Vizualizator žepnega signala (žepni osciloskop): 10 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Pozdravljeni vsi skupaj, Vsak dan počnemo toliko stvari. Za vsako delo je potrebno nekaj orodja. To je za izdelavo, merjenje, dodelavo itd. Torej za elektronske delavce potrebujejo orodja, kot so spajkalnik, večmetrski, osciloskop itd. Na tem seznamu je osciloskop glavno orodje za ogled signala in merjenje njegovih lastnosti. Toda glavna težava osciloskopa je, da je težak, zapleten in drag. Torej, to bi moralo biti sanje za začetnike elektronike. Tako s tem projektom spremenim celoten koncept osciloskopa in naredim manjšega, ki je dostopen za začetnike. To pomeni, da sem tukaj naredil žepni prenosni majhen osciloskop z imenom "Pocket Signal Visualizer". Ima 2,8-palčni zaslon TFT za vnos signala na vhodu in Li-ionsko celico, zaradi česar je prenosni. Sposoben je gledati do 1 MHz, 10-voltni amplitudni signal. Tako to deluje kot majhno pomanjšano različica našega prvotnega profesionalnega osciloskopa. Ta žepni osciloskop omogoča dostop do osciloskopa vsem ljudem.

Kako je? Kakšno je vaše mnenje ? Komentiraj me.

Za več podrobnosti o tem projektu obiščite moj BLOG, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/pocket-signal-visualizer-diy-home-made.html

Ta projekt se je začel s podobnim projektom na dani spletni strani z imenom bobdavis321.blogspot.com

Zaloge

• Mikro krmilnik ATMega 328
• ADC čip TLC5510
• 2,8 -palčni zaslon TFT
• Li-ionska celica
• IC, ki so navedene v diagramu vezja
• Kondenzatorji, upori, diode itd., Navedeni v vezju
• Spajkana žica, prevlečena z bakrom
• Majhne emajlirane bakrene žice
• Stikala za potiskanje itd.

Za podroben seznam komponent glejte vezje. Slike so podane v naslednjem koraku.

1. korak: Osnovna orodja

Tu se je projekt osredotočil predvsem na elektroniko. Zato so v glavnem uporabljena elektronska orodja. Spodaj so navedena moja orodja. Sami izberete svoja najljubša orodja.

Mikro spajkalnik, SMD razpojilna postaja, večmetrski, osciloskop, pinceta, izvijači, klešče, žaga, datoteke, ročni vrtalnik itd.

Slike orodij so navedene zgoraj.

2. korak: Celoten načrt

Moj načrt je izdelava prenosnega žepnega osciloskopa, ki bi lahko prikazoval vse vrste valov. Najprej pripravim tiskano vezje, nato pa ga zaprem v ohišje. Za ohišje uporabljam majhno zložljivo škatlo za ličila. Zložljiva lastnost poveča prilagodljivost te naprave. Zaslon je v prvem delu, plošča in nadzorna stikala pa v naslednji polovici. PCB je razdeljen na dva dela kot sprednja plošča in glavna tiskana vezja. Osciloskop je zložljiv, zato zanj uporabljam samodejno stikalo za vklop/izklop. Vklopi se, ko se odpre, in samodejno, ko se zapre. Li-ionska celica je nameščena pod PCB-ji. To je moj načrt. Zato najprej naredim dva tiskana vezja. Vse uporabljene komponente so različice SMD. Drastično zmanjša velikost tiskanega vezja.

3. korak: Shema vezja

Celoten diagram vezja je naveden zgoraj. Razdeljen je na dva ločena vezja kot sprednje in glavno tiskano vezje. Vezja so zapletena, saj vsebujejo veliko IC in drugih pasivnih komponent. Na sprednjem delu so glavne komponente sistem vhodnega dušilnika, multipleksor za izbiro vhoda in vhodni medpomnilnik. Vhodni dušilec se uporablja za pretvorbo različne vhodne napetosti v želeno izhodno napetost osciloskopa, ustvarja osciloskop, ki lahko deluje pri širokem razponu vhodnih napetosti. Narejen je z uporovnim delilnikom potenciala, kondenzator pa je vzporedno povezan z vsakim uporom, da se poveča frekvenčni odziv (kompenziran dušilnik). Multipleksor, ki izbira vhod, deluje kot vrtljivo stikalo za izbiro enega vhoda iz različnih vhodov dušilnika, tukaj pa vhod multiplekserja izberejo digitalni podatki iz glavnega procesorja. Medpomnilnik se uporablja za povečanje moči vhodnega signala. Zasnovan je z uporabo op-amp v konfiguraciji sledilnika napetosti. Zmanjša obremenitveni učinek signala zaradi preostalih delov. To so glavni deli čelnega konca.

