ساخت خودم PSLab: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

روز شلوغ در آزمایشگاه الکترونیک؟

آیا تا به حال با مدارهای خود مشکلی داشته اید؟ برای اشکال زدایی می دانستید که می خواهید یک دستگاه چند متری یا یک اسیلوسکوپ یا یک ژنراتور موج یا یک منبع قدرت دقیق خارجی یا یک تحلیلگر منطقی بخواهید. اما این یک پروژه سرگرمی است و شما نمی خواهید صدها دلار برای چنین ابزارهای گران قیمت هزینه کنید. ناگفته نماند که کل مجموعه بالا فضای زیادی برای نگهداری نیاز دارد. شما ممکن است در نهایت با 20-30 دلار ارزش چند متری به پایان برسانید ، اما در واقع اشکال زدایی از مدار را خوب انجام نمی دهد.

اگر بگویم ، یک دستگاه سخت افزاری منبع باز وجود دارد که تمام عملکردهای یک اسیلوسکوپ ، یک دستگاه چند متری ، یک آنالیزور منطقی ، یک ژنراتور موج و منبع تغذیه را ارائه می دهد و صدها دلار برای شما هزینه ندارد برای پر کردن یک میز کامل این دستگاه PSLab توسط سازمان منبع باز FOSSASIA است. شما می توانید وب سایت رسمی را در https://pslab.io/ و مخازن منبع باز را از پیوندهای زیر پیدا کنید.

• شماتیک سخت افزاری:
• نرم افزار MPLab:
• برنامه دسکتاپ:
• برنامه Android:
• کتابخانه های پایتون:

من مخازن سخت افزار و سیستم عامل را نگهداری می کنم و اگر در هنگام استفاده از دستگاه یا سایر موارد مرتبط س questionsالی داشتید ، از من بپرسید.

PSLab به ما چه می دهد؟

این دستگاه جمع و جور با فاکتور فرم Arduino Mega دارای ویژگی های زیادی است. قبل از شروع کار ، آن را به صورت فاکتور مگا ساخته شده است تا بتوانید بدون هیچ مشکلی این مورد را در قاب آردوینو مگا فانتزی خود قرار دهید. اکنون اجازه دهید نگاهی به مشخصات (استخراج شده از مخزن سخت افزار اصلی) بیندازیم.

• اسیلوسکوپ 4 کاناله تا 2MSPS. مراحل تقویت نرم افزاری قابل انتخاب
• ولت متر 12 بیتی با افزایش قابل برنامه ریزی محدوده ورودی از +/- 10 میلی ولت تا +/- 16 ولت است
• 3x منبع تغذیه قابل برنامه ریزی 12 بیتی +/- 3.3 ولت ، +/- 5 ولت ، 0-3 ولت
• منبع فعلی قابل برنامه ریزی 12 بیتی 0-3.3 میلی آمپر
• 4 کانال ، 4 مگاهرتز ، تجزیه و تحلیل منطق
• 2x ژنراتور موج سینوسی/مثلثی. 5 هرتز تا 5 کیلوهرتز کنترل دامنه دستی برای SI1
• 4 برابر ژنراتور PWM وضوح 15 nS حداکثر تا 8 مگاهرتز
• اندازه گیری ظرفیت محدوده pF تا uF
• گذرگاه های داده I2C ، SPI ، UART برای ماژول های Accel/gyros/رطوبت/دما

اکنون که می دانیم این دستگاه چیست ، بیایید ببینیم چگونه می توانیم آن را بسازیم..

