بناء نفسي PSLab: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

يوم حافل في معمل الإلكترونيات إيه؟

هل سبق لك أن واجهت أي مشاكل مع دوائرك؟ لتصحيح الأخطاء ، كنت تعلم أنك تريد جهازًا متعدد الأمتار أو راسمًا أو مولد موجة أو مصدر طاقة خارجي دقيق أو قل محلل منطقي. لكنه مشروع هواية ولا تريد إنفاق مئات الدولارات على أدوات باهظة الثمن من هذا القبيل. ناهيك عن أن المجموعة الكاملة أعلاه تأخذ مساحة كبيرة للاحتفاظ بها. قد ينتهي بك الأمر بمبلغ يتراوح بين 20 و 30 دولارًا للمتر المتعدد ولكنه لا يقوم بعمل جيد في تصحيح أخطاء الدائرة.

ماذا لو قلت ، هناك جهاز مفتوح المصدر يوفر كل تلك الوظائف من راسم الذبذبات ، متعدد العدادات ، محلل منطقي ، مولد موجة ومصدر للطاقة ولن يكلفك مئات الدولارات ولن يذهب لأخذ جدول كامل لملئه. إنه جهاز PSLab بواسطة منظمة FOSSASIA مفتوحة المصدر. يمكنك العثور على الموقع الرسمي على https://pslab.io/ والمستودعات مفتوحة المصدر من الروابط التالية ؛

• مخططات الأجهزة:
• برنامج MPLab الثابت:
• تطبيق سطح المكتب:
• تطبيق Android:
• مكتبات بايثون:

أحافظ على مستودعات الأجهزة والبرامج الثابتة ، وإذا كان لديك أي أسئلة أثناء استخدام الجهاز أو أي أشياء أخرى ذات صلة ، فلا تتردد في طرحها علي.

ماذا يقدم لنا PSLab؟

يتمتع هذا الجهاز المدمج مع شكل عامل Arduino Mega بالعديد من الميزات. قبل أن نبدأ ، تم تصنيعه في شكل Mega بحيث يمكنك وضع هذا في غلاف Arduino Mega الرائع الخاص بك دون أي مشكلة. الآن دعونا نلقي نظرة على المواصفات (المستخرجة من مستودع الأجهزة الأصلي) ؛

• 4 قنوات تصل إلى 2MSPS راسم الذبذبات. مراحل التضخيم التي يختارها البرنامج
• 12 بت الفولتميتر مع كسب قابل للبرمجة. يتراوح الإدخال من +/- 10 مللي فولت إلى +/- 16 فولت
• مصادر الجهد القابلة للبرمجة 3x 12 بت +/- 3.3 فولت ، +/- 5 فولت ، 0-3 فولت
• مصدر تيار قابل للبرمجة 12 بت. 0-3.3 مللي أمبير
• 4 قنوات ، 4 ميجا هرتز ، محلل منطقي
• 2x مولدات موجة جيبية / مثلثة. 5 هرتز إلى 5 كيلو هرتز. التحكم اليدوي في سعة SI1
• 4x مولدات PWM. دقة 15 nS. ما يصل إلى 8 ميجا هرتز
• قياس السعة. نطاق pF إلى uF
• حافلات بيانات I2C و SPI و UART لوحدات Accel / الجيروسكوب / الرطوبة / درجة الحرارة

الآن بعد أن عرفنا ما هو هذا الجهاز ، دعنا نرى كيف يمكننا بناء واحد..

الخطوة 1: لنبدأ بالمخططات

الأجهزة مفتوحة المصدر تتماشى مع برنامج المصدر المفتوح:)

هذا المشروع في صيغ مفتوحة حيثما أمكن ذلك. هذا له العديد من المزايا. يمكن لأي شخص تثبيت البرنامج مجانًا وتجربته. لا يتمتع كل شخص بالقوة المالية لشراء برامج احتكارية ، لذا فإن هذا يجعل من الممكن الاستمرار في إنجاز المهمة. لذلك تم عمل المخططات باستخدام KiCAD. أنت حر في استخدام أي برنامج تريده ؛ فقط احصل على الاتصالات الصحيحة. يحتوي مستودع GitHub على جميع الملفات المصدر للمخططات على https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… وإذا كنت ستذهب مع KiCAD ، فيمكننا استنساخ المستودع والحصول على المصدر على الفور لأنفسنا عن طريق كتابة الأمر التالي في نافذة Linux الطرفية.

