Kendime bir PSLab Oluşturmak: 6 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Elektronik laboratuvarında yoğun bir gün ha?

Devrelerinizle ilgili herhangi bir sorun yaşadınız mı? Hata ayıklamak için bir multi-metre veya osiloskop veya bir dalga üreteci veya harici bir hassas güç kaynağı istediğinizi biliyordunuz veya bir mantık analizörü deyin. Ama bu bir hobi projesi ve bunun gibi pahalı araçlara yüzlerce dolar harcamak istemezsiniz. Yukarıdaki tüm setin saklanması için çok fazla alan gerektirdiğinden bahsetmiyorum bile. Sonunda 20-30 dolar değerinde multi-metre elde edebilirsiniz, ancak devrede hata ayıklamak gerçekten iyi bir iş yapmıyor.

Bir osiloskop, multimetre, mantık analizörü, dalga üreteci ve güç kaynağının tüm bu işlevlerini sağlayan açık kaynaklı bir donanım cihazı olduğunu söylesem ve size yüzlerce dolara mal olmayacak ve gitmezse? doldurmak için bütün bir tabloyu almak. FOSSASIA açık kaynak organizasyonunun PSLab cihazıdır. Resmi web sitesine https://pslab.io/ adresinde ve açık kaynak kodlu depolara aşağıdaki bağlantılardan ulaşabilirsiniz;

• Donanım şemaları:
• MPLab Bellenimi:
• Masaüstü uygulaması:
• Android uygulaması:
• Python Kütüphaneleri:

Donanım ve bellenim depolarının bakımını yapıyorum ve cihazı veya diğer ilgili şeyleri kullanırken herhangi bir sorunuz olursa bana sormaktan çekinmeyin.

PSLab bize ne veriyor?

Arduino Mega form faktörüne sahip bu kompakt cihaz, tonlarca özelliğe sahiptir. Başlamadan önce, bunu Arduino Mega kasasına sorunsuzca koyabilmeniz için Mega form faktöründe yapılmıştır. Şimdi teknik özelliklere bir göz atalım (orijinal donanım deposundan alınmıştır);

• 2MSPS'ye kadar 4 Kanallı Osiloskop. Yazılımla seçilebilir amplifikasyon aşamaları
• Programlanabilir kazançlı 12 bit Voltmetre. +/-10 mV ile +/-16 V arası giriş aralığı
• 3x 12-bit Programlanabilir voltaj kaynakları +/-3.3 V, +/-5V, 0-3 V
• 12 bit Programlanabilir akım kaynağı. 0-3,3 mA
• 4 Kanallı, 4 MHz, Mantık Analizörü
• 2 adet Sinüs/Üçgen dalga üreteci. 5 Hz ila 5 KHz. SI1 için manuel genlik kontrolü
• 4x PWM jeneratörleri. 15 nS çözünürlük. 8 MHz'e kadar
• Kapasitans Ölçümü. pF ila uF aralığı
• Accel/gyros/nem/sıcaklık modülleri için I2C, SPI, UART veri yolları

Artık bu cihazın ne olduğunu bildiğimize göre, nasıl bir tane oluşturabileceğimize bakalım..

Adım 1: Şematiklerle Başlayalım

Açık Kaynak donanımı, Açık Kaynak yazılımıyla birlikte gelir:)

Bu proje, mümkün olan her yerde açık formatlardadır. Bunun birçok avantajı vardır. Herkes yazılımı ücretsiz olarak yükleyebilir ve deneyebilir. Herkesin tescilli yazılım satın almak için mali gücü yoktur, bu da işi halletmeyi mümkün kılar. Böylece şemalar KiCAD ile yapılmıştır. İstediğiniz yazılımı kullanmakta özgürsünüz; sadece bağlantıları doğru yapın. GitHub deposu, https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… adresinde şemalar için tüm kaynak dosyaları içerir ve KiCAD ile gidecekseniz, depoyu hemen klonlayabilir ve kaynağa sahip olabiliriz. Linux terminal penceresine aşağıdaki komutu yazarak kendimize.

$ git klonu

Veya konsol komutlarına aşina değilseniz, bu bağlantıyı bir tarayıcıya yapıştırın ve tüm kaynakları içeren zip dosyasını indirecektir. Şematik dosyaların PDF versiyonu aşağıda bulunabilir.

Çok sayıda IC, direnç ve kapasitör içerdiğinden şematik biraz karmaşık görünebilir. Sana burada ne olduğunu anlatacağım.

İlk sayfanın ortasında bir PIC mikro denetleyicisi bulunur. Bu cihazın beynidir. I/O pinlerinden gelen elektrik sinyallerini algılamak için birkaç OpAmp, bir Kristal ve birkaç direnç ve kapasitör ile bağlanır. Bir PC veya cep telefonu ile bağlantı, MCP2200 IC olan bir UART köprüsü üzerinden yapılır. Ayrıca, cihazın arkasında bir ESP8266-12E yongası için bir çıkış açıklığı vardır. Cihaz, +/-16 V'a kadar çıkabilen osiloskop kanallarını destekleyebildiğinden, şemalarda ayrıca voltaj katlayıcı ve voltaj invertör IC'leri olacaktır.

Şematik yapıldıktan sonra, bir sonraki adım gerçek PCB'yi oluşturmaktır…

Adım 2: Şemayı Düzene Dönüştürme

Tamam evet, bu bir karışıklık değil mi? Bunun nedeni, küçük bir panoya, özellikle Arduino Mega boyutundaki küçük bir panonun bir tarafına yüzlerce küçük bileşenin yerleştirilmesidir. Bu tahta dört katmanlı bir tahtadır. Bu kadar katman, daha iyi iz bütünlüğüne sahip olmak için kullanıldı.

