HackerBoxes 0018: Circuit Circus: 12 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Circuit Circus: В этом месяце хакеры HackerBox работают с аналоговыми электронными схемами, а также с методами тестирования и измерения схем.

Это руководство содержит информацию по работе с HackerBoxes # 0018. Если вы хотите получать такой ящик прямо на свой почтовый ящик каждый месяц, сейчас самое время подписаться на HackerBoxes.com и присоединиться к революции!

Темы и цели обучения для этого HackerBox:

• Создайте устройство для тестирования компонентов на базе микропроцессора
• Отточить навыки сборки и пайки печатных плат
• Понять использование различных электронных компонентов в схемах
• Изучите методы тестирования и измерения этих компонентов.
• Завершите десять уроков по курсу современной электроники.
• Пройдите десять уроков по курсу аналоговой электроники.
• Изучите приложения и ограничения осциллографов звуковых карт
• Методы упражнений для создания прототипов схем на макетной плате

HackerBoxes - это ежемесячный абонентский ящик для электроники и компьютерной техники своими руками. Мы любители, творцы и экспериментаторы. А мы мечтатели мечты.

Шаг 1: HackerBoxes 0018: Содержимое коробки

• Коллекционная справочная карточка HackerBoxes # 0018
• Устройство для тестирования электронных компонентов (комплект для пайки)
• Комплект современной и аналоговой электроники
• Комплект перемычек из 140 предметов
• Макетная плата без пайки на 830 точек
• Аудиоразъем 3,5 мм
• Коммутационный аудиокабель 3,5 мм
• Два зажима для аккумулятора 9 В
• Эксклюзивная железная нашивка "Elite Technology"
• Эксклюзивная наклейка HackerBoxes Quad Decal

Еще кое-что, что будет полезно:

• Паяльник, припой и основные паяльные инструменты
• Две батареи 9 В
• Компьютер со звуковой картой
• (дополнительно) Звуковая карта USB **
• (опционально) Цифровой мультиметр

Самое главное, вам понадобится чувство приключений, дух DIY и хакерское любопытство. Хардкорная электроника своими руками - не самое легкое хобби, но если вы упорствуете и наслаждаетесь приключениями, вы можете получить огромное удовлетворение, если будете настойчивы и заставите свои проекты работать. Просто делайте каждый шаг медленно, помните о деталях и не стесняйтесь просить о помощи.

** Примечание о звуковой карте: в шаге 11 обсуждается возможность использования звуковой карты USB. Некоторые из них оказались под рукой в HackerBoxes HQ. Мы добавили их БЕСПЛАТНО в качестве бонусного подарка в ограниченном количестве RANDOM # 0018 HackerBoxes. Если вы не получили его, обратите внимание еще раз, что они были бесплатно выданы случайным образом (без ущерба для бюджета коробки). Они не включены в приведенный выше список содержимого и поэтому не могут считаться «недостающим элементом». Если вы действительно хотите, их можно купить здесь. Спасибо за понимание.

Шаг 2: Автоматы, пингвины и клоуны

Эксклюзивная наклейка HackerBoxes Quad Decal предназначена для разделения на четыре миниатюрных наклейки, каждая из которых идеально подходит для корпусов проектов, мобильных устройств, ноутбуков или ящиков для инструментов.

Символ планера изображен на одной из миниатюрных декалей. Это узор из пяти точек, расположенных в сетке. Этот специфический паттерн проходит через все в «Игре жизни» Конвея (хорошо известном клеточном автомате). Планер был предложен в качестве эмблемы для представления хакерской субкультуры, поскольку «Игра жизни» привлекает хакеров, а концепция планера родилась почти одновременно с Интернетом и Unix. В статье в Википедии объясняется, что эта эмблема используется в разных частях субкультуры, но не всем нравится. Если не нравится, взломайте. В любом случае, мы предлагаем вам получить программу или приложение «Игра жизни Конвея» и поиграть с ними. Жизнь!

