Wizualizator sygnału kieszonkowego (oscyloskop kieszonkowy): 10 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Cześć wszystkim, Wszyscy robimy tak wiele rzeczy każdego dnia. Do każdej pracy tam, gdzie potrzebne są narzędzia. To jest do robienia, mierzenia, wykańczania itp. Tak więc dla elektroników potrzebują narzędzi, takich jak lutownica, multimetr, oscyloskop itp. Na tej liście oscyloskop jest głównym narzędziem do oglądania sygnału i mierzenia jego charakterystyk. Ale głównym problemem z oscyloskopem jest to, że jest ciężki, złożony i kosztowny. To sprawia, że jest to marzenie dla początkujących elektroników. Więc przez ten projekt zmieniam całą koncepcję oscyloskopu i robię mniejszy, który jest przystępny dla początkujących. Oznacza to, że stworzyłem kieszonkowy, przenośny, mały oscyloskop o nazwie „Kieszonkowy Wizualizator Sygnału”. Posiada wyświetlacz TFT 2,8 do pobierania sygnału na wejściu i ogniwo litowo-jonowe, dzięki czemu jest przenośny. Jest w stanie oglądać sygnał o amplitudzie do 1MHz, 10V. wersja naszego oryginalnego profesjonalnego oscyloskopu. Ten kieszonkowy oscyloskop umożliwia dostęp do oscyloskopu wszystkim osobom.

Jak to jest ? Jaka jest Twoja opinia ? Skomentuj do mnie.

Więcej szczegółów na temat tego projektu znajdziesz na moim BLOGU, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/pocket-signal-visualizer-diy-home-made.html

Ten projekt otrzymuje inicjację z podobnego projektu w podanej witrynie o nazwie bobdavis321.blogspot.com

Kieszonkowe dzieci

• Mikrokontroler ATMega 328
• Układ ADC TLC5510
• Wyświetlacz TFT 2,8"
• Ogniwo litowo-jonowe
• Układy scalone podane na schemacie obwodu
• Kondensatory, rezystory, diody itp. podane na schemacie obwodu
• pokryty miedzią, drut lutowniczy
• Małe emaliowane przewody miedziane
• Przełączniki przyciskowe itp.

Aby uzyskać szczegółową listę komponentów, należy zapoznać się ze schematem obwodu. Obrazy są podane w następnym kroku.

Krok 1: Niezbędne narzędzia

Tutaj projekt koncentrował się głównie na stronie elektroniki. Tak więc głównie używane narzędzia to narzędzia elektroniczne. Używane przeze mnie narzędzia są podane poniżej. Ty wybierasz swoje ulubione narzędzia.

Mikrolutownica, stacja rozlutownicza SMD, multimetry, oscyloskop, pincety, śrubokręty, szczypce, piła do metalu, pilniki, wiertarka ręczna itp.

Obrazy narzędzi są podane powyżej.

Krok 2: Pełny plan

Moim planem jest stworzenie przenośnego oscyloskopu kieszonkowego, który będzie w stanie wyświetlać wszystkie rodzaje fal. Najpierw przygotowuję płytkę, a następnie zamykam ją w obudowie. Do obudowy używam małego składanego kuferka do makijażu. Możliwość składania zwiększa elastyczność tego urządzenia. Wyświetlacz jest w pierwszej części, a płytka i przełączniki sterujące w drugiej połowie. Płytka jest podzielona na dwie części jako płytka czołowa i płytka główna. Oscyloskop jest składany, więc używam do niego automatycznego włącznika ON/OFF. Włącza się po otwarciu i automatycznie wyłącza po zamknięciu. Ogniwo Li-ion jest umieszczone pod płytkami drukowanymi. To jest mój plan. Więc najpierw robię dwie płytki. Wszystkie zastosowane komponenty to warianty SMD. To drastycznie zmniejsza rozmiar PCB.

