Pagbuo ng Sarili kong PSLab: 6 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Busy day sa electronics lab eh?

Nagkaroon ka ba ng anumang mga problema sa iyong mga circuit? Upang ma-debug alam mo na nais mo ng isang multi-meter o isang oscilloscope o isang generator ng alon o isang panlabas na tumpak na mapagkukunan ng kuryente o sabihin ang isang tagapag-aral ng lohika. Ngunit ito ay isang libangan na proyekto at hindi mo nais na gumastos ng daan-daang dolyar sa mga mamahaling tool tulad nito. Hindi man sabihing ang buong hanay sa itaas ay tumatagal ng maraming espasyo upang mapanatili. Maaari kang magtapos sa isang 20-30 dolyar na nagkakahalaga ng multi-meter ngunit hindi talaga ito gumagawa ng magandang trabaho sa pag-debug sa circuit.

Paano kung sasabihin ko, mayroong isang bukas na aparato ng mapagkukunan ng hardware na nagbibigay ng lahat ng mga pag-andar ng isang oscilloscope, isang multi-meter, isang taganalisa ng lohika, isang generator ng alon at isang mapagkukunan ng kuryente at hindi ka nito babayaran ng daan-daang dolyar at hindi pupunta upang kumuha ng isang buong mesa upang punan. Ito ang aparato ng PSLab ng FOSSASIA open source na samahan. Maaari mong makita ang opisyal na website sa https://pslab.io/ at ang mga bukas na mapagkukunan ng repository mula sa mga sumusunod na link;

• Mga iskema ng hardware:
• MPLab Firmware:
• Desktop app:
• Android app:
• Mga Aklatan ng Python:

Pinapanatili ko ang mga hardware at firmware na repository at kung mayroon kang anumang mga katanungan habang ginagamit ang aparato o anumang iba pang mga kaugnay na bagay, huwag mag-atubiling magtanong sa akin.

Ano ang ibinibigay sa atin ng PSLab?

Ang compact device na ito na may form factor ng isang Arduino Mega ay may isang tone-toneladang tampok. Bago kami magsimula, ginawa ito sa Mega form factor upang mailagay mo ito sa iyong magarbong Arduino Mega casing nang walang problema. Ngayon tingnan natin ang mga pagtutukoy (nakuha mula sa orihinal na imbakan ng hardware);

• 4-Channel hanggang sa 2MSPS Oscilloscope. Maaaring piliin ang mga yugto ng pagpapalaki ng software
• 12-bit Voltmeter na may programmable na pakinabang. Saklaw ng input mula +/- 10 mV hanggang +/- 16 V
• 3x 12-bit Mga mapagkukunang Programmable boltahe +/- 3.3 V, +/- 5V, 0-3 V
• 12-bit Programmable kasalukuyang mapagkukunan. 0-3.3 mA
• 4-Channel, 4 MHz, Logic Analyzer
• 2x Mga generator ng Sine / Triangular na alon. 5 Hz hanggang 5 KHz. Manu-manong kontrol sa amplitude para sa SI1
• 4x mga generator ng PWM. 15 nS resolusyon. Hanggang sa 8 MHz
• Pagsukat sa Kapasidad. pF sa saklaw na uF
• Ang mga data bus ng I2C, SPI, UART para sa mga module ng Accel / gyros / halumigmig / temperatura

Ngayon alam na natin kung ano ang aparatong ito, tingnan natin kung paano tayo makakagawa ng isa..

