HackerBoxes 0018: Circus Circus: 12 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Circuit Circus: Tento měsíc HackerBox Hackers pracuje s analogovými elektronickými obvody a také s technikami pro testování a měření obvodů.

Tento Instructable obsahuje informace pro práci s HackerBoxes #0018. Pokud byste chtěli každý měsíc dostávat takovéto schránky do své schránky, nyní je čas přihlásit se k odběru na HackerBoxes.com a připojit se k revoluci!

Témata a vzdělávací cíle pro tento HackerBox:

• Vybudujte testovací zařízení na bázi mikroprocesoru
• Zdokonalte dovednosti v montáži a pájení DPS
• Pochopte použití různých elektronických součástek v obvodech
• Zkontrolujte testovací a měřicí techniky těchto komponent
• Absolvujte desetikusový kurz Moderní elektronika
• Dokončete desethodinový kurz analogové elektroniky
• Prozkoumejte aplikace a omezení osciloskopů zvukové karty
• Cvičné techniky k prototypování obvodů na prkénku

HackerBoxes je služba měsíčního předplatného pro elektroniku a výpočetní techniku pro kutily. Jsme fandové, tvůrci a experimentátoři. A my jsme snílci snů.

Krok 1: HackerBoxes 0018: Obsah krabice

• Sběratelská referenční karta HackerBoxes #0018
• Testovací zařízení elektronických součástek (pájecí sada)
• Moderní a analogová sada elektroniky
• Souprava propojky 140 kusů drátu
• 830 bodová pájecí deska bez pájky
• 3,5mm audio Breakout modul
• 3,5 mm audio propojovací kabel
• Dvě 9V baterie
• Exkluzivní nažehlovací nášivka „Elite Technology“
• Exkluzivní čtyřhranný obtisk HackerBoxes

Některé další věci, které budou užitečné:

• Páječka, pájka a základní pájecí nástroje
• Dvě 9V baterie
• Počítač se zvukovou kartou
• (volitelně) USB zvuková karta **
• (volitelně) Digitální multimetr

A co je nejdůležitější, budete potřebovat smysl pro dobrodružství, kutilského ducha a hackerskou zvědavost. Hardcore DIY elektronika není nejsnadnějším koníčkem, ale když vytrváte a užíváte si dobrodružství, může velká spokojenost vycházet z vytrvalosti a zprovoznění vašich projektů. Každý krok udělejte pomalu, pamatujte na detaily a neváhejte požádat o pomoc.

** Poznámka ke zvukové kartě: Krok 11 popisuje volitelně použití zvukové karty USB. Na HackerBoxes HQ se stalo, že jich bylo po ruce několik. Hodili jsme je ZDARMA jako bonusový dárek v omezeném počtu NÁHODNÝCH #0018 HackerBoxů. Pokud jste žádný neobdrželi, vezměte prosím na vědomí, že byly náhodně rozdány volně (bez dopadu na rozpočet boxu). Nejsou zahrnuty v seznamu obsahu výše, a proto je nelze považovat za „chybějící položku“. Pokud byste opravdu chtěli, jsou k dispozici ke koupi zde. Děkuji za pochopení.

Krok 2: Automaty, tučňáci a klauni

Exkluzivní samolepky HackerBoxes Quad jsou navrženy tak, aby byly rozděleny do čtyř miniaturních obtisků, z nichž každý je dokonale dimenzován pro projektové skříně, mobilní zařízení, notebooky nebo sady nástrojů.

Na jednom z miniaturních obtisků je uveden symbol kluzáku. Je to vzor pěti teček uspořádaných v mřížce. Tento specifický vzorec se šíří napříč v Conwayově hře o život (známý mobilní automat). Kluzák byl navržen jako znak reprezentující hackerskou subkulturu, protože hra o život apeluje na hackery a koncept kluzáku se zrodil téměř ve stejnou dobu jako internet a Unix. Záznam na Wikipedii vysvětluje, že tento znak se používá na různých místech subkultury, ale není všeobecně oblíbený. Pokud se vám to nelíbí, hackněte to. Ať tak či onak, doporučujeme vám pořídit si program nebo aplikaci „Conwayova hra o život“a pohrát si s ní. Život!