مرحله 1: بیایید با طرحواره شروع کنیم

سخت افزار منبع باز با نرم افزار منبع باز مطابقت دارد:)

این پروژه تا جایی که امکان دارد در قالب های باز است. این مزایای زیادی دارد. هر کسی می تواند نرم افزار را به صورت رایگان نصب کرده و آن را امتحان کند. هرکسی قدرت مالی خرید نرم افزار اختصاصی را ندارد ، بنابراین این امر باعث می شود که بتوانید کار خود را همچنان انجام دهید. بنابراین شماتیک با KiCAD ساخته شد. شما آزاد هستید از هر نرم افزاری که دوست دارید استفاده کنید. فقط اتصالات را درست کنید مخزن GitHub شامل تمام فایل های منبع طرحواره در https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… است و اگر قصد دارید با KiCAD بروید ، می توانیم فوراً مخزن را کلون کرده و منبع را داشته باشیم با تایپ دستور زیر در پنجره ترمینال لینوکس به خودمان.

$ git clone

یا اگر با دستورات کنسول آشنا نیستید ، کافی است این پیوند را در مرورگر بچسبانید تا فایل زیپ حاوی تمام منابع بارگیری شود. نسخه PDF فایل های شماتیک را می توانید در زیر مشاهده کنید.

طرح کلی ممکن است کمی پیچیده به نظر برسد زیرا حاوی IC ، مقاومت و خازن های زیادی است. من آنچه را که در اینجا وجود دارد به شما معرفی می کنم.

در مرکز صفحه اول ، حاوی یک میکروکنترلر PIC است. این مغز دستگاه است. این دستگاه با چندین OpAmps ، یک کریستال و چند مقاومت و خازن متصل است تا سیگنال های الکتریکی را از پین های ورودی/خروجی تشخیص دهد. اتصال با رایانه شخصی یا تلفن همراه از طریق یک پل UART که IC MCP2200 است انجام می شود. همچنین دارای یک شکاف برای تراشه ESP8266-12E در پشت دستگاه است. شماتیک همچنین دارای دو برابر ولتاژ و IC های مبدل ولتاژ است زیرا دستگاه می تواند از کانال های اسیلوسکوپ پشتیبانی کند که می توانند تا +/- 16 ولت را افزایش دهند.

پس از اتمام طرح کلی ، مرحله بعدی ایجاد PCB واقعی است…

مرحله 2: تبدیل طرحواره به طرح بندی

خوب بله ، این یک آشفتگی است ، درست است؟ دلیل این امر این است که صدها قطعه کوچک در یک تخته کوچک ، به طور خاص در یک طرف یک تخته کوچک به اندازه آردوینو مگا ، قرار گرفته اند. این تخته چهار لایه است. این لایه ها برای داشتن یکپارچگی آهنگ بهتر مورد استفاده قرار گرفت.

ابعاد تخته دقیقا همانطور که آردوینو مگا و سرآیند پین در همان مکانهایی قرار دارد که مگا پین های خود را دارد. در وسط ، هدرهای پین برای اتصال برنامه نویس و یک ماژول بلوتوث وجود دارد. چهار نقطه آزمایشی در بالا و چهار در پایین وجود دارد تا بررسی کنید که آیا سطح سیگنال صحیح در اتصالات صحیح به دست آمده است یا خیر.

هنگامی که همه ردپاها وارد می شوند ، اولین چیزی است که میکروکنترلر را در مرکز قرار می دهید. سپس مقاومت ها و خازن هایی را که مستقیماً با میکروکنترلر متصل شده اند در اطراف IC اصلی قرار دهید و سپس تا آخرین قطعه در محل قرار بگیرید. بهتر است قبل از مسیریابی واقعی مسیریابی خشن داشته باشید. در اینجا من زمان بیشتری را صرف چیدمان منظم اجزاء با فاصله مناسب کرده ام.

به عنوان قدم بعدی نگاهی به مهمترین لایحه مواد می اندازیم.

