Изграждане на PSLab: 6 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Натоварен ден в лабораторията по електроника, а?

Имали ли сте някога проблеми с веригите си? За отстраняване на грешки знаете, че искате многометров или осцилоскоп или генератор на вълни или външен точен източник на захранване или да речем логически анализатор. Но това е хоби проект и не искате да харчите стотици долари за скъпи инструменти като този. Да не говорим, че целият комплект по -горе отнема много място за запазване. Може да се окажете с 20-30 долара на стойност няколко метра, но всъщност не върши добра работа за отстраняване на грешки във веригата.

Ами ако кажа, има хардуерно устройство с отворен код, което осигурява всички тези функции на осцилоскоп, мултиметър, логически анализатор, генератор на вълни и източник на захранване и няма да ви струва стотици долари и да заема цяла маса за запълване. Това е устройството PSLab от организация с отворен код FOSSASIA. Можете да намерите официалния уебсайт на адрес https://pslab.io/ и хранилищата с отворен код от следните връзки;

• Схеми на хардуера:
• MPLab фърмуер:
• Настолно приложение:
• Приложение за Android:
• Библиотеките на Python:

Поддържам хранилища за хардуер и фърмуер и ако имате някакви въпроси, докато използвате устройството или други свързани неща, не се колебайте да ме попитате.

Какво ни дава PSLab?

Това компактно устройство с форм -фактора на Arduino Mega има много функции. Преди да започнем, той е направен във формат Mega, така че можете да го поставите във вашия фантастичен корпус Arduino Mega без никакви проблеми. Сега нека да разгледаме спецификациите (извлечени от оригиналното хардуерно хранилище);

• 4-канален до 2MSPS осцилоскоп. Софтуерно избираеми етапи на усилване
• 12-битов волтметър с програмируемо усилване. Входовете варират от +/- 10 mV до +/- 16 V
• 3x 12-битови програмируеми източници на напрежение +/- 3.3 V, +/- 5V, 0-3 V
• 12-битов програмируем източник на ток. 0-3,3 mA
• 4-канален, 4 MHz, логически анализатор
• 2x генератори на синусоидални/триъгълни вълни. 5 Hz до 5 KHz. Ръчно управление на амплитудата за SI1
• 4x ШИМ генератори. 15 nS резолюция. До 8 MHz
• Измерване на капацитет. pF до uF обхват
• I2C, SPI, UART шини за данни за модули Accel/жироскопи/влажност/температура

Сега, когато знаем какво представлява това устройство, нека да видим как можем да го изградим.

Стъпка 1: Нека започнем със схемите

Хардуерът с отворен код върви със софтуер с отворен код:)

Този проект е в отворени формати, когато е възможно. Това има много предимства. Всеки може да инсталира софтуера безплатно и да изпробва. Не всеки има финансова сила да купува патентован софтуер, така че това дава възможност все още да свърши работата. Така че схемите са направени с KiCAD. Вие сте свободни да използвате всеки софтуер, който харесвате; просто направете правилните връзки. Хранилището на GitHub съдържа всички изходни файлове за схеми на адрес https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… и ако ще отидете с KiCAD, можем веднага да клонираме хранилището и да имаме източника към себе си, като въведем следната команда в прозорец на терминал на Linux.

$ git клонинг

Или ако не сте запознати с конзолните команди, просто поставете тази връзка в браузър и той ще изтегли zip файла, съдържащ всички ресурси. PDF версията на схематичните файлове можете да намерите по -долу.

Схемата може да изглежда малко сложна, тъй като съдържа много интегрални схеми, резистори и кондензатори. Ще ви преведа през това, което има тук.

В центъра на първата страница той съдържа микроконтролер PIC. Това е мозъкът на устройството. Той е свързан с няколко OpAmps, кристал и няколко резистора и кондензатора за усещане на електрически сигнали от входно/изходни щифтове. Връзката с компютър или мобилен телефон се осъществява чрез UART мост, който е MCP2200 IC. Той също така има отвор за пробив за чип ESP8266-12E в задната част на устройството. Схемите също ще имат удвоител на напрежението и интегрални схеми на инвертор на напрежение, тъй като устройството може да поддържа канали на осцилоскоп, които могат да достигнат до +/- 16 V

След като схемата е направена, следващата стъпка е да се изгради истинската печатна платка …

Стъпка 2: Преобразуване на схемата в оформление

Добре, да, това е бъркотия, нали? Това е така, защото стотици малки компоненти са поставени в малка дъска, по -специално от едната страна на малка дъска с размер на Arduino Mega. Тази дъска е четирислойна. Толкова много слоеве бяха използвани за по -добра цялост на следите.