Krok 3: Schemat obwodu

Pełny schemat obwodu podano powyżej. Jest podzielony na dwa oddzielne obwody jako front-end i główna płytka drukowana. Obwody są złożone, ponieważ zawierają wiele układów scalonych i innych elementów pasywnych. Po stronie czołowej głównymi komponentami są układ tłumika wejściowego, multiplekser wyboru wejścia i bufor wejściowy. Tłumik wejściowy służy do konwersji różnych napięć wejściowych na pożądane napięcie wyjściowe dla oscyloskopu, tworząc ten oscyloskop zdolny do pracy w szerokim zakresie napięć wejściowych. Dokonuje się tego za pomocą rezystancyjnego dzielnika potencjału, a kondensator jest podłączony równolegle do każdego rezystora, aby zwiększyć pasmo przenoszenia (tłumik skompensowany). Multiplekser wybierający wejście działa jak przełącznik obrotowy, który wybiera jedno wejście z innego wejścia z tłumika, ale tutaj wejście multipleksera jest wybierane przez dane cyfrowe z głównego procesora. Bufor służy do zwiększenia mocy sygnału wejściowego. Został zaprojektowany przy użyciu wzmacniacza operacyjnego w konfiguracji wtórnika napięcia. Zmniejsza efekt ładowania sygnału ze względu na pozostałe części. To są główne części liścia.

Aby uzyskać więcej informacji, odwiedź mój BLOG, Na głównej płytce drukowanej znajdują się inne systemy przetwarzania cyfrowego. Zawiera głównie ładowarkę litowo-jonową, obwód zabezpieczający litowo-jonowy, konwerter doładowania 5V, generator napięcia -ve, interfejs USB, ADC, zegar wysokiej częstotliwości i główny mikrokontroler. Obwód ładowarki Li-ion używany do ładowania ogniwa Li-ion ze starego telefonu komórkowego w wydajny i inteligentny sposób. Wykorzystuje TP 4056 IC do ładowania ogniwa z 5V z portu micro-USB. Wyjaśniłem to szczegółowo w moim poprzednim BLOGU, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-li-ion-cell-charger-using-tp4056.html. Kolejny to obwód ochronny Li-ion. Służy do ochrony ogniwa przed zwarciem, przeładowaniem itp. Wyjaśnię to w moim jednym z poprzednich BLOGÓW, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/intelligent-li-ion-cell-management.html. Kolejny to konwerter doładowania 5V. Służy do konwersji napięcia ogniwa 3,7 V na 5 V dla lepszej pracy układów cyfrowych. Szczegóły obwodu są wyjaśnione w moim poprzednim BLOGU, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-tiny-5v-2a-boost-converter-simple.html. Generator napięcia -ve służy do generowania napięcia -ve 3,3 V do pracy wzmacniacza operacyjnego. Jest generowany za pomocą obwodu pompy ładującej. Został zaprojektowany przy użyciu układu scalonego 555. Jest podłączony jako oscylator do ładowania i rozładowywania kondensatorów w obwodzie pompy ładowania. Bardzo dobrze nadaje się do zastosowań niskoprądowych. Interfejs USB łączy komputer z naszym mikrokontrolerem oscyloskopowym w celu modyfikacji oprogramowania układowego. Zawiera pojedynczy układ scalony dla tego procesu o nazwie CH340. ADC przetwarza wejściowy sygnał analogowy na postać cyfrową odpowiednią dla mikrokontrolera. Użyty tutaj układ scalony ADC to TLC5510. Jest to szybki przetwornik ADC typu semi-flash. Może pracować przy wysokich częstotliwościach próbkowania. Obwód zegara wysokiej częstotliwości pracuje z częstotliwością 16 MHz. Zapewnia niezbędne sygnały zegarowe dla układu ADC. Został zaprojektowany przy użyciu układu scalonego NOT bramki i kryształu 16 MHz oraz niektórych elementów pasywnych. Wyjaśnia to szczegółowo na moim BLOGU, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/simple-16-mhz-crystal-oscillator.html. Głównym zastosowanym mikrokontrolerem jest mikrokontroler ATMega328 AVR. Jest sercem tego obwodu. Przechwytuje i przechowuje dane z ADC. Następnie steruje wyświetlaczem TFT, aby wyświetlić sygnał wejściowy. Przełączniki wejścia sterującego są również podłączone do ATMega328. To jest podstawowa konfiguracja sprzętu.

