Kit oscilloscopio fai da te - Guida all'assemblaggio e alla risoluzione dei problemi: 10 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Ho bisogno molto spesso, quando progetto qualche gadget elettronico, di un oscilloscopio per osservare la presenza e la forma dei segnali elettrici. Fino ad ora ho usato un vecchio oscilloscopio analogico CRT a canale singolo sovietico (anno 1988). È ancora funzionante e normalmente è abbastanza buono per gli scopi utilizzati, ma è molto pesante e non comodo per alcuni lavori fuori casa. Per la sua sostituzione stavo cercando un'alternativa economica e piccola. Una possibilità era quella di progettare un oscilloscopio basato su Arduino, ma ha pochi svantaggi - la sua larghezza di banda analogica è piuttosto bassa e sempre, quando si realizza un progetto fai-da-te, il problema principale appare - dove imballare tutte queste parti elettroniche o come trovare un alloggiamento dall'aspetto gradevole. Non possiedo una stampante 3D e per me l'unica possibilità è utilizzare custodie standard disponibili sul mercato, quella che non sempre è la soluzione più bella. Per evitare questi problemi ho deciso di procurarmi un kit di oscilloscopi fai da te. Dopo alcune ricerche ho deciso che sarebbe stato il JYETech DSO150 Shell. È molto piccolo, abbastanza potente (basato sul microcontrollore ARM Cortex a 32 bit STM32F103C8 - sito molto utile per questo chip: stm32duino), posso metterlo in tasca e portarlo ovunque. Il kit può essere acquistato per ~ 30 USD in banggood, ebay o aliexpress.

Questo tutorial spiega come assemblare il kit nel modo giusto, cosa non dovresti fare e come liberarti dai problemi che potresti creare. Descriverò tutta la mia esperienza di montaggio in modo cronologico.

Passaggio 1: cosa c'è dentro

Ho ordinato il kit e dopo la normale attesa di circa un mese finalmente è arrivato il kit. Era bello imballato. Conteneva due PCB con tutti i dispositivi SMD saldati. (Quando ordini tale kit, fai attenzione: esiste una versione del kit in cui i dispositivi SMD non sono saldati e se non hai esperienza nella saldatura di tali dispositivi, potrebbe essere una sfida pesante per te, meglio ordinare un kit con quelli saldati). La qualità dei PCB è buona: tutti i dispositivi sono etichettati e facili da saldare. Uno dei PCB è il principale, quello digitale con il microcontrollore. Lì abbiamo anche collegato un LCD TFT a colori da 2,4 ; l'altro è l'analogico - contiene il circuito di ingresso analogico. C'è anche una bella scatola di plastica, un cavo della sonda corto e una guida all'assemblaggio.

Il mio consiglio - prima di iniziare il montaggio - leggere il manuale. Non l'ho fatto e sono andato nei guai.

Passaggio 2: iniziamo…

Come primo passo si consiglia di testare la scheda digitale. Ho inserito i 4 interruttori senza saldare. Ho trovato un adattatore 12V AC/DC con la presa DC corretta e l'ho usato per testare la scheda. Errore molto grande! NON FARLO! Nel manuale è scritto che la tensione di alimentazione massima dovrebbe essere 9V! Ho visto che il regolatore lineare utilizzato era AMS1117, che deve sopravvivere a 15V ed ero tranquillo. OK. Alla prima prova non ha fallito. Guarda il film.

Passaggio 3: saldatura…

Per prima cosa ho saldato il connettore del segnale di prova. Deve essere prima piegato. Seguire il connettore della batteria e l'interruttore di alimentazione. Dopo di che arriva un'intestazione a 4 pin (J2) per l'encoder rotativo. Con ciò la saldatura della scheda madre è terminata.

Passaggio 4: sono nei guai

C'è un resistore da 0 Ohm sul PCB, che collega l'interruttore di alimentazione. Per rendere funzionale l'interruttore di alimentazione, questa resistenza (R30) deve essere rimossa. Facile fatto! Nuovo test… Ho rifornito la scheda madre (12V) e l'ho accesa usando l'interruttore di alimentazione. Lo schermo è rimasto bianco. (guarda il filmato). Pochi tentativi conseguenti non hanno cambiato la situazione. Improvvisamente un minuscolo fumo ha iniziato a uscire dal chip del regolatore AMS1117 e il pacchetto è esploso. L'ho dissaldato e ne ho messo uno nuovo (ne avevo pochi disponibili nella mia memoria personale). Ho riacceso la scheda - di nuovo schermo bianco - nessun avvio. Dopo 20 secondi è arrivato di nuovo il fumo blu dal chip del regolatore e si è bruciato di nuovo. L'ho rimosso dalla scheda. Utilizzando l'ohmmetro ho misurato la resistenza tra la linea di alimentazione collegata all'uscita del chip AMS1117 e la massa. Era zero Ohm. Qualcosa è andato assolutamente storto qui. Il consiglio era morto. Ho deciso di scoprire dov'è il problema. Ci sono due chip sulla scheda: l'STM32F103C8 e alcuni chip di memoria seriale. Uno di loro stava fallendo. Per verificare quale ho usato metodo insolito. Ho applicato 3,3 V (quale dovrebbe essere l'uscita normale del chip regolatore AMS1117) sulla linea di alimentazione utilizzando una forte fonte di alimentazione. Dopo pochi secondi il chip STM32F103C8 è diventato estremamente caldo. Era il problema. Doveva essere dissaldato dal PCB È stato un compito molto difficile perché non potevo usare la pistola ad aria calda - avrebbe dissaldato tutti i dispositivi circostanti. Poi mi è venuta l'idea di dissaldare il chip con il suo stesso calore: ho rifornito la scheda e dopo un minuto il chip era così caldo che la saldatura ha iniziato a fondersi. Dopodiché l'ho rimosso con un piccolo calcio sul lato inferiore della tavola. Il chip si è semplicemente sentito giù. Usando lo stoppino dissaldante ho ripulito le tracce di saldatura per il chip.