Размерите на дъската трябва да бъдат точни, тъй като Arduino Mega и щифтовете са поставени на същите места, където Mega има своите щифтове. В средата има щифтове за свързване на програмиста и Bluetooth модул. Има четири точки за изпитване отгоре и четири отдолу, за да проверите дали правилните нива на сигнала достигат до правилните връзки.

След като всички отпечатъци са внесени, първо трябва да поставите микроконтролера в центъра. След това поставете резисторите и кондензаторите, които са директно свързани с микроконтролер, около главната интегрална схема и след това преминете, докато поставите последния компонент. По -добре е да имате грубо маршрутизиране преди действителното маршрутизиране. Тук съм инвестирал повече време в подреждането на компонентите с подходящо разстояние.

Като следваща стъпка нека да разгледаме най -важния материал.

Стъпка 3: Поръчване на печатната платка и на материала

Прилагам материалната сметка. По същество съдържа следното съдържание;

1. PIC24EP256GP204 - Микроконтролер
2. MCP2200 - UART мост
3. TL082 - OpAmps
4. LM324 - OpAmps
5. MCP6S21 - OpAmp, контролиран от усилването
6. MCP4728 - Цифрово -аналогов конвертор
7. TC1240A - Инвертор на напрежение
8. TL7660 - Удвоител на напрежението
9. 0603 резистори, кондензатори и индуктори
10. 12MHz SMD кристали

Когато правите поръчка за печатни платки, уверете се, че имате следните настройки

• Размери: 55 мм х 99 мм
• Слоеве: 4
• Материал: FR4
• Дебелина: 1,6 мм
• Минимално разстояние между коловозите: 6mil
• Минимален размер на отвора: 0,3 мм

Стъпка 4: Нека започнем с монтажа

Когато платката е готова и компонентите са пристигнали, можем да започнем с монтажа. За тази цел е по -добре да имаме шаблон, така че процесът да е по -лесен. Първо поставете шаблона, подравнен с подложки и нанесете пастата за спойка. След това започнете да поставяте компоненти. Видеото тук показва изминала във времето версия на моето поставяне на компоненти.

След като всеки компонент е поставен, повторно го запояйте, като използвате SMD преработвателна станция. Уверете се, че не загрявате дъската твърде много, тъй като компонентите могат да се повредят при силна топлина. Също така не спирайте и правете много пъти. Направете го с едно движение, тъй като оставянето на компонентите да изстинат и след това загряването ще наруши структурната цялост както на компонентите, така и на самата печатна платка.

Стъпка 5: Качете фърмуера

След като монтажът приключи, следващата стъпка е да запишете фърмуера върху микроконтролера. За това имаме нужда;

• PICKit3 програмист - За да качите фърмуера
• Джъмперни проводници от мъжки към мъжки х 6 - За свързване на програмиста с PSLab устройство
• USB Mini B тип кабел - За свързване на програмист с компютър
• USB кабел тип Micro B - За свързване и захранване на PSLab с компютър

Фърмуерът е разработен с помощта на MPLab IDE. Първата стъпка е да свържете PICKit3 програмиста към заглавката за програмиране на PSLab. Подравнете щифта MCLR както в програмиста, така и в устройството, а останалите щифтове ще бъдат поставени правилно.

Самият програмист не може да включи PSLab устройството, тъй като не може да осигури много енергия. Така че трябва да включим устройството PSLab с помощта на външен източник. Свържете устройството PSLab към компютър с помощта на кабел тип Micro B и след това свържете програмиста към същия компютър.

Отворете IDL на MPLab и кликнете върху „Създаване и програмиране на устройство“от лентата с менюта. Ще се отвори прозорец за избор на програмист. Изберете „PICKit3“от менюто и натиснете OK. Той ще започне да записва фърмуера на устройството. Внимавайте за съобщения, отпечатани на конзолата. Той ще каже, че открива PIC24EP256GP204 и накрая програмирането е завършено.

Стъпка 6: Включете го и сте готови за работа

Ако фърмуерът изгори правилно, зеленият светодиод ще светне, което показва успешен цикъл на зареждане. Сега сме готови да използваме устройството PSLab за извършване на всякакъв вид тестване на електронни схеми, извършване на експерименти и т.н.

Изображенията показват как изглежда настолното приложение и приложението за Android.