مرحله 3: سفارش PCB و بیل مواد

من قبض مواد را ضمیمه کرده ام. اساساً شامل مطالب زیر است ؛

1. PIC24EP256GP204 - میکروکنترلر
2. MCP2200 - پل UART
3. TL082 - OpAmps
4. LM324 - OpAmps
5. MCP6S21 - OpAmp کنترل شده را بدست آورید
6. MCP4728 - مبدل دیجیتال به آنالوگ
7. TC1240A - مبدل ولتاژ
8. TL7660 - دو برابر کننده ولتاژ
9. مقاومت ، خازن و سلف اندازه 0603
10. کریستال SMD 12 مگاهرتز

هنگام قرار دادن سفارش PCB ، مطمئن شوید که تنظیمات زیر را دارید

• ابعاد: 55 میلی متر در 99 میلی متر
• لایه ها: 4
• جنس: FR4
• ضخامت: 1.6 میلی متر
• حداقل فاصله آهنگ: 6mil
• حداقل اندازه سوراخ: 0.3 میلی متر

مرحله 4: بیایید با مونتاژ شروع کنیم

وقتی PCB آماده شد و قطعات وارد شدند ، می توانیم با مونتاژ شروع کنیم. برای این منظور بهتر است یک استنسیل داشته باشیم تا روند آن آسان تر شود. ابتدا ، شابلون را با پدها تراز کرده و خمیر لحیم کاری را روی آن بمالید. سپس شروع به قرار دادن اجزاء کنید. ویدئو در اینجا نسخه ای از زمان قرار دادن اجزای من را نشان می دهد.

پس از قرار دادن هر جزء ، مجدداً آن را با استفاده از ایستگاه کار SMD لحیم کنید. اطمینان حاصل کنید که تخته را بیش از حد گرم نکنید زیرا ممکن است قطعات در مواجهه با گرمای شدید خراب شوند. همچنین متوقف نشوید و بارها انجام دهید. این کار را یکجا انجام دهید زیرا اجازه می دهید اجزا سرد شوند و سپس گرم شوند ، یکپارچگی ساختاری قطعات و خود PCB را از بین می برد.

مرحله 5: Firmware را بارگذاری کنید

پس از اتمام مونتاژ ، مرحله بعدی سوزاندن سیستم عامل روی میکرو کنترلر است. برای این ، ما نیاز داریم ؛

• برنامه نویس PICKit3 - برای بارگذاری سیستم عامل
• سیمهای جهنده مرد به مرد x 6 - برای اتصال برنامه نویس به دستگاه PSLab
• کابل USB Mini B نوع - برای اتصال برنامه نویس به رایانه
• کابل USB Micro B نوع - برای اتصال و قدرت PSLab با رایانه

سیستم عامل با استفاده از MPLab IDE توسعه یافته است. اولین قدم اتصال برنامه نویس PICKit3 به سربرگ برنامه نویسی PSLab است. پین MCLR را هم در برنامه نویس و هم در دستگاه تراز کنید و بقیه پین ها به درستی قرار می گیرند.

خود برنامه نویس نمی تواند دستگاه PSLab را تغذیه کند زیرا نمی تواند قدرت زیادی را تأمین کند. بنابراین ما باید دستگاه PSLab را با استفاده از منبع خارجی فعال کنیم. دستگاه PSLab را با استفاده از کابل Micro B به رایانه وصل کنید و سپس برنامه نویس را به همان رایانه وصل کنید.

MPLab IDE را باز کرده و از نوار منو روی "Make and Program Device" کلیک کنید. پنجره ای برای انتخاب برنامه نویس باز می شود. "PICKit3" را از منو انتخاب کرده و OK را فشار دهید. شروع به سوزاندن سیستم عامل روی دستگاه می کند. مراقب چاپ پیام های روی کنسول باشید. می گوید PIC24EP256GP204 را تشخیص می دهد و در نهایت برنامه نویسی کامل می شود.

مرحله 6: آن را فعال کرده و آماده حرکت باشید

اگر سیستم عامل به درستی بسوزد ، LED سبز رنگ روشن می شود که نشان دهنده یک چرخه بوت موفق است. اکنون ما آماده استفاده از دستگاه PSLab برای انجام انواع آزمایشات مدار الکترونیکی ، انجام آزمایشات و غیره هستیم.

تصاویر ظاهر برنامه دسکتاپ و برنامه اندروید را نشان می دهد.