PSLab kūrimas: 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Užimta diena elektronikos laboratorijoje?

Ar kada nors turėjote problemų su grandinėmis? Norėdami derinti, žinojote, kad norite kelių metrų ar osciloskopo, bangų generatoriaus ar išorinio tikslaus energijos šaltinio arba, tarkime, loginio analizatoriaus. Bet tai yra pomėgių projektas ir nenorite išleisti šimtų dolerių tokioms brangioms priemonėms. Jau nekalbant apie tai, kad visas aukščiau esantis rinkinys užima daug vietos. Galų gale turėsite 20–30 dolerių vertės kelių metrų, tačiau tai tikrai nedaro gero darbo grandinės derinimui.

Ką daryti, jei sakau, kad yra atviro kodo aparatūros įrenginys, užtikrinantis visas tas osciloskopo, daugiametrių, loginio analizatoriaus, bangų generatoriaus ir maitinimo šaltinio funkcijas, ir tai jums nekainuos šimtų dolerių. paimti visą stalą. Tai „FLOSASIA“atvirojo kodo organizacijos PSLab įrenginys. Oficialią svetainę galite rasti adresu https://pslab.io/, o atvirojo kodo saugyklas - iš šių nuorodų;

• Techninės įrangos schemos:
• „MPLab“programinė įranga:
• Stalinio kompiuterio programa:
• „Android“programa:
• „Python“bibliotekos:

Aš prižiūriu techninės ir programinės įrangos saugyklas ir, jei turite kokių nors klausimų naudodami įrenginį ar kitus susijusius dalykus, nedvejodami paklauskite manęs.

Ką mums suteikia PSLab?

Šis kompaktiškas prietaisas, turintis „Arduino Mega“formos koeficientą, turi daugybę funkcijų. Prieš pradedant, jis pagamintas iš „Mega“formos, kad galėtumėte be jokių problemų jį įdėti į savo išgalvotą „Arduino Mega“korpusą. Dabar pažvelkime į specifikacijas (išgautas iš originalios aparatūros saugyklos);

• 4 kanalų iki 2MSPS osciloskopas. Programinės įrangos pasirenkami stiprinimo etapai
• 12 bitų voltmetras su programuojamu stiprinimu. Įvesties diapazonas yra nuo +/- 10 mV iki +/- 16 V
• 3x 12 bitų programuojami įtampos šaltiniai +/- 3,3 V, +/- 5V, 0-3 V
• 12 bitų programuojamas srovės šaltinis. 0-3,3 mA
• 4 kanalų, 4 MHz, loginis analizatorius
• 2x sinusinių/trikampių bangų generatoriai. Nuo 5 Hz iki 5 KHz. Rankinis SI1 amplitudės valdymas
• 4x PWM generatoriai. 15 nS raiška. Iki 8 MHz
• Talpos matavimas. nuo pF iki uF diapazonas
• I2C, SPI, UART duomenų magistralės, skirtos „Accel“/giroskopų/drėgmės/temperatūros moduliams

Dabar, kai žinome, kas yra šis įrenginys, pažiūrėkime, kaip galime jį sukurti.

1 žingsnis: Pradėkime nuo schemų

Atviro kodo aparatūra dera su atvirojo kodo programine įranga:)

Šis projektas yra atvirų formatų, kur tik įmanoma. Tai turi daug privalumų. Kiekvienas gali nemokamai įdiegti programinę įrangą ir išbandyti. Ne visi turi finansinių galimybių įsigyti patentuotą programinę įrangą, todėl tai leidžia vis tiek atlikti darbą. Taigi schemos buvo sukurtos naudojant „KiCAD“. Galite laisvai naudotis bet kokia jums patinkančia programine įranga; tiesiog susitvarkykite ryšius. „GitHub“saugykloje yra visi schemų šaltinio failai adresu https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m…, o jei ketinate naudoti „KiCAD“, galime iškart klonuoti saugyklą ir turėti šaltinį „Linux“terminalo lange įvesdami šią komandą.

$ git klonas

Arba, jei nesate susipažinę su konsolės komandomis, tiesiog įklijuokite šią nuorodą į naršyklę ir ji atsisiųs ZIP failą, kuriame yra visi ištekliai. Scheminių failų PDF versiją rasite žemiau.

Schema gali atrodyti šiek tiek sudėtinga, nes joje yra daug IC, rezistorių ir kondensatorių. Aš jums pasakysiu, kas čia yra.

Pirmojo puslapio centre yra PIC mikrovaldiklis. Tai yra prietaiso smegenys. Jis prijungtas prie kelių „OpAmps“, „Crystal“ir kelių rezistorių bei kondensatorių, kad pajustų elektrinius signalus iš įvesties/išvesties kaiščių. Ryšys su kompiuteriu ar mobiliuoju telefonu atliekamas per UART tiltą, kuris yra MCP2200 IC. Prietaiso gale taip pat yra skylė ESP8266-12E mikroschemai. Schemoje taip pat bus įtampos dvigubinimo ir įtampos keitiklio IC, nes prietaisas gali palaikyti osciloskopo kanalus, kurie gali siekti +/- 16 V

Kai schema bus padaryta, kitas žingsnis yra sukurti tikrąją PCB …

2 veiksmas: schemos konvertavimas į išdėstymą

Gerai taip, tai yra netvarka, tiesa? Taip yra todėl, kad šimtai mažų komponentų yra dedami į mažą plokštę, ypač į vieną mažos „Arduino Mega“dydžio plokštės pusę. Ši plokštė yra keturių sluoksnių. Tiek daug sluoksnių buvo naudojami siekiant geresnio takelio vientisumo.

