Zestaw oscyloskopu DIY - Instrukcja montażu i rozwiązywania problemów: 10 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Bardzo często przy projektowaniu jakiegoś gadżetu elektronicznego potrzebuję oscyloskopu do obserwacji obecności i kształtu sygnałów elektrycznych. Do tej pory używałem starego radzieckiego (rok 1988) jednokanałowego oscyloskopu analogowego CRT. Jest nadal funkcjonalna i normalnie wystarczająca do używanych celów, ale jest bardzo ciężka i niewygodna do niektórych prac poza domem. Do jego wymiany szukałem taniej i malutkiej alternatywy. Jedną z możliwości było zaprojektowanie lunety opartej na Arduino, ale ma ona kilka wad - jego pasmo analogowe jest dość niskie i zawsze, gdy robisz jakiś projekt DIY, pojawia się główny problem - gdzie spakować te wszystkie części elektroniczne lub jak znaleźć ładnie wyglądającą obudowę. Nie posiadam drukarki 3D i dla mnie jedyną możliwością jest zastosowanie standardowych obudów dostępnych na rynku, co nie zawsze jest najlepszym rozwiązaniem. Aby uniknąć tych kłopotów, postanowiłem zaopatrzyć się w zestaw oscyloskopu DIY. Po kilku poszukiwaniach zdecydowałem, że będzie to JYETech DSO150 Shell. Jest bardzo mały, wystarczająco wydajny (oparty na 32-bitowym mikrokontrolerze ARM Cortex STM32F103C8 - bardzo przydatna strona dla tego układu: stm32duino), mogę go schować do kieszeni i nosić wszędzie. Zestaw można kupić za ~30 USD w banggood, ebay lub aliexpress.

Ta instrukcja mówi, jak złożyć zestaw we właściwy sposób, czego nie powinieneś robić i jak oczyścić się z problemów, które możesz stworzyć. Opiszę całe moje doświadczenie montażowe w sposób chronologiczny.

Krok 1: Co jest w środku

Zamówiłem zestaw i po normalnym oczekiwaniu około miesiąca zestaw w końcu dotarł. Było ładnie zapakowane. Zawierał dwie płytki z wlutowanymi wszystkimi urządzeniami SMD. (Kiedy zamawiasz taki zestaw uważaj - istnieje wersja zestawu w której urządzenia SMD nie są lutowane, a jeśli nie masz doświadczenia w lutowaniu takich urządzeń - może to być dla Ciebie duże wyzwanie - lepiej zamów zestaw z lutowanymi). Jakość PCB jest dobra - wszystkie urządzenia oznakowane i łatwe do lutowania. Jedna z płytek jest główna - cyfrowa z mikrokontrolerem. Tam też podłączyliśmy kolorowy wyświetlacz TFT LCD 2,4 ; drugi to analogowy - zawiera układ wejść analogowych. Jest też ładne plastikowe pudełko, krótki kabel sondy i instrukcja montażu.

Moja rada - przed przystąpieniem do montażu - przeczytaj instrukcję. Nie zrobiłem tego i wpadłem w kłopoty.

Krok 2: Zacznijmy…

Jako pierwszy krok zaleca się przetestowanie tablicy cyfrowej. Wstawiłem 4 przełączniki bez lutowania. Znalazłem zasilacz 12V AC/DC z odpowiednim gniazdem DC i użyłem go do przetestowania płytki. Bardzo duży błąd! NIE RÓB TEGO! W instrukcji jest napisane, że maksymalne napięcie zasilania powinno wynosić 9V! Widziałem, że zastosowany regulator liniowy to AMS1117, który musi wytrzymać 15V i byłem spokojny. OK. W pierwszym teście nie zawiódł. Zobaczyć film.

Krok 3: Lutowanie…

Jako pierwszy przylutowałem złącze sygnału testowego. Musi być najpierw wygięty. Postępuj zgodnie ze złączem akumulatora i włącznikiem zasilania. Potem jest 4-pinowe złącze (J2) dla enkodera obrotowego. Na tym zakończyło się lutowanie płyty głównej.

Krok 4: Mam kłopoty

Na płytce znajduje się rezystor 0 Ohm, który mostkuje wyłącznik zasilania. Aby przełącznik zasilania działał prawidłowo, ten rezystor (R30) musi zostać usunięty. Łatwo zrobione! Nowy test… Znowu zasiliłem płytę główną (12V) i włączyłem włącznikiem zasilania. Ekran pozostał biały. (zobacz wideo). Kilka kolejnych prób nie zmieniło sytuacji. Nagle z chipa regulatora AMS1117 zaczął wydobywać się mały dym i jego opakowanie wybuchło. Odlutowałem go i umieściłem nowy (miałem kilka dostępnych w moim osobistym magazynie). Włączyłem ponownie płytę - znowu biały ekran - brak bootowania. Po 20 sekundach znowu pojawił się niebieski dym z chipa regulatora i ponownie się wypalił. Usunąłem go z planszy. Za pomocą omomierza zmierzyłem rezystancję pomiędzy linią zasilającą podłączoną do wyjścia układu AMS1117 a masą. To było zero omów. Coś tu poszło zupełnie nie tak. Zarząd był martwy. Postanowiłem dowiedzieć się, gdzie jest problem. Na płycie znajdują się dwa układy scalone - STM32F103C8 i część pamięci szeregowej. Jeden z nich zawodził. Aby sprawdzić, której użyłem nietypowej metody. Podałem napięcie 3,3 V (co powinno być normalnym wyjściem układu regulatora AMS1117) na linii zasilającej za pomocą silnego źródła zasilania. Po kilku sekundach chip STM32F103C8 stał się bardzo gorący. To był problem. Trzeba go było odlutować od płytki PCB. Było to bardzo trudne zadanie, ponieważ nie mogłem użyć pistoletu na gorące powietrze - wylutowałby wszystkie otaczające urządzenia. Wtedy przyszedł mi do głowy pomysł, aby wylutować chip własnym ciepłem - ponownie dostarczyłem płytkę i po minucie chip był tak gorący, że lut zaczął się topić. Następnie usunąłem go małym kopnięciem w spód deski. Chip po prostu spadł. Za pomocą knota rozlutowującego wyczyściłem ślady lutowania na chipie.