Что случилось с клоуном? Фан-арт клоунов и тема Circuit Circus - это отсылки к легендарному отелю и казино Circus Circus в Лас-Вегасе. Может быть, увидимся этим летом в Лас-Вегасе на выставке DEFCON25?

Шаг 3. Комплект современной и аналоговой электроники

Комплект современной и аналоговой электроники HackerBoxes содержит более 80 электронных компонентов. Многие из них могут быть полезны при экспериментировании с устройством для тестирования электронных компонентов.

Эти компоненты вместе с другим содержимым HackerBox # 0018 содержат все необходимое для проведения всех экспериментов в онлайн-курсах по современной электронике и аналоговой электронике, представленных далее в этом руководстве.

Шаг 4: Устройство для тестирования электронных компонентов - Введение

Все мы знаем, как трудно определить точные параметры компонента в старом ящике для мусора. Традиционные подходы к идентификации и измерению обычно трудны и требуют много времени. Это тестовое устройство создано для того, чтобы сэкономить время, благодаря очень продуманной конструкции на основе микроконтроллера. Лучше всего то, что он поставляется в виде набора, так что вы можете собрать его самостоятельно!

После завершения мы автоматически обнаружим и определим выводы для транзисторов NPN и PNP, полевых транзисторов, диодов, двойных диодов, тиристоров и тринисторов.

Сопротивление до 50 МОм можно измерить с максимальным разрешением 0,01 Ом. Три контрольных точки позволяют легко проверять потенциометры.

Емкость от 25 пФ до 100 мФ может быть измерена с разрешением 1 пФ. Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) измеряется для конденсаторов более 90 нФ.

Измерения биполярного переходного транзистора включают коэффициент усиления тока коллектор-эмиттер, пороговое напряжение база-эмиттер, ток утечки коллектор-эмиттер, пороговое напряжение база-эмиттер и высокий коэффициент усиления по току. Идентифицированы транзисторы Дарлингтона. Обнаружены защитные диоды для силовых транзисторов и полевых транзисторов.

Измерения параметров полевого транзистора включают пороговое напряжение затвор-исток, сопротивление сток-исток и емкость затвор-исток.

Дополнительные возможности:

Измерение частоты 1 Гц-1 МГц

Измерение периода до 25 кГц

Измерение постоянного напряжения до 50 В

Генератор прямоугольной волны на различных частотах

Генератор 10-битного ШИМ (1% - 99%)

Считыватель цифрового термометра (DS1820)

Считыватель температуры / влажности (DHT11)

Декодер протокола ИК-датчика (uPD6121 и TC9012)

ИК-кодировщик

Характеристики:

Процессор: ATMEAG328P с разъемом (28-контактный DIP)

Цветной дисплей: TFT с разрешением 160 x 128 пикселей и глубиной цвета 16 бит

Пользовательский ввод: поворотный энкодер с кнопкой

Входная мощность: 6,8-12 В постоянного тока на цилиндрическом разъеме ИЛИ 9 В аккумуляторной батареи

Потребляемый ток: около 30 мА

Шаг 5: Устройство для тестирования электронных компонентов - Спецификация материалов

Начните сборку комплекта, разложив компоненты в небольшой лоток и внимательно ознакомившись с каждым компонентом.

Всего имеется 24 резистора с осевыми выводами, имеющих 12 различных номиналов. Все они очень похожи. Мы предлагаем уделить несколько минут прямо сейчас, чтобы посмотреть и внимательно записать их значения на бумажной ленте, прикрепленной к резисторам. Резисторы не взаимозаменяемы. Если каждый резистор не помещен в надлежащее место на печатной плате, тестовое устройство не будет работать.

Этот калькулятор кода резистора очень удобен. Обязательно перейдите на вкладку «5 полосок». Если два набора цветных полос выглядят очень похожими, может потребоваться некоторый «процесс исключения».

Шаг 6: Устройство для тестирования электронных компонентов - Подавление переходных напряжений

В комплект тестера компонентов входят три крошечных компонента для поверхностного монтажа - конденсатор емкостью 100 нФ размером 0805, диод P6KE6V8 размером 1812 и диодная матрица SVR05-4 размером SOT23. Это полностью необязательные компоненты для поддержки подавления переходных напряжений (TVS). Тестер будет нормально работать и без них, поэтому, если у вас нет микроскопа и опыта SMT, мы настоятельно рекомендуем вам начать с выброса этих компонентов.

