Карманный визуализатор сигналов (карманный осциллограф): 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Всем привет, Мы все делаем так много вещей каждый день. Для каждой работы нужны инструменты. Это для изготовления, измерения, отделки и т. Д. Таким образом, работникам электроники нужны такие инструменты, как паяльник, мультиметр, осциллограф и т. Д. В этом списке осциллограф является основным инструментом для просмотра сигнала и измерения его характеристик. Но главная проблема осциллографа в том, что он тяжелый, сложный и дорогостоящий. Так что эта модель - мечта начинающих электронщиков. Таким образом, в этом проекте я полностью меняю концепцию осциллографа и делаю более компактный, доступный для начинающих. Это означает, что здесь я сделал карманный портативный крошечный осциллограф под названием «Карманный визуализатор сигналов». Он имеет 2,8-дюймовый TFT-дисплей для отображения сигнала на входе и литий-ионный элемент, чтобы сделать его портативным. Он способен отображать сигнал амплитудой 10 В с частотой до 1 МГц. Таким образом, он действует как небольшой масштабированный версия нашего оригинального профессионального осциллографа. Этот карманный осциллограф делает его доступным для всех.

Как это ? Каково твое мнение ? Прокомментируйте мне.

Чтобы узнать больше об этом проекте, посетите мой БЛОГ, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/pocket-signal-visualizer-diy-home-made.html

Этот проект инициирован аналогичным проектом на данном веб-сайте с именем bobdavis321.blogspot.com.

Запасы

• Микроконтроллер ATMega 328
• Микросхема АЦП TLC5510
• 2,8-дюймовый TFT-дисплей
• Литий-ионный аккумулятор
• ИС, приведенные на принципиальной схеме
• Конденсаторы, резисторы, диоды и т. Д., Указанные на принципиальной схеме.
• Медная оболочка, припойная проволока
• Небольшие эмалированные медные провода
• Кнопочные переключатели и т. Д.

Подробный список компонентов см. На принципиальной схеме. Изображения даны на следующем шаге.

Шаг 1. Основные инструменты

Здесь проект в основном сконцентрирован на стороне электроники. Таким образом, в основном используются электронные инструменты. Инструменты, которые я использовал, приведены ниже. Вы выбираете свои любимые инструменты.

Микропаяльник, демонтажная станция SMD, мультиметры, осциллограф, пинцет, отвертки, плоскогубцы, ножовка, напильники, ручной дрель и т. Д.

Изображения инструментов приведены выше.

Шаг 2: Полный план

Я планирую сделать портативный карманный осциллограф, способный отображать все типы волн. Сначала я готовлю печатную плату, а затем заключаю ее в корпус. В качестве корпуса я использую небольшую складную косметичку. Возможность складывания увеличивает гибкость этого устройства. Дисплей находится в первой части, а плата и переключатели управления - в следующей половине. Печатная плата разделена на две части: печатная плата переднего конца и основная печатная плата. Осциллограф складной, поэтому я использую для него автоматический выключатель. Он включается при открытии и автоматически выключается при закрытии. Литий-ионный аккумулятор расположен под печатными платами. Это мой план. Итак, сначала я делаю две печатные платы. Все используемые компоненты - это варианты SMD. Это резко уменьшает размер печатной платы.

Шаг 3: принципиальная схема

Полная принципиальная схема приведена выше. Он разделен на две отдельные схемы: внешняя и основная печатная плата. Схемы сложны, потому что содержат множество микросхем и других пассивных компонентов. На передней панели основными компонентами являются система входного аттенюатора, мультиплексор выбора входа и входной буфер. Входной аттенюатор используется для преобразования различных входных напряжений в желаемое выходное напряжение для осциллографа, что создает этот осциллограф, способный работать в широком диапазоне входных напряжений. Это сделано с использованием резистивного делителя потенциала, и конденсатор подключен параллельно к каждому резистору для увеличения частотной характеристики (компенсированный аттенюатор). Мультиплексор выбора входа работает как поворотный переключатель для выбора одного входа из другого входа аттенюатора, но здесь вход мультиплексора выбирается цифровыми данными от главного процессора. Буфер используется для увеличения мощности входного сигнала. Он разработан с использованием операционного усилителя в конфигурации повторителя напряжения. Это снижает нагрузочный эффект сигнала из-за оставшихся частей. Это основные части переднего конца.

