HackerBoxes 0018: Cyrk obwodu: 12 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Circuit Circus: W tym miesiącu HackerBox Hackers pracują z analogowymi obwodami elektronicznymi, a także technikami testowania i pomiaru obwodów.

Ta instrukcja zawiera informacje dotyczące pracy z HackerBoxes #0018. Jeśli chciałbyś otrzymywać takie pudełko co miesiąc na swoją skrzynkę pocztową, teraz nadszedł czas, aby zasubskrybować na HackerBoxes.com i przyłączyć się do rewolucji!

Tematy i cele szkoleniowe dla tego HackerBox:

• Zbuduj urządzenie do testowania komponentów oparte na mikroprocesorze
• Doskonal umiejętności montażu i lutowania PCB
• Zrozum użycie różnych elementów elektronicznych w obwodach
• Przejrzyj techniki testów i pomiarów dla tych komponentów
• Ukończ dziesięć lekcji nowoczesnej elektroniki
• Ukończ dziesięć lekcji elektroniki analogowej
• Poznaj zastosowania i ograniczenia oscyloskopów kart dźwiękowych
• Techniki ćwiczeń do prototypowania obwodów na płytce prototypowej

HackerBoxes to miesięczna usługa subskrypcji dla elektroniki DIY i technologii komputerowej. Jesteśmy hobbystami, twórcami i eksperymentatorami. A my jesteśmy marzycielami snów.

Krok 1: HackerBoxes 0018: Zawartość pudełka

• HackerBoxes #0018 Karta referencyjna kolekcjonerska
• Urządzenie do testowania komponentów elektronicznych (zestaw do lutowania)
• Zestaw elektroniki nowoczesnej i analogowej
• 140-częściowy zestaw zworek z drutu
• 830-punktowa płytka bez lutowania
• Moduł wyjścia audio 3,5 mm
• Kabel krosowy audio 3,5 mm
• Dwa zaciski na baterię 9V
• Ekskluzywna naszywka „Elite Technology”
• Ekskluzywna naklejka na Quada HackerBoxes

Kilka innych rzeczy, które będą pomocne:

• Lutownica, lut i podstawowe narzędzia lutownicze
• Dwie baterie 9V
• Komputer z kartą dźwiękową
• (opcjonalnie) Karta dźwiękowa USB **
• (opcjonalnie) Multimetr cyfrowy

Co najważniejsze, będziesz potrzebować poczucia przygody, ducha DIY i ciekawości hakerskiej. Hardkorowa elektronika DIY nie jest najłatwiejszym hobby, ale kiedy wytrwacie i cieszycie się przygodą, wiele satysfakcji może przynieść wytrwałość i uruchamianie swoich projektów. Po prostu zrób każdy krok powoli, pamiętaj o szczegółach i nie wahaj się poprosić o pomoc.

** Karta dźwiękowa Uwaga: Krok 11 omawia opcjonalne użycie karty dźwiękowej USB. Zdarzyło się, że wiele z nich było dostępnych jako nadwyżka w siedzibie głównej HackerBoxes. Wrzuciliśmy je ZA DARMO jako bonusowy prezent w ograniczonej liczbie LOSOWYCH #0018 HackerBoxów. Jeśli go nie otrzymałeś, zwróć uwagę, że zostały one losowo rozdane za darmo (bez wpływu na budżet pudełka). Nie znajdują się one na powyższym spisie treści i dlatego nie można ich uznać za „brakującą pozycję”. Jeśli naprawdę chcesz jeden, można je kupić tutaj. Dziękuję za zrozumienie.

Krok 2: Automaty, pingwiny i klauni

Ekskluzywna naklejka HackerBoxes Quad została zaprojektowana tak, aby można ją było podzielić na cztery miniaturowe naklejki, z których każda jest idealnie dopasowana do obudów projektowych, urządzeń mobilnych, laptopów lub skrzynek narzędziowych.

Symbol szybowca znajduje się na jednej z miniaturowych kalkomanii. Jest to wzór pięciu kropek ułożonych w siatkę. Ten specyficzny wzór podróżuje po planszy w „Grze w życie” Conwaya (dobrze znanym automacie komórkowym). Szybowiec został zaproponowany jako emblemat reprezentujący subkulturę hakerską, ponieważ Game of Life przemawia do hakerów, a koncepcja szybowca narodziła się niemal w tym samym czasie, co Internet i Unix. Wpis w Wikipedii wyjaśnia, że ten emblemat jest używany w różnych miejscach subkultury, ale nie jest powszechnie lubiany. Jeśli ci się nie podoba, zhakuj to. Tak czy inaczej, sugerujemy zaopatrzenie się w program lub aplikację „Gra w życie Conwaya” i zabawę z nim. Życie!