Więcej informacji na temat obwodu i jego konstrukcji można znaleźć na moim BLOGU, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/pocket-signal-visualizer-diy-home-made.html

Krok 4: Projektowanie PCB

Tutaj używam tylko komponentów SMD do całego obwodu. Tak więc projekt i dalszy proces są trochę skomplikowane. Tutaj schemat obwodu i układ PCB są tworzone za pomocą platformy internetowej EasyEDA. Jest to bardzo dobra platforma zawierająca wszystkie biblioteki komponentów. Obie płytki drukowane są tworzone osobno. Niewykorzystane przestrzenie w płytkach drukowanych są pokryte połączeniem z linią uziemiającą, aby uniknąć niepożądanych problemów z hałasem. Grubość śladu miedzi jest bardzo mała, więc użyj dobrej jakości drukarki do wydrukowania układu, w przeciwnym razie niektóre ślady będą miały nieciągłości. Krokowa procedura jest podana poniżej,

• Wydrukuj projekt PCB (2/3 kopie) na papierze fotograficznym/błyszczącym (użyj dobrej jakości drukarki)
• Zeskanuj układ PCB pod kątem wszelkich nieciągłości w śladzie miedzi
• Wybierz dobry układ PCB, który nie ma wad
• Wytnij układ za pomocą nożyczek

Pliki projektu układu podano poniżej.

Krok 5: Przygotowanie platerowane miedzią

Do wykonania PCB używam jednostronnie miedziowanej okładziny. Jest to główny surowiec do produkcji PCB. Wybierz więc dobrej jakości powłokę miedzianą. Procedura krokowa jest podana poniżej,

• Weź dobrej jakości powłokę miedzianą
• Zaznacz wymiar układu PCB w pokrytym miedzią za pomocą markera
• Przetnij pokryte miedzią oznaczenia za pomocą brzeszczotu do metalu
• Wygładź ostre krawędzie PCB papierem ściernym lub pilnikiem
• Oczyść miedzianą stronę papierem ściernym i usuń kurz

Krok 6: Przenoszenie tonów

W tym kroku przenosimy układ PCB na pokryty miedzią za pomocą metody wymiany ciepła. Do metody wymiany ciepła jako źródła ciepła wykorzystuję żelazną skrzynkę. Procedura jest podana poniżej,

• Najpierw umieść układ PCB w pokrytym miedzią w orientacji, w której układ jest skierowany w stronę miedzi
• Napraw układ w swojej pozycji za pomocą taśm
• Zakryj całą konfigurację białą księgą
• Przyłóż żelazne pudełko po stronie miedzi na około 10-15 minut
• Po podgrzaniu poczekaj chwilę, aż ostygnie
• Włóż płytkę z papierem do kubka z wodą
• Następnie ostrożnie wyjmij papier z PCB ręcznie (zrób to powoli)
• Następnie obserwuj to i upewnij się, że nie ma wad

Krok 7: Trawienie i czyszczenie

Jest to chemiczny proces usuwania niechcianej miedzi z miedzi platerowanej na podstawie układu PCB. Do tego procesu chemicznego potrzebny jest roztwór chlorku żelazowego (roztwór do trawienia). Roztwór rozpuszcza nie zamaskowaną miedź do roztworu. Dzięki temu procesowi otrzymujemy płytkę drukowaną tak, jak w układzie PCB. Procedura tego procesu jest podana poniżej.