Co je s klaunem? Umění klaunského fanouška a téma „Circuit Circus“jsou narážkami na ikonický hotel a kasino Circus Circus v Las Vegas. Možná se letos v létě uvidíme v Las Vegas na DEFCON25?

Krok 3: Moderní a analogová sada elektroniky

Sada pro moderní a analogovou elektroniku HackerBoxes obsahuje více než 80 elektronických součástek. Mnoho z nich může být užitečné při experimentování s testovacím zařízením elektronických součástek.

Tyto komponenty spolu s dalším obsahem HackerBoxu #0018 obsahují vše potřebné k provedení všech experimentů v online kurzech Moderní elektronika a Analogová elektronika uvedených dále v tomto Instructable.

Krok 4: Zařízení pro testování elektronických součástek - úvod

Všichni známe nepříjemnou výzvu identifikovat přesné parametry součásti ve starém nevyžádané schránce. Konvenční přístupy k identifikaci a měření jsou obecně obtížné a časově náročné. Toto testovací zařízení je tu, aby zachránilo den pomocí velmi chytrého designu založeného na mikrokontroléru. Nejlepší ze všeho je, že je dodáván ve formě stavebnice, takže si jej můžete postavit sami!

Po dokončení budeme automaticky detekovat a identifikovat pinouty pro NPN a PNP tranzistory, FET, diody, duální diody, tyristory a SCR.

Odpory až 50 MΩ lze měřit s maximálním rozlišením 0,01Ω. Tři testovací body umožňují jednoduché testování potenciometrů.

Kapacitu 25pF-100mF lze měřit s rozlišením 1pF. Ekvivalentní sériový odpor (ESR) se měří pro kondenzátory nad 90 nF.

Měření bipolárního tranzistoru zahrnují zesilovací faktor proudu kolektor-emitor, prahové napětí základny-emitoru, svodový proud kolektoru-emitoru, prahové napětí základny-emitoru a vysoký proudový zisk. Jsou identifikovány Darlingtonovy tranzistory. Jsou detekovány ochranné diody pro výkonové tranzistory a FET.

Měření parametrů FET zahrnuje prahové napětí zdroje brány, odpor odtokového zdroje a kapacitu zdroje brány.

Další funkce:

Měření frekvence 1Hz-1MHz

Periodické měření až 25kHz

Měření stejnosměrného napětí až 50V

Generátor frekvencí čtvercových vln na různých frekvencích

10bitový PWM generátor (1% - 99%)

Čtečka digitálního teploměru (DS1820)

Čtečka teploty / vlhkosti (DHT11)

Dekodér protokolu IR senzoru (uPD6121 a TC9012)

IR kodér

Specifikace:

Procesor: Socketed ATMEAG328P (28 pin DIP)

Barevný displej: TFT s rozlišením 160 x 128 pixelů a 16bitovou barevnou hloubkou

Vstup uživatele: Rotační kodér s tlačítkem

Vstupní výkon: 6,8-12VDC na válcovém konektoru NEBO 9V baterii

Aktuální spotřeba: Přibližně 30mA

Krok 5: Zařízení pro testování elektronických součástek - kusovník

Začněte stavět soupravu vybalením komponent do malého zásobníku a opatrným seznámením se s každou komponentou.

Existuje 24 axiálních rezistorů s 12 různými hodnotami. Všechny vypadají velmi podobně. Doporučujeme, abyste si hned několik minut vzhlédli a pečlivě si poznamenali jejich hodnoty na papírovou pásku připevněnou k rezistorům. Rezistory nejsou zaměnitelné. Pokud není každý rezistor umístěn na správném místě na desce plošných spojů, testovací zařízení nebude fungovat.

Tato kalkulačka odporu kódu je velmi šikovná. Nezapomeňte přepnout na kartu „5 pruhů“. Pokud dvě sady barevných pruhů vypadají velmi podobně, může být nezbytný nějaký „proces eliminace“.

Krok 6: Zařízení pro testování elektronických součástek - potlačení přechodového napětí

Sada testerů součástí obsahuje tři malé součásti pro povrchovou montáž-kondenzátor 100nF velikosti 0805, dioda P6KE6V8 velikosti 1812 a diodové pole SVR05-4 velikosti SOT23. Jedná se o zcela volitelné součásti na podporu potlačení přechodového napětí (TVS). Tester bude fungovat bez nich, takže pokud nemáte zkušenosti s mikroskopem a SMT, důrazně doporučujeme, abyste tyto součásti vyhodili.