ЕСЛИ ЧАСТИ SMT НЕ УСТАНАВЛИВАЮТСЯ:

Целью схемы защиты TVS является повышение вероятности того, что входные контакты микроконтроллера могут выдержать ток разряда, когда заряженный конденсатор подключен к тестовым входам. Даже при установленной цепи TVS защита не гарантируется. Поэтому очень важно, чтобы конденсаторы всегда разряжались перед измерением с помощью компетентного испытательного устройства.

ЕСЛИ ВЫ УСТАНАВЛИВАЕТЕ ДЕТАЛИ SMT:

Сначала следует припаять три компонента SMT. Конденсатор и одиночный диод не поляризованы и могут быть припаяны в любом направлении. Однако 6-контактная диодная матрица имеет маркировку полярности, которая должна совпадать с маркировкой на шелкографии печатной платы.

Шаг 7: Устройство для тестирования электронных компонентов - Маленькие компоненты

Начните с пайки 24 резисторов. Убедитесь, что они правильно идентифицированы по цветным полосам. Будьте очень осторожны, чтобы установить правильные значения в правильные позиции на печатной плате. Резисторы не поляризованы и могут быть вставлены в любом направлении.

После того, как компонент со сквозным отверстием припаян, необходимо осторожно обрезать вывод сзади, очень близко к поверхности печатной платы. Обрезая провода, всегда надевайте защитные очки.

Затем вставьте 9 керамических конденсаторов, убедившись, что значения, указанные на конденсаторах, соответствуют маркировке на печатной плате. Эти конденсаторы не поляризованы и могут быть вставлены в любом направлении.

Два электролитических конденсатора выглядят как черные бочки. Они имеют одинаковое значение, но их выводы поляризованы. На одной стороне кепки белая полоса. Это отрицательная сторона. Другой вывод является положительным и должен быть совмещен с отметкой «+» на печатной плате.

Красный светодиод поляризован. Более длинный провод следует вставить в квадратное отверстие металлической площадки.

Пять устройств ТО-92 имеют в поперечном сечении полукруглую форму. Совместите ориентацию этой формы с контуром, отмеченным на печатной плате. Обратите внимание, что в корпусах TO-92 есть четыре совершенно разных типа устройств, поэтому убедитесь, что номера, напечатанные на упаковках, совпадают с обозначениями на печатной плате.

Наконец, кристалл 8 МГц не поляризован.

Шаг 8: Устройство для тестирования электронных компонентов - Компоненты большего размера

Затем вставьте и припаяйте более крупные компоненты. Это довольно очевидно, но вот несколько советов:

Каждая из трех синих винтовых клемм должна быть ориентирована так, чтобы боковые порты были обращены к краю печатной платы для вставки выводов.

Плечо гнезда ZIF (нулевое усилие вставки) должно оставаться в верхнем положении во время пайки.

Разъем DIP28 следует впаивать без вставки микросхемы. Совместите отметку в виде полукруга на печатной плате с аналогичной формой на одном крае гнезда. Как только пайка остынет на сокете, микросхему можно вставлять по той же полукруглой маркировке «штырь-один».

8-контактный разъем дисплея припаян к основной плате. 8-контактный штыревой разъем припаян к задней стороне TFT-дисплея для соединения с разъемом.

Две латунные стойки и четыре болта используются для стабилизации модуля дисплея после его установки.

Четыре латунных стойки и четыре болта используются для формирования ножек на задней части основной печатной платы. Эти ножки не позволяют обрезанным выводам припаянных компонентов поцарапать рабочий стол, так как они могут быть довольно острыми.

Выводы зажима батареи 9 В припаяны к отверстиям с меткой 9 В на левой стороне печатной платы. Красный провод идет к клемме «+».