استنساخ git $

أو إذا لم تكن على دراية بأوامر وحدة التحكم ، فما عليك سوى لصق هذا الرابط في المستعرض وسيقوم بتنزيل الملف المضغوط الذي يحتوي على جميع الموارد. يمكن العثور على نسخة PDF من ملفات التخطيط أدناه.

قد يبدو المخطط معقدًا بعض الشيء لأنه يحتوي على الكثير من الدوائر المتكاملة والمقاومات والمكثفات. سوف أطلعك على ما هو موجود هنا.

في منتصف الصفحة الأولى ، تحتوي على وحدة تحكم دقيقة PIC. هذا هو دماغ الجهاز. إنه متصل بالعديد من الأمبيرات المفتوحة ، وكريستال وعدد قليل من المقاومات والمكثفات لاستشعار الإشارات الكهربائية من منافذ الإدخال / الإخراج. يتم الاتصال بجهاز كمبيوتر أو هاتف محمول من خلال جسر UART وهو MCP2200 IC. كما أن لديها فتحة اندلاع لشريحة ESP8266-12E في الجزء الخلفي من الجهاز. ستحتوي المخططات أيضًا على مضاعف جهد و ICs عاكس للجهد حيث يمكن للجهاز دعم قنوات راسم الذبذبات التي يمكن أن تصل إلى +/- 16 فولت

بمجرد الانتهاء من التخطيطي ، فإن الخطوة التالية هي بناء ثنائي الفينيل متعدد الكلور الحقيقي …

الخطوة 2: تحويل التخطيطي إلى تخطيط

حسنًا ، نعم ، هذه فوضى ، أليس كذلك؟ وذلك لأن المئات من المكونات الصغيرة موضوعة في لوحة صغيرة ، وتحديداً على جانب واحد من لوحة صغيرة بحجم Arduino Mega. هذه اللوحة مكونة من أربع طبقات. تم استخدام هذا القدر من الطبقات للحصول على سلامة مسار أفضل.

يجب أن تكون أبعاد اللوحة دقيقة مثل Arduino Mega ويتم وضع رؤوس الدبوس في نفس الأماكن التي يوجد بها دبابيس Mega. في المنتصف ، توجد رؤوس دبوس لتوصيل المبرمج ووحدة Bluetooth. توجد أربع نقاط اختبار في الأعلى وأربع نقاط اختبار في الأسفل للتحقق مما إذا كانت مستويات الإشارة الصحيحة تحصل على التوصيلات الصحيحة.

بمجرد استيراد جميع آثار الأقدام ، فإن أول شيء هو وضع وحدة التحكم الدقيقة في المركز. ثم ضع المقاومات والمكثفات المتصلة مباشرة بوحدة التحكم الدقيقة حول IC الرئيسي ثم تقدم حتى يتم وضع المكون الأخير. من الأفضل أن يكون لديك مسار تقريبي قبل التوجيه الفعلي. لقد استثمرت هنا المزيد من الوقت في ترتيب المكونات بدقة مع تباعد مناسب.

كخطوة تالية ، دعونا نلقي نظرة على فاتورة المواد الأكثر أهمية..