• Weź zamaskowaną płytkę drukowaną, która została wykonana w poprzednim kroku
• Weź proszek chlorku żelazowego w plastikowym pudełku i rozpuść go w wodzie (ilość proszku decyduje o stężeniu, wyższe stężenie przyspiesza proces, ale czasami uszkadza PCB zalecane jest średnie stężenie)
• Zanurz zamaskowaną płytkę PCB w roztworze
• Odczekaj kilka godzin (regularnie sprawdzaj, czy trawienie zostało zakończone, czy nie) (światło słoneczne również przyspiesza proces)
• Po udanym wytrawieniu usuń maskę za pomocą papieru ściernego
• Wygładź ponownie krawędzie
• Wyczyść płytkę drukowaną

Zrobiliśmy PCB

Krok 8: Lutowanie

Lutowanie SMD jest nieco trudniejsze niż zwykłe lutowanie przewlekane. Głównymi narzędziami do tej pracy są pęseta i opalarka lub mikrolutownica. Ustaw pistolet na gorące powietrze na temp. 350C. Przegrzanie przez pewien czas powoduje uszkodzenie elementów. Tak więc nagrzewaj płytkę tylko w ograniczonym stopniu. Procedura jest podana poniżej.

• Oczyść PCB za pomocą środka do czyszczenia PCB (alkohol izopropylowy)
• Nałóż pastę lutowniczą na wszystkie pady w PCB
• Umieść wszystkie elementy na podkładce za pomocą pęsety w oparciu o schemat obwodu
• Dokładnie sprawdź, czy wszystkie komponenty są prawidłowe, czy nie
• Zastosuj pistolet na gorące powietrze przy niskiej prędkości powietrza (wysoka prędkość powoduje niewspółosiowość elementów)
• Upewnij się, że wszystkie połączenia są dobre
• Oczyść płytkę PCB za pomocą roztworu IPA (środek do czyszczenia PCB)
• Pomyślnie wykonaliśmy proces lutowania

Film o lutowaniu SMD podano powyżej. Proszę, obejrzyj to.

Krok 9: Ostateczny montaż

W tym kroku łączę całe części w jeden produkt. Płytki PCB uzupełniłem w poprzednich krokach. Tutaj umieszczam 2 płytki w pudełku do makijażu. W górnej części kosmetyczki umieszczam ekran LCD. Do tego używam kilku śrub. Następnie umieszczam płytki w dolnej części. Tutaj również użyto śrub do mocowania płytek drukowanych na miejscu. Akumulator litowo-jonowy znajduje się pod płytką główną. Płytka przełącznika sterowania jest umieszczona nad baterią za pomocą taśmy dwustronnej. Płytka przełącznika sterowania pochodzi ze starej płytki PCB Walkmana. Płytki drukowane i ekran LCD są połączone małymi emaliowanymi przewodami miedzianymi. To dlatego, że jest bardziej elastyczny niż zwykły drut. Automatyczny włącznik/wyłącznik jest podłączony w pobliżu składanej strony. Czyli kiedy złożymy górną stronę to wyłączamy oscyloskop. To są szczegóły montażu.

Krok 10: Gotowy produkt

Powyższe zdjęcia przedstawiają mój gotowy produkt.

Jest w stanie mierzyć fale sinusoidalne, kwadratowe, trójkątne. Film przedstawia przebieg próbny oscyloskopu. Obejrzyj to. Jest to bardzo przydatne dla wszystkich, którzy lubią Arduino. Bardzo to lubię. To niesamowity produkt. Jaka jest Twoja opinia? Proszę o komentarz.

Jeśli Ci się spodoba, proszę wesprzyj mnie.

Więcej szczegółów na temat obwodu Zapraszam na moją stronę BLOGU. Link podany poniżej.

Aby uzyskać więcej interesujących projektów, odwiedź moje strony YouTube, Instructables i Blog.

Dzięki za odwiedzenie mojej strony projektu.

Do widzenia.

Do zobaczenia……..