Hakbang 1: Magsimula Na Tayo Sa Mga Skema

Ang hardware ng Open Source ay napupunta sa Open Source software:)

Ang proyektong ito ay bukas na format kung kailan posible. Maraming pakinabang ito. Kahit sino ay maaaring mai-install ang software nang libre at subukan. Hindi lahat ay may lakas sa pananalapi upang makabili ng pagmamay-ari na software kaya't ginagawang posible upang matapos pa rin ang trabaho. Kaya ang mga iskema ay ginawa sa KiCAD. Malaya kang gumamit ng anumang software na gusto mo; tama lang kunin ang mga koneksyon. Naglalaman ang Repository ng GitHub ng lahat ng mga mapagkukunang file para sa mga eskematiko sa https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… at kung pupunta ka sa KiCAD, maaari naming agad na mai-clone ang repository at magkaroon ng mapagkukunan sa ating sarili sa pamamagitan ng pagta-type ng sumusunod na utos sa isang window ng Linux terminal.

$ git clone

O kung hindi ka pamilyar sa mga utos ng console, i-paste lamang ang link na ito sa isang browser at i-download nito ang zip file na naglalaman ng lahat ng mga mapagkukunan. Ang bersyon ng PDF ng mga eskematiko na file ay matatagpuan sa ibaba.

Ang eskematiko ay maaaring magmukhang medyo kumplikado dahil naglalaman ito ng maraming mga IC, resistor at capacitor. Dadaanin kita sa kung anong meron dito.

Sa gitna ng unang pahina, naglalaman ito ng isang PIC micro-controller. Iyon ang utak ng aparato. Ito ay konektado sa maraming mga OpAmps, isang Crystal at ilang mga resistors at capacitor upang maunawaan ang mga electric signal mula sa I / O pin. Ang koneksyon sa isang PC o isang mobile phone ay ginagawa sa pamamagitan ng isang UART tulay na kung saan ay MCP2200 IC. Mayroon din itong pagbubukas ng breakout para sa isang chips na ESP8266-12E sa likuran ng aparato. Ang Schematics ay magkakaroon din ng isang voltage doble at isang boltahe na inverter ICs dahil ang aparato ay maaaring suportahan ang mga oscilloscope channel na maaaring umakyat hanggang +/- 16 V

Kapag tapos na ang eskematiko, ang susunod na hakbang ay upang buuin ang totoong PCB …

Hakbang 2: Pag-convert ng Schematic Sa Isang Layout

OK oo, magulo ito di ba? Iyon ay dahil daan-daang maliliit na bahagi ang inilalagay sa isang maliit na board, partikular sa isang bahagi ng isang maliit na board na may sukat ng isang Arduino Mega. Ang board na ito ay isang apat na layer isa. Ang mas maraming mga layer na ito ay ginamit upang magkaroon ng mas mahusay na integridad ng track.

Ang mga sukat ng board ay dapat na eksaktong bilang Arduino Mega at ang mga pin header ay inilalagay sa parehong mga lugar kung saan ang Mega ay may mga pin. Sa gitna, may mga pin header upang ikonekta ang programmer at isang module ng Bluetooth. Mayroong apat na mga puntos ng pagsubok sa itaas at apat sa ibaba upang suriin kung ang tamang antas ng signal ay nakakakuha ng wastong mga koneksyon.

Kapag ang lahat ng mga bakas ng paa ay na-import ang unang bagay ay upang ilagay ang micro-controller sa gitna. Pagkatapos ay ilagay ang mga resistors at capacitor na direktang konektado sa micro-controller sa paligid ng pangunahing IC at pagkatapos ay isulong hanggang sa huling bahagi ay lugar. Mas mahusay na magkaroon ng isang magaspang na pagruruta bago ang aktwal na pagruruta. Dito namuhunan ako ng mas maraming oras sa maayos na pag-aayos ng mga sangkap sa wastong spacing.

Bilang susunod na hakbang tingnan natin ang pinakamahalagang singil ng mga materyales..