الخطوة 3: طلب PCB وقائمة المواد

لقد أرفقت فاتورة المواد. يحتوي بشكل أساسي على المحتوى التالي ؛

1. PIC24EP256GP204 - متحكم
2. MCP2200 - جسر UART
3. TL082 - أوبامبس
4. LM324 - الأمبيرات
5. MCP6S21 - اكتساب OpAmp الخاضعة للرقابة
6. MCP4728 - محول رقمي إلى تناظري
7. TC1240A - عاكس الجهد
8. TL7660 - مضاعف الجهد
9. 0603 مقاومات ومكثفات ومحثات
10. بلورات SMD 12 ميجا هرتز

عند تقديم طلب PCB ، تأكد من وجود الإعدادات التالية

• الأبعاد: 55 مم × 99 مم
• طبقات: 4
• المواد: FR4
• السماكة: 1.6 مم
• الحد الأدنى من تباعد المسار: 6mil
• الحد الأدنى لحجم الثقب: 0.3 مم

الخطوة 4: لنبدأ بالتجميع

عندما يكون PCB جاهزًا ووصول المكونات ، يمكننا البدء بالتجميع. لهذا الغرض ، من الأفضل أن يكون لدينا استنسل حتى تكون العملية أسهل. أولاً ، ضع الاستنسل بمحاذاة الوسادات وقم بتطبيق معجون اللحام. ثم ابدأ بوضع المكونات. يُظهر الفيديو هنا نسخة منقضية زمنياً من وضع المكونات.

بمجرد وضع كل مكون ، قم بإعادة لحامه باستخدام محطة إعادة عمل SMD. تأكد من عدم تسخين اللوح كثيرًا لأن المكونات قد تفشل في مواجهة الحرارة الشديدة. أيضًا لا تتوقف وتفعل عدة مرات. قم بذلك في عملية مسح واحدة لأن ترك المكونات تبرد ثم التسخين سيفشل في السلامة الهيكلية لكل من المكونات وثنائي الفينيل متعدد الكلور نفسه.

الخطوة 5: تحميل البرنامج الثابت

بمجرد اكتمال التجميع ، فإن الخطوة التالية هي نسخ البرنامج الثابت على وحدة التحكم الدقيقة. لهذا نحتاج ؛

• PICKit3 Programmer - لتحميل البرنامج الثابت
• أسلاك توصيل من الذكور إلى الذكور × 6 - لتوصيل المبرمج بجهاز PSLab
• كبل USB Mini B - لتوصيل مبرمج بجهاز الكمبيوتر
• كبل نوع USB Micro B - لتوصيل PSLab بالكمبيوتر وتشغيله

تم تطوير البرنامج الثابت باستخدام MPLab IDE. الخطوة الأولى هي توصيل مبرمج PICKit3 برأس برمجة PSLab. قم بمحاذاة دبوس MCLR في كل من المبرمج والجهاز وسيتم وضع بقية المسامير بشكل صحيح.

لا يستطيع المبرمج نفسه تشغيل جهاز PSLab لأنه لا يمكنه توفير قدر كبير من الطاقة. لذلك نحن بحاجة إلى تشغيل جهاز PSLab باستخدام مصدر خارجي. قم بتوصيل جهاز PSLab بجهاز كمبيوتر باستخدام كابل نوع Micro B ثم قم بتوصيل المبرمج بنفس جهاز الكمبيوتر.

افتح MPLab IDE وانقر على "Make and Program Device" من شريط القائمة. ستفتح نافذة لاختيار مبرمج. اختر "PICKit3" من القائمة واضغط على "موافق". سيبدأ نسخ البرامج الثابتة على الجهاز. احترس من الرسائل التي يتم طباعتها على وحدة التحكم. سيقول إنه يكتشف PIC24EP256GP204 وأخيرًا اكتملت البرمجة.

الخطوة 6: قم بتشغيله وجاهز للانطلاق

في حالة احتراق البرنامج الثابت بشكل صحيح ، سيضيء مؤشر LED باللون الأخضر مما يشير إلى دورة تمهيد ناجحة. نحن الآن على استعداد لاستخدام جهاز PSLab لإجراء جميع أنواع اختبارات الدوائر الإلكترونية وإجراء التجارب وما إلى ذلك.

تُظهر الصور كيف يبدو تطبيق سطح المكتب وتطبيق Android.