Za več podrobnosti obiščite moj BLOG, Glavna tiskana vezja vsebujejo druge sisteme za digitalno obdelavo. V glavnem vsebuje Li-ionski polnilnik, Li-ionsko zaščitno vezje, 5V ojačevalni pretvornik, -ve napetostni generator, vmesnik USB, ADC, visokofrekvenčno uro in glavni mikrokrmilnik. Li-ionsko polnilno vezje za učinkovito in inteligentno polnjenje Li-ionske celice iz starega mobilnega telefona. Uporablja TP 4056 IC za polnjenje celice iz 5V iz vrat micro-USB. Podrobno je bilo razloženo v mojem prejšnjem BLOGU, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-li-ion-cell-charger-using-tp4056.html. Naslednji je Li-ionski zaščitni tokokrog. Uporablja se za zaščito celice pred kratkim stikom, prenapolnjenostjo itd. To razlaga v enem od prejšnjih BLOGOV, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/intelligent-li-ion-cell-management.html. Naslednji je 5V ojačevalni pretvornik. Uporablja se za pretvorbo napetosti 3,7 V celice v 5 V za boljše delovanje digitalnih vezij. Podrobnosti o vezju so pojasnjene v mojem prejšnjem BLOGU, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-tiny-5v-2a-boost-converter-simple.html. Generator napetosti -ve se uporablja za ustvarjanje -ve 3.3V za delovanje op -amp. Nastane z uporabo vezja polnilne črpalke. Zasnovan je z uporabo 555 IC. Ožičen je kot oscilator za polnjenje in praznjenje kondenzatorjev v vezju polnilne črpalke. To je zelo dobro za uporabo z nizkim tokom. Vmesnik USB poveže računalnik z mikrokrmilnikom osciloskopa za spremembe vdelane programske opreme. Vsebuje en sam IC za ta postopek, imenovan CH340. ADC pretvori vhodni analogni signal v digitalno obliko, primerno za mikrokrmilnik. Tu uporabljen ADC IC je TLC5510. Gre za visokohitrostni ADC tipa pol-bliskavice. Sposoben je delati pri visokih stopnjah vzorčenja. Visokofrekvenčno vezje ure deluje pri frekvenci 16 MHz. Zagotavlja potrebne signale ure za čip ADC. Zasnovan je z uporabo IC -vratca NOT in kristala 16 MHZ ter nekaterih pasivnih komponent. Podrobno razlaga v mojem BLOGU, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/simple-16-mhz-crystal-oscillator.html. Glavni mikrokrmilnik, ki se tukaj uporablja, je mikrokrmilnik ATMega328 AVR. To je srce tega kroga. Zajema in shranjuje podatke iz ADC -ja. Nato prikaže zaslon TFT za prikaz vhodnega signala. Stikala za krmiljenje vhoda so povezana tudi z ATMega328. To je osnovna nastavitev strojne opreme.

Za več podrobnosti o vezju in njegovi zasnovi obiščite moj BLOG, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/pocket-signal-visualizer-diy-home-made.html

4. korak: Oblikovanje PCB -ja

Tukaj uporabljam samo komponente SMD za celotno vezje. Tako sta oblikovanje in nadaljnji postopek nekoliko zapletena. Tu sta vezja in postavitev tiskanega vezja ustvarjena s spletno platformo EasyEDA. To je zelo dobra platforma, ki vsebuje vse knjižnice komponent. Oba tiskana vezja sta ustvarjena ločeno. Neuporabljeni prostori v tiskanih vezjih so prekriti z ozemljitveno povezavo, da se izognemo neželenim težavam s hrupom. Debelina bakrene sledi je zelo majhna, zato za tiskanje postavitve uporabite kakovostni tiskalnik, sicer se nekatere sledi razlikujejo. Postopni postopek je opisan spodaj,

• Natisnite tiskano vezje (2/3 kopije) v foto/sijajni papir (uporabite kakovostni tiskalnik)
• Preglejte postavitev tiskanega vezja za morebitne nepravilnosti v sledi bakra
• Izberite dobro postavitev tiskanega vezja brez napak
• Izrežite postavitev s škarjami

Spodaj so prikazane datoteke oblikovanja postavitve.

5. korak: Priprava z bakrom

Za izdelavo tiskanih vezij uporabljam enostransko bakreno prevlečeno. To je glavna surovina za izdelavo PCB. Zato izberite kakovostno oblečeno v baker. Postopni postopek je predstavljen spodaj,

• Vzemite kakovostno bakreno prevleko
• Z označevalcem označite dimenzijo postavitve tiskanega vezja v bakreno prevlečeni plošči
• Z rezilom za žago prerežite bakreno obložene oznake
• Ostre robove tiskanega vezja zgladite z brusnim papirjem ali pilico
• Očistite bakreno stran z brusnim papirjem in odstranite prah