Co się dzieje z klaunem? Grafika fanów klauna i motyw „Circuit Circus” nawiązują do kultowego hotelu i kasyna Circus Circus w Las Vegas. Może zobaczymy się tego lata w Las Vegas na DEFCON25?

Krok 3: Zestaw nowoczesnej i analogowej elektroniki

Zestaw HackerBoxes Modern and Analog Electronics Kit zawiera ponad 80 elementów elektronicznych. Wiele z nich może być przydatnych podczas eksperymentowania z urządzeniem do testowania komponentów elektronicznych.

Te komponenty wraz z innymi treściami HackerBox #0018 zawierają wszystko, co jest potrzebne do przeprowadzenia wszystkich eksperymentów w kursach online Modern Electronics i Analog Electronics przedstawionych w dalszej części tego Instruktażu.

Krok 4: Urządzenie do testowania komponentów elektronicznych - wprowadzenie

Wszyscy znamy irytujące wyzwanie polegające na identyfikacji dokładnych parametrów komponentu w starej skrzynce na śmieci. Konwencjonalne podejścia do identyfikacji i pomiaru są na ogół trudne i czasochłonne. To urządzenie testowe jest tutaj, aby uratować dzień, korzystając z bardzo sprytnej konstrukcji opartej na mikrokontrolerze. Co najważniejsze, jest dostarczany w formie zestawu, dzięki czemu możesz go sam zbudować!

Po zakończeniu automatycznie wykryjemy i zidentyfikujemy pinouty dla tranzystorów NPN i PNP, FET, diod, podwójnych diod, tyrystorów i SCR.

Rezystancje do 50MΩ mogą być mierzone z maksymalną rozdzielczością 0,01Ω. Trzy punkty pomiarowe umożliwiają proste testowanie potencjometrów.

Pojemność 25pF-100mF można zmierzyć z rozdzielczością 1pF. Równoważna rezystancja szeregowa (ESR) jest mierzona dla kondensatorów powyżej 90nF.

Pomiary tranzystora ze złączem bipolarnym obejmują współczynnik wzmocnienia prądu kolektor-emiter, napięcie progowe baza-emiter, prąd upływu kolektor-emiter, napięcie progowe baza-emiter oraz wysokie wzmocnienie prądowe. Tranzystory Darlingtona są identyfikowane. Wykrywane są diody zabezpieczające tranzystorów mocy i FET.

Pomiary parametrów FET obejmują napięcie progowe bramka-źródło, rezystancję dren-źródło i pojemność bramka-źródło.

Dodatkowe funkcje:

Pomiar częstotliwości 1Hz-1MHz

Pomiar okresu do 25kHz

Pomiar napięcia stałego do 50V

Generator częstotliwości fali prostokątnej o różnych częstotliwościach

10-bitowy generator PWM (1% - 99%)

Czytnik termometru cyfrowego (DS1820)

Czytnik temperatury/wilgotności (DHT11)

Dekoder protokołu czujnika podczerwieni (uPD6121 i TC9012)

Enkoder IR

Dane techniczne:

Procesor: Gniazdo ATMEAG328P (28-pinowe DIP)

Kolorowy wyświetlacz: TFT o rozdzielczości 160x128 pikseli i 16-bitowej głębi kolorów

Wejście użytkownika: enkoder obrotowy z przyciskiem

Moc wejściowa: 6,8-12 VDC na złączu lufy LUB bateria 9 V

Pobór prądu: około 30mA

Krok 5: Urządzenie do testowania komponentów elektronicznych - zestawienie materiałów

Rozpocznij tworzenie zestawu od rozpakowania komponentów na małą tackę i dokładnego zapoznania się z każdym komponentem.

Istnieją 24 rezystory osiowe o 12 różnych wartościach. Wszystkie wyglądają bardzo podobnie. Sugerujemy poświęcenie teraz kilku minut na sprawdzenie i uważne zanotowanie ich wartości na papierowej taśmie przymocowanej do rezystorów. Rezystory nie są wymienne. Jeśli każdy rezystor nie zostanie umieszczony we właściwym miejscu na płytce drukowanej, urządzenie testowe nie będzie działać.

Ten kalkulator kodu rezystora jest bardzo przydatny. Pamiętaj, aby przejść do zakładki „5 pasków”. Pewien „proces eliminacji” może być konieczny, gdy dwa zestawy kolorowych pasków wyglądają bardzo podobnie.

Krok 6: Urządzenie do testowania podzespołów elektronicznych - tłumienie napięć przejściowych

Zestaw testera komponentów zawiera trzy maleńkie komponenty do montażu powierzchniowego - kondensator 100nF wielkości 0805, diodę P6KE6V8 wielkości 1812 i układ diod SVR05-4 wielkości SOT23. Są to całkowicie opcjonalne komponenty do obsługi tłumienia napięcia przejściowego (TVS). Tester będzie działał dobrze bez nich, więc jeśli nie masz mikroskopu i doświadczenia w SMT, zdecydowanie zalecamy rozpoczęcie od wyrzucenia tych komponentów.