Для получения дополнительной информации посетите мой БЛОГ, Основная печатная плата содержит другие системы цифровой обработки. В основном он содержит литий-ионное зарядное устройство, литий-ионную схему защиты, повышающий преобразователь 5 В, генератор отрицательного напряжения, интерфейс USB, АЦП, высокочастотные часы и основной микроконтроллер. Цепь литий-ионного зарядного устройства, используемая для эффективной и интеллектуальной зарядки литий-ионного элемента от старого мобильного телефона. Он использует микросхему TP 4056 для зарядки элемента от 5 В через порт micro-USB. Это подробно объяснялось в моем предыдущем БЛОГЕ, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-li-ion-cell-charger-using-tp4056.html. Далее идет схема защиты Li-ion. Он используется для защиты ячейки от короткого замыкания, перезарядки и т. Д. Это объясняется в одном из моих предыдущих БЛОГОВ, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/intelligent-li-ion-cell-management.html. Далее идет повышающий преобразователь на 5 В. Он используется для преобразования напряжения ячейки 3,7 В в 5 В для лучшей работы цифровых схем. Подробности схемы описаны в моем предыдущем БЛОГЕ, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-tiny-5v-2a-boost-converter-simple.html. Генератор -ve напряжения используется для генерации -ve 3,3 В для работы операционного усилителя. Он создается с помощью схемы накачки заряда. Он разработан с использованием микросхемы 555 IC. Он подключен как генератор для зарядки и разрядки конденсаторов в цепи накачки заряда. Это очень хорошо для слаботочных приложений. Интерфейс USB соединяет ПК с микроконтроллером нашего осциллографа для модификации прошивки. Он содержит единственную ИС для этого процесса с именем CH340. АЦП преобразует входной аналоговый сигнал в цифровую форму, подходящую для микроконтроллера. Используемая здесь ИС АЦП - TLC5510. Это быстродействующий АЦП с полумфлеш-памятью. Он способен работать на высоких частотах дискретизации. Схема высокочастотных тактовых импульсов работает на частоте 16 МГц. Он обеспечивает необходимые тактовые сигналы для микросхемы АЦП. Он разработан с использованием ИС затвора НЕ, кристалла на 16 МГц и некоторых пассивных компонентов. Это подробно описано в моем БЛОГЕ, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/simple-16-mhz-crystal-oscillator.html. В качестве основного микроконтроллера здесь используется микроконтроллер AVR ATMega328. Это сердце этой схемы. Это захват и сохранение данных с АЦП. Затем он управляет дисплеем TFT для отображения входного сигнала. Переключатели управления входом также подключены к ATMega328. Это базовая настройка оборудования.

Чтобы узнать больше о схеме и ее конструкции, посетите мой БЛОГ, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/pocket-signal-visualizer-diy-home-made.html

Шаг 4: Дизайн печатной платы

Здесь я использую только SMD-компоненты для всей схемы. Так что дизайн и дальнейший процесс немного сложны. Здесь принципиальная схема и макет печатной платы созданы с использованием онлайн-платформы EasyEDA. Это очень хорошая платформа, которая содержит все библиотеки компонентов. Две печатные платы создаются отдельно. Неиспользуемые места на печатных платах закрыты заземлением, чтобы избежать проблем с нежелательными шумами. Толщина медного следа очень мала, поэтому для печати макета используйте принтер хорошего качества, в противном случае на некоторых следах будут разрывы. Пошаговая процедура приведена ниже.

• Распечатайте дизайн печатной платы (2/3 копии) на фотобумаге / глянцевой бумаге (используйте принтер хорошего качества)
• Отсканируйте компоновку печатной платы на предмет разрывов в медной дорожке.
• Выберите хорошую разводку печатной платы без дефектов.
• Вырежьте макет ножницами

Файлы макета представлены ниже.

Шаг 5: Подготовка медного покрытия

Для изготовления печатной платы я использую одностороннюю медь. Это основное сырье для изготовления печатных плат. Так что выбирайте медь хорошего качества. Пошаговая процедура приведена ниже,

• Возьмите медь хорошего качества.
• Отметьте размер разводки печатной платы в медном покрытии маркером.
• Отрежьте медь через маркировку с помощью ножовки.
• Сгладьте острые края печатной платы наждачной бумагой или напильником.
• Очистите медную сторону наждачной бумагой и удалите пыль.