POKUD NEINSTALUJETE SMT DÍLY:

Účelem ochranného obvodu TVS je zlepšit pravděpodobnost, že vstupní kolíky mikrokontroléru přežijí vybíjecí proud, když je k testovacím vstupům připojen nabitý kondenzátor. I když je nainstalován obvod TVS, ochrana není zaručena. Proto je velmi důležité, aby byly kondenzátory před měřením pomocí příslušného testovacího zařízení vždy vybity.

POKUD INSTALUJETE SMT DÍLY:

Tři komponenty SMT by měly být nejprve pájeny. Kondenzátor a jediná dioda nejsou polarizované a lze je pájet v obou směrech. Šestipólové pole diod má však označení polarity, které by mělo být zarovnáno s výřezy na sítotisku PCB.

Krok 7: Zařízení pro testování elektronických součástek - malé součásti

Začněte pájením 24 rezistorů. Ujistěte se, že byly správně identifikovány svými barevnými pruhy. Buďte velmi opatrní, abyste umístili správné hodnoty do správných pozic na DPS. Rezistory nejsou polarizované a mohou být vloženy v obou směrech.

Poté, co je součástka s průchozím otvorem pájena, by měl být vodič opatrně zastřižen ze zadní části velmi blízko povrchu desky plošných spojů. Při stříhání vodičů vždy používejte ochranné brýle.

Poté vložte 9 keramických kondenzátorů a ujistěte se, že odpovídají hodnotám vytištěným na kondenzátorech se značením desky plošných spojů. Tyto kondenzátory nejsou polarizované a mohou být vloženy v obou směrech.

Dva elektrolytické kondenzátory vypadají jako černé sudy. Mají stejnou hodnotu, ale jejich vodiče jsou polarizované. Jedna strana čepice má bílý proužek. Toto je negativní stránka. Druhý vodič je kladná strana a měl by být zarovnán s označením „+“na desce plošných spojů.

Červená LED je polarizovaná. Delší kabel by měl být zasunut do čtvercového otvoru pro kovovou podložku.

Pět zařízení TO-92 má půlkruhový průřez. Srovnejte orientaci tohoto tvaru s obrysem vyznačeným na desce plošných spojů. Všimněte si, že v obalech TO-92 jsou čtyři zcela odlišné typy zařízení, proto se ujistěte, že čísla vytištěná na obalech odpovídají označení na desce plošných spojů.

Konečně 8MHz krystal není polarizován.

Krok 8: Zařízení pro testování elektronických součástek - větší součásti

Dále vložte a pájejte větší součásti. Jsou to docela samozřejmé, ale zde jsou některé rady:

Tři modré šroubové svorky by měly být orientovány tak, aby boční porty směřovaly k okraji desky plošných spojů pro vkládání vodičů.

Rameno zásuvky ZIF (nulová vložná síla) by mělo zůstat při pájení v poloze NAHORU.

Zásuvka DIP28 by měla být připájena bez vloženého čipu. Zarovnejte značku půlkruhu na desce plošných spojů do podobného tvaru vytvořeného do jednoho okraje zásuvky. Jakmile pájení na zásuvce vychladne, lze čip vložit podle stejného půlkruhového označení pin-one.

8pinová zásuvka displeje je připájena k hlavní desce plošných spojů. Zásuvka 8pin samec je připájena k zadní straně displeje TFT pro spárování se zásuvkou.

Po zasunutí modulu displeje jsou použity dva mosazné distanční sloupky a čtyři šrouby.

Čtyři mosazné patky a čtyři šrouby jsou použity k vytvoření nožiček na zadní straně hlavní desky plošných spojů. Tyto nožičky zabraňují ořezaným vodičům pájených součástek poškrábat pracovní plochu, protože mohou být docela ostré.

Kabely 9V svorky baterie jsou připájeny do otvorů označených 9V na levé straně desky plošných spojů. Červený vodič vede do svorky „+“.