Plokštės matmenys turi būti tokie patys, kaip „Arduino Mega“, o kaiščių antgaliai dedami tose pačiose vietose, kur yra „Mega“kaiščiai. Viduryje yra kaiščių antraštės, skirtos programuotojui ir „Bluetooth“moduliui prijungti. Viršuje ir keturi apačioje yra keturi bandymo taškai, skirti patikrinti, ar teisingi signalo lygiai pasiekia tinkamas jungtis.

Kai visi pėdsakai bus importuoti, pirmiausia įdėkite mikrovaldiklį į centrą. Tada uždėkite rezistorius ir kondensatorius, tiesiogiai prijungtus prie mikrovaldiklio, aplink pagrindinį IC ir eikite tol, kol bus paskutinis komponentas. Prieš faktinį maršrutą geriau turėti grubų maršrutą. Čia daugiau laiko investavau į tai, kad komponentai būtų tinkamai išdėstyti tinkamu atstumu.

Kitas žingsnis - pažvelkime į svarbiausią medžiagų sąrašą.

3 žingsnis: PCB ir medžiagų sąrašo užsakymas

Pridedu medžiagų sąrašą. Jame iš esmės yra toks turinys;

1. PIC24EP256GP204 - mikrovaldiklis
2. MCP2200 - UART tiltas
3. TL082 - „OpAmps“
4. LM324 - „OpAmps“
5. MCP6S21 - stiprinimo valdomas „OpAmp“
6. MCP4728 - Skaitmeninis į analoginį keitiklis
7. TC1240A - įtampos keitiklis
8. TL7660 - įtampos padvigubinimas
9. 0603 dydžio rezistoriai, kondensatoriai ir induktoriai
10. 12MHz SMD kristalai

Pateikdami PCB užsakymą, įsitikinkite, kad turite šiuos nustatymus

• Matmenys: 55 x 99 mm
• Sluoksniai: 4
• Medžiaga: FR4
• Storis: 1,6 mm
• Minimalus atstumas tarp takelių: 6mil
• Minimalus skylės dydis: 0,3 mm

4 žingsnis: Pradėkime nuo surinkimo

Kai PCB yra paruoštas ir komponentai atkeliauja, galime pradėti surinkimą. Šiuo tikslu geriau turėti trafaretą, kad procesas būtų lengvesnis. Pirmiausia įdėkite trafaretą, suderintą su pagalvėlėmis, ir uždėkite litavimo pastą. Tada pradėkite dėti komponentus. Čia pateiktame vaizdo įraše rodoma pasenusi versija, kai aš įdedu komponentus.

Įdėjus kiekvieną komponentą, vėl jį prilituokite naudodami SMD perdirbimo stotį. Įsitikinkite, kad per daug nešildote plokštės, nes esant stipriam karščiui komponentai gali sugesti. Taip pat nesustokite ir darykite daug kartų. Atlikite tai vienu judesiu, nes leiskite komponentams atvėsti, o po to įkaitę nesugadinsite komponentų ir pačios PCB struktūrinio vientisumo.

5 veiksmas: įkelkite programinę -aparatinę įrangą

Kai surinkimas bus baigtas, kitas žingsnis yra įrašyti programinę-aparatinę įrangą į mikrovaldiklį. Tam mums reikia;

• PICKit3 programuotojas - įkelti programinę -aparatinę įrangą
• Kištukiniai laidai nuo 6 iki 6 - norint prijungti programuotoją prie PSLab įrenginio
• USB Mini B tipo kabelis - programuotojui prijungti prie kompiuterio
• USB Micro B tipo kabelis - skirtas prijungti ir įjungti PSLab su kompiuteriu

Firmware sukurta naudojant MPLab IDE. Pirmasis žingsnis yra prijungti PICKit3 programuotoją prie PSLab programavimo antraštės. Sulygiuokite MCLR kaištį tiek programuotojuje, tiek prietaise, o likę kaiščiai bus teisingai uždėti.

Pats programuotojas negali įjungti PSLab įrenginio, nes negali tiekti daug energijos. Taigi turime įjungti PSLab įrenginį naudodami išorinį šaltinį. Prijunkite PSLab įrenginį prie kompiuterio naudodami „Micro B“tipo kabelį, tada prijunkite programuotoją prie to paties kompiuterio.

Atidarykite „MPLab IDE“ir meniu juostoje spustelėkite „Sukurti ir užprogramuoti įrenginį“. Bus atidarytas langas programuotojui pasirinkti. Iš meniu pasirinkite „PICKit3“ir paspauskite OK. Jis pradės įrašyti programinę -aparatinę įrangą į įrenginį. Saugokitės, kad pranešimai būtų spausdinami konsolėje. Jis pasakys, kad aptinka PIC24EP256GP204 ir galiausiai programavimas baigtas.

6 veiksmas: įjunkite ir pasiruoškite pradėti

Jei programinė įranga dega teisingai, užsidegs žalios spalvos šviesos diodas, rodantis sėkmingą įkrovos ciklą. Dabar esame pasirengę naudoti PSLab įrenginį, kad galėtume atlikti visų rūšių elektroninių grandinių testus, atlikti eksperimentus ir pan.

Vaizdai rodo, kaip atrodo darbalaukio programa ir „Android“programa.