Ho deciso di provare a riparare la scheda. Dopo aver rimosso il chip difettoso, lo schermo LCD è stato nuovamente illuminato in bianco.

Ho ordinato alcuni chip STM32F103C8 da aliexpress. (4 chip erano ~ 3 USD) e dopo poche settimane di attesa sono arrivate. Ne ho saldato uno sulla scheda.

Ora - deve essere programmato per recuperare la funzionalità. Se tutte le attività vengono eseguite correttamente, tutto dovrebbe essere di nuovo a posto. C'è anche la possibilità che lo schermo LCD possa essere danneggiato. Per questo c'è anche una soluzione disponibile: puoi acquistarne una in aliexpress. È un LCD TFT a colori standard da 2,4 a 37 pin che utilizza il controller ILI9341. Controllare anche l'ordine dei pin.

Come programmare il chip STM32F103C8 è descritto nel passaggio successivo.

Passaggio 5: programmazione

Il processo di programmazione del chip ARM è scritto nel documento allegato.

Sotto questo link è possibile scaricare l'ultimo strumento lampeggiante dal sito STM.

Puoi vedere la mia configurazione nella foto. Ho allegato anche il file esadecimale, che ho usato. Per l'ultima versione, puoi visitare il sito di JYETech. Per la comunicazione da USB a seriale ho utilizzato un convertitore basato su PL2303. Anche FT323RL funzionerà. Anche CH340g. Prima della programmazione della scheda è necessario dissaldare alcune resistenze dalla scheda. (vedi documento). Non dimenticare di saldarli di nuovo quando tutto è pronto. Ho avuto fortuna e tutto è andato di nuovo bene. Ho continuato con la saldatura della scheda analogica.

Passaggio 6: saldatura di nuovo

Per prima cosa vanno saldate le resistenze. Ho usato un ohmmetro per controllare il loro valore invece usando il codice colore. Ad ogni parte saldata ho messo un segno sul manuale per sapere dove mi trovo.

Dopo di che ho saldato i condensatori ceramici, i condensatori di trim, il commutatore di funzioni, i condensatori elettrolitici, il connettore BNC, il pin header.

Passaggio 7: l'encoder rotativo

Deve essere saldato su una piccola scheda. Fai molta attenzione a saldarlo sul lato corretto del PCB, altrimenti l'oscilloscopio fallirà.

Passaggio 8: assemblaggio

Ora siamo pronti per il montaggio.

Posizionare prima l'LCD nell'apposito spazio. Ho rimosso il foglio protettivo prima. Sotto lo scopo ho messo alcuni strati di carta da cucina morbida. Piegare delicatamente il cavo piatto di connessione LCD e posizionarci sopra la scheda madre. Inserire il codificatore rotante nel connettore dell'intestazione e fissarlo utilizzando due delle viti corte

Passaggio 9: sintonizzazione

Ora la scheda analogica deve essere inserita come mostrato in figura. In questo modo alcune tensioni analogiche devono essere controllate dal voltmetro. Tieni presente che alcuni di essi dipendono dalla tensione di alimentazione (ho trovato questo). Le tensioni scritte nella tabella al punto 4 del manuale sono misurate alla tensione di alimentazione 9.2V. Dopodiché alcune distorsioni del segnale (vedi l'immagine sopra) possono essere corrette sintonizzando i condensatori di trimming. Vedere la procedura nel manuale… e nel filmato allegato.

Step 10: Assemblaggio e Test Finali

Ora la scheda analogica è fissata al coperchio inferiore. Entrambe le schede sono unite dalla loro comune interfaccia pin-header. Per prima cosa deve essere inserito il terminale di test. Il telaio di copertura superiore è messo. Tieni presente che se non lo orienti correttamente, non sarai in grado di chiudere la scatola (vedi l'immagine sopra per l'orientamento corretto). L'alloggiamento viene chiuso e poi fissato con 4 viti. Come passaggio finale, la manopola di plastica deve essere posizionata sull'albero dell'encoder rotativo.

Ora l'oscilloscopio è pronto per l'uso. Ha un generatore di segnale di test interno e questo segnale può essere utilizzato per alcune regolazioni e apprendimento. La funzionalità delle diverse manopole è descritta nel manuale. Il breve video mostra alcune delle funzioni. Uno di questi mostra molti parametri del segnale in tempo reale, cosa che può essere molto utile in alcuni casi.

Grazie per l'attenzione e buona fortuna con il gioco. Divertiti con questo piccolo giocattolo - giocattolo per adulti e giovani fanatici dell'elettronica,