Krok 9: Použití zařízení pro testování elektronických součástek

Jakmile je testovací zařízení připojeno k napájení, lze jej zapnout stisknutím rotačního kodéru dolů (v kodéru je integrováno tlačítko). Existuje proces kalibrace, který lze provést zkrácením tří testovacích bodů dohromady. Volitelně můžete kalibraci prozatím přeskočit a rovnou skočit do vyzkoušení některých komponent k testování v dalším kroku.

Velmi podrobný dokument s názvem TransistorTester s mikrokontrolérem AVR a něco málo dalšího je často aktualizován a je k dispozici online. Tento dokument se zabývá návrhem, použitím a teorií provozu pro různé inkarnace těchto nástrojů. Určitě si to ověřte.

Tato stránka obsahuje celou řadu souvisejících zdrojů v různých jazycích.

Krok 10: Deset lekcí online kurzu „Moderní elektronika“

Vše, co budete potřebovat pro online video kurz PyroElectro Modern Electronics, je součástí sady HackerBox Modern and Analog Electronics Kit.

Při zkoumání lekcí ohledně rezistorů, kondenzátorů, induktorů, diod a tranzistorů si během chvilky vyzkoušejte zkoumanou součást pomocí elektronického testovacího zařízení.

Jakmile se dozvíte více o tom, jak každá součást funguje v obvodu, možná budete chtít přejít k velkému dokumentu o elektronickém testovacím zařízení komponent a přečíst si teorii provozu, abyste zjistili, jak je tester schopen interogovat testované zařízení pomocí jednoduchého Mikrokontrolér AVR. Mnoho z technik je velmi chytrých a ukazuje užitečné přístupy pro vaši budoucí návrhovou nebo testovací práci.

Lekce 9 na časovači 555 je skvělou příležitostí, jak si pohrát s funkcí měření frekvence elektronického testovacího zařízení.

Velký respekt k práci, kterou PyroElectro odvedl na těchto lekcích.

Krok 11: Deset lekcí online kurzu „Analogová elektronika“

Vše, co budete potřebovat pro online video kurz PyroElectro Analog Electronics, je součástí sady HackerBox Modern and Analog Electronics Kit.

Pamatujte, že 3,5mm audio propojovací kabel lze zkrátit na polovinu a vytvořit tak dvě sady „sond“pro použití s osciloskopem zvukové karty, o kterém jsme hovořili v tomto kurzu. Odizolované vodiče by měly být pocínovány pájkou pro snadnou manipulaci bez třepení.

Přesné obvody zobrazené v kurzu jsou považovány za bezpečné, ale stojí za zmínku, že vstupy zvukové karty ve vašem počítači jsou navrženy pouze pro rozsah kolem -0,8 V až +0,8 V. Při řešení větších rozsahů napětí bude nutné signál zmenšit, aby nedošlo k přetížení vstupů zvukové karty. Zde jsou některé skvělé poznámky z Make a také z Daqarty.

Pokud plánujete široce experimentovat s osciloskopy zvukových karet a chcete mít nějaké další pojištění proti poškození zvukové karty, možná budete chtít pořídit levnou USB zvukovou kartu pro přidanou elektrickou izolaci.

Konkrétní software osciloskopu navržený v kurzu je speciálně pro použití s Windows. Pro Linux existuje podobný program s názvem xoscope. Pro uživatele OSX existují online různé poznámky o používání Audacity jako osciloskopu zvukové karty. Pro ty, kteří pracují s MATLAB nebo GNU Octave, nahlédněte do funkce audiorecorder ()!

Velký respekt k práci, kterou PyroElectro na těchto lekcích odvedlo.

Krok 12: Hackujte planetu

Děkujeme, že jste se připojili k našim dobrodružstvím v moderním testování a měření analogové elektroniky. Pokud vás tento Instrucable bavil a chtěli byste si nechat každý měsíc doručit krabici s elektronickými projekty přímo do vaší schránky, připojte se k nám PŘIHLÁŠENÍM ZDE.

Oslovte a podělte se o svůj úspěch v níže uvedených komentářích a/nebo na facebookové stránce HackerBoxes. Určitě nám dejte vědět, pokud máte nějaké dotazy nebo potřebujete s čímkoli pomoci. Děkujeme, že jste součástí HackerBoxes. Nechte si prosím své návrhy a zpětnou vazbu. HackerBoxes jsou VAŠE boxy. Pojďme udělat něco skvělého!