Kapesní vizualizátor signálu (kapesní osciloskop): 10 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Ahoj všichni, Všichni děláme tolik věcí každý den. Pro každou práci tam, kde je potřeba nějaké nářadí. To je pro výrobu, měření, dokončování atd. Takže pro elektronické pracovníky potřebují nástroje jako páječku, multimetr, osciloskop atd. V tomto seznamu je osciloskop hlavním nástrojem pro sledování signálu a měření jeho charakteristik. Hlavním problémem osciloskopu je však to, že je těžký, složitý a nákladný. Takže tato značka, to je sen pro začátečníky v oblasti elektroniky. Tímto projektem měním celý koncept osciloskopu a dělám menší, který je cenově dostupný pro začátečníky. To znamená, že jsem zde vytvořil kapesní přenosný malý osciloskop s názvem „Pocket Signal Visualizer“. Má 2,8 TFT displej pro čerpání signálu na vstupu a Li-ion článek, aby byl přenosný. Je schopen sledovat až 1MHz, 10V amplitudový signál. Takže to funguje jako malé měřítko verze našeho původního profesionálního osciloskopu. Tento kapesní osciloskop zpřístupňuje osciloskopu všechny lidi.

Jak je to ? Jaký je váš názor ? Komentujte mě.

Pro více informací o tomto projektu navštivte můj BLOG, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/pocket-signal-visualizer-diy-home-made.html

Tento projekt získal iniciaci z podobného projektu na daném webu s názvem bobdavis321.blogspot.com

Zásoby

• Mikrořadič ATMega 328
• ADC čip TLC5510
• 2,8 "TFT displej
• Li-ion článek
• Integrované obvody uvedené ve schématu zapojení
• Kondenzátory, odpory, diody atd. Uvedené ve schématu zapojení
• Pájený drát měděný
• Malé smaltované měděné dráty
• Tlačítkové spínače atd.

Podrobný seznam součástí naleznete ve schématu zapojení. Obrázky jsou uvedeny v dalším kroku.

Krok 1: Základní nástroje

Zde se projekt soustředil hlavně na stranu elektroniky. Používají se tedy především elektronické nástroje. Mnou používané nástroje jsou uvedeny níže. Vybíráte si své oblíbené nástroje.

Mikropáječka, odpájecí stanice SMD, multimetry, osciloskop, pinzeta, šroubováky, kleště, pila, pilníky, ruční vrtačka atd.

Obrázky nástrojů jsou uvedeny výše.

Krok 2: Úplný plán

Mám v plánu vyrobit přenosný kapesní osciloskop, který dokáže zobrazit všechny typy vln. Nejprve si připravím desku plošných spojů a poté ji uzavřu do skříně. Jako pouzdro používám malou skládací krabičku na make-up. Skládací vlastnost zvyšuje flexibilitu tohoto zařízení. Displej je v první části a deska a ovládací prvky se přepínají v další polovině. Deska plošných spojů je rozdělena na dva kusy jako přední desku plošných spojů a hlavní desku plošných spojů. Osciloskop je skládací, takže pro něj používám automatický vypínač. Zapne se, když se otevře, a automaticky se vypne, když se zavře. Li-ion článek je umístěn pod DPS. To je můj plán. Nejprve tedy vyrobím dvě DPS. Všechny použité komponenty jsou varianty SMD. Výrazně snižuje velikost DPS.

Krok 3: Schéma zapojení

Úplné schéma zapojení je uvedeno výše. Je rozdělen na dva samostatné obvody jako front-end a hlavní PCB. Obvody jsou složité, protože obsahují spoustu integrovaných obvodů a dalších pasivních komponent. Na předním konci jsou hlavními komponentami systém útlumu vstupu, multiplexor výběru vstupu a vstupní vyrovnávací paměť. Vstupní atenuátor slouží k převodu různého vstupního napětí na požadované výstupní napětí pro osciloskop, vytváří tento osciloskop schopný pracovat v širokém rozsahu vstupních napětí. Je vyroben pomocí odporového děliče potenciálu a kondenzátor je připojen paralelně ke každému rezistoru pro zvýšení frekvenční odezvy (kompenzovaný atenuátor). Multiplexor pro výběr vstupu funguje jako otočný přepínač pro výběr jednoho vstupu z jiného vstupu z atenuátoru, ale zde je vstup multiplexoru zvolen digitálními daty z hlavního procesoru. Vyrovnávací paměť se používá ke zvýšení výkonu vstupního signálu. Je navržen pomocí operačního zesilovače v konfiguraci sledovače napětí. Snižuje účinek načítání signálu kvůli zbývajícím částem. Toto jsou hlavní části předního konce.

