi suggerit al curs és específicament per utilitzar-lo amb Windows. Per a Linux, hi ha un programa similar anomenat xoscopi. Per als usuaris d’OSX, hi ha diverses notes en línia sobre l’ús d’Audacity com a oscil·loscopi de la targeta de so. Per a aquells que treballen amb MATLAB o GNU Octave, mireu la funció audiorecorder ().

Molt respecte per la feina feta per PyroElectro en aquestes lliçons.

Pas 12: piratejar el planeta

Gràcies per unir les nostres aventures a la prova i mesura d’electrònica analògica moderna. Si us ha agradat aquest Instrucable i voleu que cada mes es lliurin directament a la vostra bústia una caixa de projectes electrònics com aquest, uniu-vos-hi subscrivint-vos AQUÍ.

Arribeu i compartiu el vostre èxit als comentaris següents i / o a la pàgina de Facebook de HackerBoxes. Indiqueu-nos si teniu cap pregunta o necessiteu ajuda per res. Gràcies per formar part de HackerBoxes. Si us plau, mantingueu els vostres suggeriments i suggeriments. HackerBoxes són LES VOSTRES caixes. Fem alguna cosa genial!