Postanowiłem spróbować naprawić deskę. Po wyjęciu uszkodzonego chipa ekran LCD ponownie podświetlił się na biało.

Zamówiłem kilka układów STM32F103C8 z aliexpress. (4 żetony kosztowały ~ 3 USD) i po kilku tygodniach oczekiwania dotarły. Jeden z nich przylutowałem na płytce.

Teraz - trzeba go zaprogramować, aby odzyskać funkcjonalność. Jeśli wszystkie zadania zostały wykonane poprawnie - wszystko powinno być znowu OK. Istnieje również możliwość uszkodzenia ekranu LCD. Do tego jest też dostępne rozwiązanie - można było kupić takie w aliexpress. Jest to standardowy, kolorowy wyświetlacz TFT LCD o przekątnej 2,4 z 37 pinami i kontrolerem ILI9341. Sprawdź również kolejność pinów.

Sposób programowania układu STM32F103C8 opisano w następnym kroku.

Krok 5: Programowanie

Proces programowania układu ARM jest opisany w załączonym dokumencie.

Pod tym linkiem możesz pobrać ostatnie narzędzie do flashowania ze strony STM.

Możesz zobaczyć moją konfigurację na zdjęciu. Załączam również plik szesnastkowy, którego użyłem. Ostatnią wersję można znaleźć na stronie JYETech. Do komunikacji USB-szeregowej użyłem konwertera opartego na PL2303. FT323RL również zadziała. CH340g również. Przed programowaniem płytki należy wylutować z płytki niektóre rezystory. (patrz dokument). Nie zapomnij przylutować ich ponownie, gdy wszystko będzie gotowe. Miałem szczęście i znowu wszystko poszło dobrze. Kontynuowałem lutowanie płytki analogowej.

Krok 6: Znowu lutowanie

Najpierw należy przylutować rezystory. Użyłem omomierza do sprawdzenia ich wartości zamiast kodu koloru. Na każdej lutowanej części umieszczam znak w instrukcji, aby wiedzieć, gdzie jestem.

Potem przylutowałem kondensatory ceramiczne, kondensatory trymujące, przełącznik funkcji, kondensatory elektrolityczne, złącze BNC, listwę pinową.

Krok 7: Enkoder obrotowy

Musi być przylutowany na małej płytce. Należy bardzo uważać, aby przylutować go po właściwej stronie PCB - w przeciwnym razie luneta zawiedzie.

Krok 8: Montaż

Teraz jesteśmy gotowi do montażu.

Najpierw umieść wyświetlacz LCD w przeznaczonym do tego miejscu. Wcześniej usunąłem folię ochronną. Pod zakresem nałożyłem kilka warstw miękkiego papieru kuchennego. Zegnij delikatnie płaski kabel połączeniowy LCD i nałóż na niego płytę główną. Włóż enkoder obrotowy do złącza nagłówkowego i zamocuj go za pomocą dwóch krótkich śrub

Krok 9: Strojenie

Teraz płytkę analogową należy włożyć tak, jak pokazano na rysunku. W ten sposób niektóre napięcia analogowe muszą być sprawdzane woltomierzem. Należy pamiętać, że niektóre z nich zależą od napięcia zasilania (znalazłem to). Napięcia zapisane w tabeli w kroku 4 instrukcji są mierzone przy napięciu zasilania 9,2V. Następnie niektóre zniekształcenia sygnału (patrz rysunek powyżej) można skorygować dostrajając kondensatory trymujące. Zobacz procedurę w instrukcji… i załączonym filmie.

Krok 10: Montaż i testy końcowe

Teraz płyta analogowa jest zamocowana na dolnej pokrywie. Obie płyty są połączone ze sobą za pomocą wspólnego interfejsu pin-header. Najpierw należy włożyć zacisk testowy. Położona jest górna ramka okładki. Pamiętaj, że jeśli nie zorientujesz go poprawnie, nie będziesz w stanie zamknąć pudełka. (patrz obrazek powyżej, aby uzyskać prawidłową orientację). Obudowa jest zamykana, a następnie mocowana 4 śrubami. W ostatnim kroku plastikową gałkę należy nałożyć na obrotowy wałek enkodera.

Teraz luneta jest gotowa do użycia. Posiada wewnętrzny generator sygnału testowego, który może być wykorzystany do pewnych regulacji i uczenia się. Funkcjonalność różnych pokręteł jest opisana w instrukcji. Krótki film przedstawia niektóre funkcje. Jeden z nich pokazuje w czasie rzeczywistym bardzo dużo parametrów sygnału, co w niektórych przypadkach może być bardzo przydatne.

Dziękuję za uwagę i życzę powodzenia w grze. Baw się tą małą zabawką - zabawką dla dorosłych i młodych maniaków elektroniki,