Další podrobnosti naleznete na mém BLOGU, Hlavní deska plošných spojů obsahuje další systémy digitálního zpracování. Obsahuje hlavně lithium-iontovou nabíječku, ochranný obvod Li-ion, konvertor zesílení 5V, generátor napětí, rozhraní USB, ADC, vysokofrekvenční hodiny a hlavní mikrořadič. Obvod nabíječky Li-ion slouží k efektivnímu a inteligentnímu nabíjení lithium-iontového článku ze starého mobilního telefonu. K nabíjení článku z 5 V z portu micro-USB používá TP 4056 IC. Podrobně to vysvětlil v mém předchozím BLOGU, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-li-ion-cell-charger-using-tp4056.html. Další je obvod ochrany Li-ion. Používá se k ochraně článku před zkratem, přebitím atd. Vysvětluje to v mém předchozím BLOGU, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/intelligent-li-ion-cell-management.html. Další je 5V boost převodník. Slouží k převodu napětí 3,7 V článku na 5 V pro lepší práci digitálních obvodů. Podrobnosti o obvodu jsou vysvětleny v mém předchozím BLOGU, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-tiny-5v-2a-boost-converter-simple.html. Generátor napětí -ve se používá ke generování -ve 3,3V pro práci operačního zesilovače. Je generován pomocí obvodu nabíjecího čerpadla. Je navržen pomocí 555 IC. Je zapojen jako oscilátor k nabíjení a vybíjení kondenzátorů v obvodu nabíjecího čerpadla. Je to velmi dobré pro nízkoproudé aplikace. Rozhraní USB propojuje počítač s naším osciloskopickým mikrořadičem pro úpravy firmwaru. Obsahuje jeden IC pro tento proces s názvem CH340. ADC převádí vstupní analogový signál na digitální formu vhodnou pro mikrořadič. Zde použitý ADC IC je TLC5510. Jedná se o vysokorychlostní semi-flash typ ADC. Je schopen pracovat při vysokých vzorkovacích rychlostech. Vysokofrekvenční hodinový obvod pracuje na frekvenci 16 MHz. Poskytuje potřebné hodinové signály pro čip ADC. Byl navržen s využitím integrovaného obvodu NOT gate a krystalu 16 MHZ a některých pasivních komponent. Podrobně to vysvětluje můj BLOG, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/simple-16-mhz-crystal-oscillator.html. Zde je použit jako hlavní mikrořadič ATMega328 AVR. Je srdcem tohoto okruhu. Zachycuje a ukládá data z ADC. Poté pohání TFT displej, aby zobrazil vstupní signál. K ATMega328 jsou také připojeny přepínače ovládání vstupu. Toto je základní nastavení hardwaru.

Další podrobnosti o obvodu a jeho designu najdete na mém BLOGU, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/pocket-signal-visualizer-diy-home-made.html

Krok 4: Návrh DPS

Zde používám pouze SMD komponenty pro celý obvod. Takže návrh a další proces jsou trochu složité. Zde je schéma zapojení a rozvržení DPS vytvořeno pomocí online platformy EasyEDA. Je to velmi dobrá platforma, která obsahuje všechny knihovny komponent. Dvě PCB jsou vytvořeny samostatně. Nevyužité prostory v deskách plošných spojů jsou pokryty uzemněním, aby se zabránilo nežádoucím problémům s hlukem. Tloušťka stopy mědi je velmi malá, takže k vytištění rozvržení použijte kvalitní tiskárnu, jinak se některé stopy dostanou do nesouvislosti. Postup krok za krokem je uveden níže,

• Vytiskněte návrh DPS (2/3 kopií) na fotografický/lesklý papír (použijte kvalitní tiskárnu)
• Naskenujte rozvržení desky plošných spojů, zda neobsahuje nesoulad v trasování mědi
• Vyberte dobré rozložení DPS, které nemá žádné vady
• Vyřízněte rozložení pomocí Nůžek

Soubory návrhu rozložení jsou uvedeny níže.

Krok 5: Příprava plátovaného mědi

Pro výrobu DPS používám jednostranně měděný plášť. Toto je hlavní surovina pro výrobu PCB. Vyberte si tedy kvalitní měděný plášť. Postupný postup je uveden níže,

• Vezměte si kvalitní měděný plášť
• Označte rozměr rozvržení desky plošných spojů v měděném plášti pomocí značky
• Prořízněte měděné plátování skrz značení pomocí pily na kovovou pilu
• Vyhlaďte ostré hrany DPS brusným papírem nebo pilníkem
• Očistěte měděnou stranu brusným papírem a odstraňte prach

Krok 6: Přenos tónu

Zde v tomto kroku přeneseme rozvržení DPS do měděného pláště metodou přenosu tepla. Pro způsob přenosu tepla používám jako zdroj tepla železný box. Postup je uveden níže,