Hakbang 3: Pag-order ng PCB at Bill ng Mga Materyales

Inilakip ko ang bayarin ng mga materyales. Karaniwan itong naglalaman ng sumusunod na nilalaman;

1. PIC24EP256GP204 - Microcontroller
2. MCP2200 - UART tulay
3. TL082 - OpAmps
4. LM324 - OpAmps
5. MCP6S21 - Makakuha ng kinokontrol na OpAmp
6. MCP4728 - Digital sa Analog Converter
7. TC1240A - Boltahe Inverter
8. TL7660 - Doble ng boltahe
9. 0603 laki ng resistors, capacitors at inductors
10. 12MHz SMD Crystals

Kapag inilalagay ang order ng PCB, tiyaking mayroong mga sumusunod na setting

• Mga Dimensyon: 55mm x 99mm
• Mga layer: 4
• Materyal: FR4
• Kapal: 1.6mm
• Minimum na Track Spacing: 6mil
• Minimum na Laki ng Hole: 0.3mm

Hakbang 4: Magsimula Tayo Sa Assembly

Kapag handa na ang PCB at dumating ang mga sangkap, maaari kaming magsimula sa pagpupulong. Para sa hangaring ito mas mabuti kaming magkaroon ng stencil upang mas madali ang proseso. Una, ilagay ang stencil na nakahanay sa mga pad at ilapat ang solder paste. Pagkatapos ay simulang maglagay ng mga bahagi. Ipinapakita ng video dito ang isang na-time na bersyon ng paglalagay ko ng mga bahagi.

Sa sandaling mailagay ang bawat sangkap, muling daloy ng solder gamit ang isang SMD rework station. Siguraduhin na huwag magpainit ng pisara nang labis dahil ang mga sangkap ay maaaring mabigo sa harap ng matinding init. Huwag ka ring tumigil at gawin nang maraming beses. Gawin ito sa isang walis bilang pagpapaalam sa mga sangkap na malamig at pagkatapos ang pag-init ay mabibigo ang integridad ng istruktura ng parehong mga bahagi at mismo ng PCB.

Hakbang 5: I-upload ang Firmware

Kapag natapos na ang pagpupulong, ang susunod na hakbang ay upang sunugin ang firmware papunta sa micro-controller. Para sa mga ito, kailangan namin;

• PICKit3 Programmer - Upang mai-upload ang firmware
• Lalake sa lalaking jumper wires x 6 - Upang ikonekta ang programmer sa aparato ng PSLab
• USB Mini B type cable - Upang ikonekta ang programmer sa PC
• USB Micro B type cable - Upang kumonekta at masigla ang PSLab sa PC

Ang firmware ay binuo gamit ang MPLab IDE. Ang unang hakbang ay upang ikonekta ang PICKit3 programmer sa PSLab programming header. Pantayin ang MCLR pin sa parehong programmer at ang aparato at ang natitirang mga pin ay mailalagay nang tama.

Ang programmer mismo ay hindi maaaring palakasin ang aparato ng PSLab dahil hindi ito maaaring magbigay ng maraming lakas. Kaya kailangan nating palakasin ang aparato ng PSLab gamit ang isang panlabas na mapagkukunan. Ikonekta ang aparato ng PSLab sa isang computer gamit ang Micro B type cable at pagkatapos ay ikonekta ang programmer sa parehong PC.

Buksan ang MPLab IDE at mag-click sa "Gumawa at Program Device" mula sa menu bar. Bubuksan nito ang isang window upang pumili ng isang programmer. Pinili ang "PICKit3" mula sa menu at pindutin ang OK. Magsisimula itong sunugin ang firmware sa aparato. Panoorin ang mga mensahe na nai-print sa console. Sasabihin na nakita nito ang PIC24EP256GP204 at sa wakas ay nakumpleto ang programa.

Hakbang 6: Palakasin Ito at Handa nang Pumunta !

Kung ang burn ng firmware nang tama, ang berdeng kulay na LED ay sindihan na nagpapahiwatig ng isang matagumpay na cycle ng boot. Handa na kami ngayon na gamitin ang aparato ng PSLab upang gawin ang lahat ng uri ng pagsusuri ng elektronikong circuit, magsagawa ng mga eksperimento atbp.

Ipinapakita ng mga imahe ang hitsura ng desktop app at Android app.