Kart boyutları Arduino Mega ile aynı olmalıdır ve pin başlıkları Mega'nın pinlerinin olduğu yerlere yerleştirilir. Ortada, programlayıcıyı ve bir Bluetooth modülünü bağlamak için pin başlıkları vardır. Doğru bağlantılarda doğru sinyal seviyelerinin gelip gelmediğini kontrol etmek için üstte dört ve altta dört test noktası vardır.

Tüm ayak izleri içe aktarıldıktan sonra ilk iş, mikro denetleyiciyi merkeze yerleştirmektir. Ardından mikro denetleyiciye doğrudan bağlı olan dirençleri ve kapasitörleri ana IC'nin etrafına yerleştirin ve ardından son bileşen yerleştirilene kadar ilerleyin. Gerçek yönlendirmeden önce kaba bir yönlendirmeye sahip olmak daha iyidir. Burada bileşenleri uygun aralıklarla düzgün bir şekilde düzenlemek için daha fazla zaman harcadım.

Bir sonraki adım olarak en önemli malzeme listesine bir göz atalım..

Adım 3: PCB ve Malzeme Listesini Sipariş Etme

Malzeme listesini ekledim. Temel olarak aşağıdaki içeriği içerir;

1. PIC24EP256GP204 - Mikrodenetleyici
2. MCP2200 - UART köprüsü
3. TL082 - OpAmp'ler
4. LM324 - OpAmp'ler
5. MCP6S21 - Kazanç kontrollü OpAmp
6. MCP4728 - Dijitalden Analoga Dönüştürücü
7. TC1240A - Gerilim Çevirici
8. TL7660 - Gerilim katlayıcı
9. 0603 boyutlu dirençler, kapasitörler ve indüktörler
10. 12MHz SMD Kristalleri

PCB siparişi verirken aşağıdaki ayarlara sahip olduğunuzdan emin olun.

• Boyutlar: 55mm x 99mm
• Katmanlar: 4
• Malzeme: FR4
• Kalınlık: 1,6 mm
• Minimum Parça Aralığı: 6mil
• Minimum Delik Boyutu: 0.3mm

Adım 4: Montajla Başlayalım

PCB hazır olduğunda ve bileşenler geldiğinde montaja başlayabiliriz. Bu amaçla, işlemin daha kolay olması için bir şablonumuz olsa iyi olur. İlk olarak, kalıbı pedlerle hizalı olarak yerleştirin ve lehim pastasını uygulayın. Ardından bileşenleri yerleştirmeye başlayın. Buradaki video, bileşenleri yerleştirmemin hızlandırılmış bir versiyonunu gösteriyor.

Her bileşen yerleştirildikten sonra, bir SMD yeniden işleme istasyonu kullanarak yeniden lehimleyin. Bileşenler yoğun ısı karşısında arızalanabileceğinden kartı çok fazla ısıtmadığınızdan emin olun. Ayrıca durmayın ve birçok kez yapın. Bileşenlerin soğumasına izin vermek ve ardından ısıtmak hem bileşenlerin hem de PCB'nin yapısal bütünlüğünü bozacağından bunu tek seferde yapın.

Adım 5: Ürün Yazılımını Yükleyin

Montaj tamamlandıktan sonraki adım, bellenimi mikro denetleyiciye yazmaktır. Bunun için ihtiyacımız olan;

• PICKit3 Programmer - Ürün yazılımını yüklemek için
• Erkekten erkeğe atlama telleri x 6 - Programlayıcıyı PSLab cihazı ile bağlamak için
• USB Mini B tipi kablo - Programlayıcıyı PC'ye bağlamak için
• USB Mikro B tipi kablo - PSLab'ı PC ile bağlamak ve çalıştırmak için

Ürün yazılımı, MPLab IDE kullanılarak geliştirilmiştir. İlk adım, PICKit3 programlayıcısını PSLab programlama başlığına bağlamaktır. MCLR pinini hem programlayıcıda hem de cihazda hizalayın ve pinlerin geri kalanı doğru şekilde yerleştirilecektir.

Programlayıcı, fazla güç sağlayamadığı için PSLab cihazını çalıştıramaz. Bu yüzden PSLab cihazını harici bir kaynak kullanarak açmamız gerekiyor. PSLab cihazını Micro B tipi kablo kullanarak bir bilgisayara bağlayın ve ardından programlayıcıyı aynı PC'ye bağlayın.

MPLab IDE'yi açın ve menü çubuğundan "Make and Program Device" seçeneğine tıklayın. Bir programcı seçmek için bir pencere açılacaktır. Menüden "PICKit3"ü seçin ve OK'e basın. Firmware'i cihaza yazmaya başlayacaktır. Konsolda yazdırılan mesajlara dikkat edin. PIC24EP256GP204'ü algıladığını ve nihayet programlamanın tamamlandığını söyleyecektir.

Adım 6: Çalıştırın ve Başlamaya Hazır Olun!

Ürün yazılımı doğru şekilde yanarsa, başarılı bir önyükleme döngüsünü gösteren yeşil renkli LED yanacaktır. Artık her türlü elektronik devre testi yapmak, deney yapmak vb. için PSLab cihazını kullanmaya hazırız.

Görüntüler, masaüstü uygulamasının ve Android uygulamasının nasıl göründüğünü gösterir.