Шаг 9: Использование устройства для проверки электронных компонентов

После подачи питания на устройство тестирования компонентов его можно включить, нажав на поворотный энкодер (в энкодер встроена кнопка). Существует процесс калибровки, который может быть выполнен путем замыкания трех контрольных точек вместе. При желании вы можете пока пропустить калибровку и сразу перейти к тестированию некоторых компонентов на следующем этапе.

Подробный документ под названием TransistorTester с микроконтроллером AVR и многое другое часто обновляется и доступен в Интернете. Этот документ описывает конструкцию, использование и теорию работы для различных воплощений этих инструментов. Обязательно зацените.

На этой странице есть множество связанных ресурсов на разных языках.

Шаг 10: Десять уроков онлайн-курса «Современная электроника»

Все, что вам понадобится для онлайн-видеокурса PyroElectro Modern Electronics, включено в комплект HackerBox Modern and Analog Electronics Kit.

Изучая уроки резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, диодов и транзисторов, уделите секунду тестированию исследуемого компонента с помощью устройства для тестирования электронных компонентов.

После того, как вы узнаете больше о том, как каждый компонент функционирует в цепи, вы можете перейти к большому документу по устройству для тестирования электронных компонентов и изучить теорию работы, чтобы узнать, как тестер может опрашивать тестируемое устройство с помощью простого Микроконтроллер AVR. Многие из методов очень умны и демонстрируют полезные подходы для вашего будущего дизайна или тестовой работы.

Урок 9 о таймере 555 - прекрасная возможность поиграть с функцией измерения частоты устройства для тестирования электронных компонентов.

Большое уважение к работе, проделанной PyroElectro над этими уроками.

Шаг 11: Десять уроков онлайн-курса «Аналоговая электроника»

Все, что вам понадобится для онлайн-видеокурса PyroElectro Analog Electronics, включено в HackerBox Modern and Analog Electronics Kit.

Обратите внимание, что соединительный аудиокабель 3,5 мм можно разрезать пополам для создания двух наборов «пробников» для использования с осциллографом звуковой карты, обсуждаемым в этом курсе. Зачищенные выводы проводов следует покрыть припоем для облегчения манипуляций без изнашивания.

Хотя точные схемы, показанные в курсе, считаются безопасными, стоит отметить, что входы звуковой карты на вашем компьютере рассчитаны только на работу в диапазоне от -0,8 В до + 0,8 В. При работе с большими диапазонами напряжения сигнал необходимо уменьшить, чтобы не перегружать входы звуковой карты. Вот несколько отличных заметок от Make, а также от Daqarta.

Если вы планируете широко экспериментировать с осциллографами звуковых карт и хотите иметь дополнительную страховку от повреждения звуковой карты, вы можете приобрести недорогую звуковую карту USB для дополнительной электрической изоляции.

Специальное программное обеспечение осциллографа, предлагаемое в курсе, специально предназначено для использования с Windows. Для Linux существует аналогичная программа под названием xoscope. Для пользователей OSX в Интернете есть различные примечания об использовании Audacity в качестве осциллографа звуковой карты. Для тех, кто работает с MATLAB или GNU Octave, изучите функцию audiorecorder ()!

Большое уважение к работе, проделанной PyroElectro над этими уроками.

Шаг 12: взломайте планету

Благодарим вас за то, что вы присоединились к нашим приключениям в области тестирования и измерения современной аналоговой электроники. Если вам понравился этот Instrucable и вы хотите, чтобы ящик с подобными проектами электроники доставлялся прямо на ваш почтовый ящик каждый месяц, присоединяйтесь к нам, ПОДПИСавшись ЗДЕСЬ.

Сообщите о своем успехе в комментариях ниже и / или на странице HackerBoxes в Facebook. Обязательно дайте нам знать, если у вас возникнут какие-либо вопросы или вам понадобится помощь. Спасибо за то, что вы являетесь частью HackerBoxes. Пожалуйста, продолжайте присылать ваши предложения и отзывы. HackerBoxes - это ВАШИ коробки. Сделаем что-нибудь отличное!