Шаг 6: передача тона

Здесь, на этом этапе, мы переносим макет печатной платы в медное покрытие, используя метод теплопередачи. Для метода теплопередачи я использую железный ящик в качестве источника тепла. Порядок действий приведен ниже,

• Сначала поместите компоновку печатной платы в медную оболочку так, чтобы компоновка была обращена к медной стороне.
• Закрепите макет на своем месте с помощью лент
• Покройте всю установку белой бумагой
• Приложите железный ящик к медной стороне примерно на 10-15 минут.
• После нагрева подождите, пока он остынет.
• Поместите печатную плату с бумагой в кружку с водой.
• Затем осторожно удалите бумагу с печатной платы вручную (делайте это медленно).
• Затем понаблюдайте за ним и убедитесь, что на нем нет дефектов.

Шаг 7: травление и очистка

Это химический процесс удаления нежелательной меди с медного покрытия на основе схемы печатной платы. Для этого химического процесса нам понадобится раствор хлорида железа (травильный раствор). Раствор растворяет немаскированную медь в растворе. Таким образом, мы получаем печатную плату, как на макете печатной платы. Процедура этого процесса приведена ниже.

• Возьмите замаскированную печатную плату, которая была сделана на предыдущем шаге.
• Возьмите порошок хлорида железа в пластиковую коробку и растворите его в воде (количество порошка определяет концентрацию, более высокая концентрация ускоряет процесс, но иногда она повреждает печатную плату, рекомендуется средняя концентрация)
• Погрузите замаскированную печатную плату в раствор.
• Подождите несколько часов (регулярно проверяйте, завершено ли травление) (солнечный свет также ускоряет процесс)
• После успешного протравливания удалите маску наждачной бумагой.
• Снова разгладить края
• Очистите печатную плату

Мы сделали печатную плату

Шаг 8: пайка

Пайка SMD немного сложнее, чем обычная пайка сквозных отверстий. Основные инструменты для этой работы - пинцет и термофен или микропаяльник. Установите термофен на температуру 350 ° C. При нагревании некоторое время повреждает компоненты. Поэтому прикладывайте к печатной плате только ограниченное количество тепла. Порядок действий приведен ниже.

• Очистите печатную плату с помощью очистителя для печатных плат (изопропиловый спирт).
• Нанесите паяльную пасту на все контактные площадки печатной платы.
• Поместите все компоненты на его площадку с помощью пинцета в соответствии со схемой.
• Дважды проверьте правильность положения всех компонентов.
• Используйте термофен на низкой скорости воздуха (высокая скорость вызывает смещение компонентов)
• Убедитесь, что все соединения в порядке
• Очистите печатную плату с помощью раствора IPA (очиститель печатных плат).
• Мы успешно выполнили процесс пайки

Видео о пайке SMD приведено выше. Пожалуйста, посмотрите это.

Шаг 9: Окончательная сборка

На этом этапе я собираю все части в единый продукт. Я завершил печатные платы на предыдущих шагах. Здесь я помещаю 2 печатные платы в коробку для макияжа. В верхней части коробки для макияжа я размещаю ЖК-экран. Для этого я использую несколько шурупов. Затем я размещаю печатные платы в нижней части. Здесь также использовались винты для установки печатных плат на место. Литий-ионный аккумулятор размещен под основной платой. Плата переключателя управления закреплена над батареей с помощью двустороннего скотча. Плата переключателя управления взята из старой печатной платы Walkman. Печатные платы и ЖК-экран соединяются небольшими эмалированными медными проводами. Это потому, что он более гибкий, чем обычная проволока. Рядом со складывающейся стороной подключается автоматический выключатель. Итак, когда мы сложили верхнюю часть, это отключение осциллографа. Это детали сборки.

Шаг 10: Готовый продукт

На изображениях выше показан мой готовый продукт.

Он способен измерять синусоидальные, квадратные и треугольные волны. Пробный запуск осциллографа показан на видео. Смотрите. Это очень полезно для всех, кто любит Arduino. Мне это очень нравится. Это потрясающий продукт. Каково твое мнение? Прокомментируйте, пожалуйста.

Если вам это нравится, пожалуйста, поддержите меня.

Для получения более подробной информации о схеме посетите мою страницу в БЛОГЕ. Ссылка приведена ниже.

Для более интересных проектов посетите мои страницы YouTube, Instructables и Blog.

Спасибо, что посетили страницу моего проекта.

До свидания.

Увидимся……..