JEŚLI NIE INSTALUJESZ CZĘŚCI SMT:

Celem obwodu zabezpieczającego TVS jest zwiększenie prawdopodobieństwa, że styki wejściowe mikrokontrolera przetrwają prąd rozładowania, gdy do wejść testowych zostanie podłączony naładowany kondensator. Nawet przy zainstalowanym obwodzie TVS ochrona nie jest gwarantowana. Dlatego bardzo ważne jest, aby kondensatory były zawsze rozładowywane przed pomiarem za pomocą kompetentnego urządzenia testującego.

JEŚLI INSTALUJESZ CZĘŚCI SMT:

Najpierw należy lutować trzy elementy SMT. Kondensator i pojedyncza dioda nie są spolaryzowane i mogą być lutowane w dowolnym kierunku. Jednak 6-pinowa matryca diodowa ma oznaczenia biegunowości, które powinny być wyrównane z oznaczeniami na sitodruku PCB.

Krok 7: Urządzenie do testowania podzespołów elektronicznych - małe podzespoły

Zacznij od wlutowania 24 rezystorów. Upewnij się, że zostały prawidłowo zidentyfikowane na podstawie kolorowych pasków. Bądź bardzo ostrożny, aby umieścić prawidłowe wartości we właściwych pozycjach na płytce drukowanej. Rezystory nie są spolaryzowane i można je wkładać w dowolnym kierunku.

Po przylutowaniu elementu z otworem przewlekanym przewód powinien być ostrożnie przycięty od tyłu bardzo blisko powierzchni płytki drukowanej. Zawsze noś okulary ochronne podczas odcinania przewodów.

Następnie włóż 9 kondensatorów ceramicznych, upewniając się, że wartości wydrukowane na kondensatorach odpowiadają oznaczeniom PCB. Kondensatory te nie są spolaryzowane i można je wkładać w dowolnym kierunku.

Dwa kondensatory elektrolityczne wyglądają jak czarne beczki. Mają tę samą wartość, ale ich wyprowadzenia są spolaryzowane. Jedna strona czapki ma biały pasek. To jest strona negatywna. Drugi przewód jest stroną dodatnią i powinien być wyrównany z oznaczeniem „+” na płytce drukowanej.

Czerwona dioda LED jest spolaryzowana. Dłuższy przewód należy włożyć w kwadratowy otwór metalowej podkładki.

Pięć urządzeń TO-92 ma półkolisty przekrój. Dopasuj orientację tego kształtu do konturu zaznaczonego na PCB. Zwróć uwagę, że w opakowaniach TO-92 występują cztery zupełnie różne typy urządzeń, więc upewnij się, że numery wydrukowane na opakowaniach są zgodne z oznaczeniami na płytce drukowanej.

Wreszcie, kryształ 8 MHz nie jest spolaryzowany.

Krok 8: Urządzenie do testowania podzespołów elektronicznych - większe podzespoły

Następnie włóż i przylutuj większe elementy. Są to dość oczywiste, ale oto kilka wskazówek:

Każdy z trzech niebieskich zacisków śrubowych powinien być zorientowany tak, aby boczne porty były skierowane w stronę krawędzi płytki drukowanej w celu wprowadzenia przewodów.

Ramię gniazda ZIF (zero wkładania siły) należy podczas lutowania pozostawić w pozycji GÓRA.

Gniazdo DIP28 powinno być wlutowane bez włożonego chipa. Dopasuj oznaczenie półokręgu na płytce drukowanej do podobnego kształtu uformowanego na jednej krawędzi gniazda. Gdy lut ostygnie na gnieździe, chip można włożyć zgodnie z tym samym półokrągłym oznaczeniem pin-one.

8-pinowe gniazdo wyświetlacza jest lutowane do głównej płytki drukowanej. 8-pinowe złącze męskie jest przylutowane do tylnej części wyświetlacza TFT w celu połączenia z gniazdem.

Dwa mosiężne wsporniki i cztery śruby służą do stabilizacji modułu wyświetlacza po jego włożeniu.

Cztery mosiężne wsporniki i cztery śruby służą do utworzenia nóżek z tyłu głównej płytki drukowanej. Te nóżki zapobiegają porysowaniu blatu przyciętym wyprowadzeniom lutowanych elementów, ponieważ mogą być dość ostre.

Przewody zaciskowe akumulatora 9V są przylutowane do otworów oznaczonych jako 9V po lewej stronie płytki drukowanej. Czerwony przewód wchodzi do zacisku „+”.