• Nejprve rozmístěte desku plošných spojů do měděného pláště v orientaci, ve které je rozložení obráceno na měděnou stranu
• Opravte rozložení v jeho poloze pomocí pásek
• Zakryjte celé nastavení bílým papírem
• Železný box přiložte na měděnou stranu asi na 10-15 minut
• Po zahřátí chvíli počkejte, až se ochladí
• Vložte DPS s papírem do hrnku s vodou
• Poté opatrně rukou vyjměte papír z desky plošných spojů (postupujte pomalu)
• Poté jej sledujte a ujistěte se, že nemá žádné vady

Krok 7: Leptání a čištění

Jedná se o chemický proces pro odstranění nežádoucí mědi z měděného pláště na základě rozvržení desky plošných spojů. Pro tento chemický proces potřebujeme roztok chloridu železitého (leptací roztok). Roztok rozpustí nemaskovanou měď na roztok. Tímto procesem tedy získáme DPS jako v rozvržení DPS. Postup pro tento proces je uveden níže.

• Vezměte maskovanou desku plošných spojů, která se provádí v předchozím kroku
• Vezměte prášek chloridu železitého do plastové krabičky a rozpusťte jej ve vodě (množství prášku určuje koncentraci, vyšší koncentrace proces zpevňuje, ale někdy poškodí doporučenou PCB je střední koncentrace)
• Ponořte maskovanou DPS do roztoku
• Počkejte několik hodin (pravidelně kontrolujte, zda je lept dokončen nebo ne) (sluneční světlo také upevňuje proces)
• Po úspěšném leptání odstraňte masku pomocí brusného papíru
• Okraje opět uhlaďte
• Vyčistěte desku plošných spojů

Provedli jsme výrobu DPS

Krok 8: Pájení

Pájení SMD je o něco těžší než běžné pájení skrz otvory. Hlavními nástroji pro tuto práci je pinzeta a horkovzdušná pistole nebo mikropáječka. Horkovzdušnou pistoli nastavte na teplotu 350 ° C. Přehřátí po určitou dobu poškodí součásti. Na desku plošných spojů tedy aplikujte pouze omezené množství tepla. Postup je uveden níže.

• Vyčistěte desku plošných spojů pomocí čističe desek plošných spojů (iso-propylalkohol)
• Na všechny pady v DPS naneste pájecí pastu
• Umístěte všechny součásti na podložku pomocí pinzety podle schématu zapojení
• Znovu zkontrolujte, zda jsou všechny součásti správně nebo ne
• Použijte horkovzdušnou pistoli při nízké rychlosti vzduchu (vysoká rychlost způsobuje nesouosost součástí)
• Zajistěte, aby všechna připojení byla dobrá
• Vyčistěte desku plošných spojů pomocí řešení IPA (čistič desek plošných spojů)
• Proces pájení jsme úspěšně provedli

Video o pájení SMD je uvedeno výše. Prosím, sledujte to.

Krok 9: Závěrečná montáž

Zde v tomto kroku sestavuji celé díly do jednoho produktu. V předchozích krocích jsem dokončil DPS. Zde umístím 2 PCB do make -up boxu. V horní části make -up boxu umístím LCD obrazovku. K tomu používám několik šroubů. Poté umístím DPS do spodní části. Zde byly také použity některé šrouby pro montáž desek plošných spojů na místo. Li-ion baterie je umístěna pod hlavní deskou plošných spojů. Ovládací spínač PCB je umístěn nad baterií pomocí oboustranné pásky. Ovládací spínač PCB je ze staré desky plošných spojů Walkman. DPS a LCD obrazovka jsou spojeny pomocí malých smaltovaných měděných vodičů. Je to proto, že je pružnější než obyčejný drát. Vypínač automatického zapnutí/vypnutí je připojen poblíž skládací strany. Když jsme tedy složili horní stranu, došlo k vypnutí osciloskopu. Toto jsou detaily montáže.

Krok 10: Hotový výrobek

Výše uvedené obrázky ukazují můj hotový výrobek.

Je schopen měřit sinusové, čtvercové, trojúhelníkové vlny. Zkušební provoz osciloskopu je zobrazen na videu. Bacha. To je velmi užitečné pro každého, kdo má rád Arduino. Mám to velmi rád. To je úžasný produkt. Jaký je váš názor? Prosím okomentujte mě.

Pokud se vám to líbí, prosím podpořte mě.

Další podrobnosti o okruhu naleznete na mé stránce BLOG. Níže uvedený odkaz.

Další zajímavé projekty najdete na mých stránkách YouTube, Instructables a Blog.

Děkuji za návštěvu mé stránky projektu.

Sbohem.

Uvidíme se znova……..