6. korak: Prenos tonov

Tukaj v tem koraku prenesemo postavitev tiskanega vezja v bakreno prevlečeno z metodo prenosa toplote. Za prenos toplote uporabljam železno škatlo kot vir toplote. Postopek je predstavljen spodaj,

• Najprej postavite postavitev tiskanega vezja v bakreno prevleko v orientaciji, pri kateri je postavitev obrnjena proti bakreni strani
• Postavitev pritrdite na njeno mesto s pomočjo trakov
• Celotno postavitev pokrijte z belim papirjem
• Železno škatlo nanesite na bakreno stran za približno 10-15 minut
• Po segrevanju počakajte nekaj časa, da se ohladi
• PCB s papirjem postavite v vrček vode
• Nato papir previdno odstranite iz tiskanega vezja (počasi)
• Nato ga opazujte in se prepričajte, da nima napak

7. korak: jedkanje in čiščenje

To je kemični postopek za odstranjevanje neželenega bakra iz bakra, prevlečenega na podlagi postavitve PCB. Za ta kemični postopek potrebujemo raztopino železovega klorida (raztopina za jedkanje). Raztopina raztopi nemakiran baker v raztopino. Tako s tem postopkom dobimo tiskano vezje kot v postavitvi tiskanega vezja. Spodaj je opisan postopek za ta postopek.

• Vzemite maskirano tiskano vezje, ki je bilo izvedeno v prejšnjem koraku
• Prah železovega klorida vzemite v plastično škatlo in ga raztopite v vodi (količina prahu določi koncentracijo, višja koncentracija pritrdi postopek, vendar včasih poškoduje priporočeno PCB je srednje koncentracije)
• Maskirano PCB potopite v raztopino
• Počakajte nekaj ur (redno preverjajte, ali je jedkanje zaključeno ali ne) (sončna svetloba tudi pritrdi postopek)
• Po uspešnem jedkanju odstranite masko z brusnim papirjem
• Ponovno zgladite robove
• Očistite tiskano vezje

Naredili smo izdelavo PCB

8. korak: Spajkanje

Spajkanje SMD je nekoliko težje od običajnega spajkanja skozi luknje. Glavno orodje za to delo je pinceta in pištola z vročim zrakom ali mikro spajkalnik. Pištolo za vroč zrak nastavite na 350C temp. Pri segrevanju nekaj časa poškodujete komponente. Zato nanesite le omejeno količino toplote na tiskano vezje. Postopek je opisan spodaj.

• Očistite tiskano vezje s čistilom za PCB (izo-propil alkohol)
• Spajkalno pasto nanesite na vse blazinice na tiskanem vezju
• Vse sestavne dele položite na podlogo s pinceto na podlagi sheme vezja
• Dvakrat preverite, ali so vsi sestavni deli pravilni ali ne
• Uporabite pištolo z vročim zrakom pri nizki hitrosti zraka (velika hitrost povzroči napačno poravnavo sestavnih delov)
• Prepričajte se, da so vse povezave dobre
• Očistite tiskano vezje z raztopino IPA (čistilo za PCB)
• Postopek spajkanja smo uspešno opravili

Videoposnetek o spajkanju SMD je naveden zgoraj. Prosim, poglejte.

9. korak: Končna montaža

Tukaj v tem koraku sestavim cele dele v en sam izdelek. PCB sem dokončal v prejšnjih korakih. Tu vstavim 2 PCB v škatlo za ličila. Na zgornjo stran škatle za ličila postavim LCD zaslon. Za to uporabljam nekaj vijakov. Nato v spodnji del postavim tiskane vezje. Tu smo uporabili tudi nekaj vijakov za namestitev tiskanih vezij. Li-ionska baterija je nameščena pod glavno tiskano vezje. PCB krmilnega stikala je nameščen nad baterijo z dvostranskim trakom. PCB krmilnega stikala dobite iz starega tiskalnika PC Walkman. PCB -ji in LCD -zaslon so povezani z majhnimi emajliranimi bakrenimi žicami. To je zato, ker je bolj prilagodljiv kot navadna žica. Samodejno stikalo za vklop/izklop je priključeno blizu zložljive strani. Ko zložimo zgornjo stran, je osciloskop odklopljen. To so podrobnosti sestavljanja.

10. korak: Končni izdelek

Zgornje slike prikazujejo moj končni izdelek.

Sposoben je meriti sinusne, kvadratne, trikotne valove. Poskusni zagon osciloskopa je prikazan v videu. Pazi. To je zelo koristno za vse, ki imate radi Arduino. Zelo mi je všeč. To je odličen izdelek. Kakšno je vaše mnenje? Prosim, komentirajte me.

Če vam je všeč, me podprite.

Za več podrobnosti o vezju obiščite mojo stran BLOG. Spodaj navedena povezava.

Za bolj zanimive projekte obiščite moje strani YouTube, navodila in blog.

Hvala, ker ste obiskali mojo stran projekta.

Adijo.

Se vidiva……..