Krok 9: Korzystanie z urządzenia do testowania komponentów elektronicznych

Po podłączeniu zasilania do urządzenia testującego komponenty można je włączyć, naciskając enkoder obrotowy (w enkoderze znajduje się przycisk zintegrowany). Istnieje proces kalibracji, który można przeprowadzić przez zwarcie ze sobą trzech punktów testowych. Możesz opcjonalnie na razie pominąć kalibrację i przejść od razu do wypróbowania niektórych komponentów do przetestowania w następnym kroku.

Bardzo szczegółowy dokument zatytułowany TransistorTester z mikrokontrolerem AVR i trochę więcej jest często aktualizowany i dostępny online. Ten dokument obejmuje konstrukcję, zastosowanie i teorię działania dla różnych wcieleń tych instrumentów. Zdecydowanie to sprawdź.

Ta strona zawiera całą gamę powiązanych zasobów w różnych językach.

Krok 10: Dziesięć lekcji online „Nowoczesna elektronika”

Wszystko, czego potrzebujesz do kursu wideo online PyroElectro Modern Electronics, jest zawarte w zestawie HackerBox Modern and Analog Electronics Kit.

Podczas odkrywania lekcji na temat rezystorów, kondensatorów, cewek indukcyjnych, diod i tranzystorów, poświęć chwilę na przetestowanie badanego komponentu za pomocą urządzenia do testowania komponentów elektronicznych.

Gdy dowiesz się więcej o tym, jak każdy komponent działa w obwodzie, możesz przejść do dużego dokumentu dotyczącego urządzenia do testowania komponentów elektronicznych i przejrzeć teorię działania, aby odkryć, w jaki sposób tester jest w stanie przesłuchiwać testowane urządzenie za pomocą prostego Mikrokontroler AVR. Wiele technik jest bardzo sprytnych i demonstruje przydatne podejścia do przyszłych prac projektowych lub testowych.

Lekcja 9 na zegarze 555 to świetna okazja do zabawy z funkcją pomiaru częstotliwości urządzenia do testowania komponentów elektronicznych.

Wielki szacunek dla pracy wykonanej przez PyroElectro na tych lekcjach.

Krok 11: Dziesięć lekcji online „Elektronika analogowa”

Wszystko, czego potrzebujesz do kursu wideo online PyroElectro Analog Electronics, jest zawarte w zestawie HackerBox Modern and Analog Electronics Kit.

Zauważ, że kabel połączeniowy audio 3,5 mm można przeciąć na pół, aby utworzyć dwa zestawy „sond” do użytku z oscyloskopem karty dźwiękowej omawianym w tym kursie. Odizolowane przewody powinny być pocynowane lutem w celu łatwej manipulacji bez strzępienia.

Chociaż dokładne obwody pokazane w kursie są uważane za bezpieczne, warto zauważyć, że wejścia karty dźwiękowej w komputerze są zaprojektowane tak, aby obsłużyć zakres od około -0,8V do +0,8V. W przypadku większych zakresów napięcia sygnał będzie musiał zostać przeskalowany, aby nie przeciążać wejść karty dźwiękowej. Oto kilka doskonałych notatek z Make, a także z Daqarty.

Jeśli planujesz szeroko eksperymentować z oscyloskopami kart dźwiękowych i chcesz mieć dodatkowe ubezpieczenie przed uszkodzeniem karty dźwiękowej, możesz chcieć wybrać niedrogą kartę dźwiękową USB, aby uzyskać dodatkową izolację elektryczną.

Konkretne oprogramowanie oscyloskopu sugerowane w kursie jest przeznaczone specjalnie do użytku z systemem Windows. Dla Linuksa istnieje podobny program o nazwie xoscope. Użytkownicy OSX mogą znaleźć w Internecie różne uwagi dotyczące używania Audacity jako oscyloskopu karty dźwiękowej. Dla tych, którzy pracują z MATLAB lub GNU Octave, spójrz na funkcję audiorecorder()!

Wielki szacunek dla pracy wykonanej przez PyroElectro na tych lekcjach.

Krok 12: Zhakuj planetę

Dziękujemy za połączenie naszych przygód z testowaniem i pomiarami nowoczesnej elektroniki analogowej. Jeśli podobał Ci się ten Instrucable i chciałbyś, aby pudełko z takimi projektami elektronicznymi było dostarczane co miesiąc prosto do Twojej skrzynki pocztowej, dołącz do nas, SUBSKRYBUJĄC TUTAJ.

Dotrzyj i podziel się swoim sukcesem w komentarzach poniżej i/lub na stronie HackerBoxes na Facebooku. Daj nam znać, jeśli masz jakieś pytania lub potrzebujesz pomocy. Dziękujemy za bycie częścią HackerBoxes. Prosimy o nadsyłanie swoich sugestii i opinii. HackerBox to TWOJE pudełka. Zróbmy coś wspaniałego!