HackerBoxes 0018: Circuit Circus: 12 passi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Circuit Circus: questo mese, HackerBox Hackers sta lavorando con circuiti elettronici analogici e tecniche per il test e la misurazione dei circuiti.

Questo Instructable contiene informazioni per lavorare con HackerBoxes #0018. Se desideri ricevere una scatola come questa direttamente nella tua casella di posta ogni mese, ora è il momento di iscriverti a HackerBoxes.com e unirti alla rivoluzione!

Argomenti e obiettivi di apprendimento per questo HackerBox:

• Costruisci un dispositivo di test dei componenti basato su microprocessore
• Affinare le capacità di assemblaggio e saldatura di PCB
• Comprendere l'uso di vari componenti elettronici nei circuiti
• Rivedere le tecniche di test e misurazione per quei componenti
• Completa un corso di elettronica moderna di dieci lezioni
• Completa un corso di elettronica analogica di dieci lezioni
• Esplora le applicazioni e i limiti degli oscilloscopi con scheda audio
• Tecniche di esercizio per prototipare circuiti su breadboard

HackerBoxes è il servizio di box in abbonamento mensile per l'elettronica fai da te e la tecnologia informatica. Siamo hobbisti, maker e sperimentatori. E noi siamo i sognatori dei sogni.

Passaggio 1: HackerBox 0018: contenuto della confezione

• HackerBoxes #0018 Scheda di riferimento da collezione
• Dispositivo di test per componenti elettronici (kit di saldatura)
• Kit di elettronica moderna e analogica
• Kit ponticelli a filo da 140 pezzi
• Tagliere senza saldatura a 830 punti
• Modulo breakout audio da 3,5 mm
• Cavo patch audio da 3,5 mm
• Due clip per batteria da 9 V
• Esclusiva toppa termoadesiva "Tecnologia Elite"
• Decalcomania quadrupla HackerBoxes esclusiva

Alcune altre cose che saranno utili:

• Saldatore, saldatore e strumenti di saldatura di base
• Due batterie da 9V
• Computer con scheda audio
• (opzionale) Scheda audio USB **
• (opzionale) Multimetro digitale

Soprattutto, avrai bisogno di un senso di avventura, spirito fai-da-te e curiosità da hacker. L'elettronica fai-da-te hardcore non è l'hobby più facile, ma quando persisti e ti godi l'avventura, una grande soddisfazione può derivare dalla perseveranza e dal far funzionare i tuoi progetti. Fai ogni passo lentamente, presta attenzione ai dettagli e non esitare a chiedere aiuto.

** Nota sulla scheda audio: il passaggio 11 tratta facoltativamente dell'uso di una scheda audio USB. Ce ne sono state alcune a disposizione come eccedenze presso il quartier generale di HackerBoxes. Li abbiamo lanciati GRATUITAMENTE come regalo bonus in un numero limitato di RANDOM #0018 HackerBoxes. Se non ne hai ricevuto uno, tieni presente che sono stati distribuiti casualmente gratuitamente (senza influire sul budget per la scatola). Non sono inclusi nell'elenco dei contenuti sopra e quindi non possono essere considerati un "elemento mancante". Se ne vuoi davvero uno, sono disponibili per l'acquisto qui. Grazie per la comprensione.

Passaggio 2: automi, pinguini e clown

L'esclusiva HackerBoxes Quad Decal è progettata per essere separata in quattro decalcomanie in miniatura, ciascuna delle dimensioni perfette per contenitori di progetti, dispositivi mobili, laptop o cassette degli attrezzi.

Il simbolo dell'aliante è presente su una delle decalcomanie in miniatura. È uno schema di cinque punti disposti all'interno di una griglia. Questo schema specifico viaggia su tutta la linea in Game of Life di Conway (un noto automa cellulare). L'aliante è stato proposto come emblema per rappresentare la sottocultura hacker, poiché il Game of Life si rivolge agli hacker e il concetto di glider è nato quasi contemporaneamente a Internet e Unix. La voce di Wikipedia spiega che questo emblema è in uso in vari luoghi all'interno della sottocultura, ma non è universalmente apprezzato. Se non ti piace, hackeralo. Ad ogni modo, ti suggeriamo di ottenere un programma o un'app "Il gioco della vita di Conway" e giocarci. Una vita!

Che succede con il pagliaccio? La fan art dei clown e il tema "Circuit Circus" sono allusioni all'iconico Circus Circus Hotel and Casino di Las Vegas. Forse ci vedremo a Las Vegas quest'estate per DEFCON25?

Passaggio 3: kit di elettronica moderna e analogica

Il kit di elettronica moderna e analogica HackerBox contiene oltre 80 componenti elettronici. Molti di questi possono essere utili durante la sperimentazione con il dispositivo di prova dei componenti elettronici.

Questi componenti, insieme ad altri contenuti di HackerBox #0018, comprendono tutto il necessario per eseguire tutti gli esperimenti nei corsi online di Elettronica moderna e Elettronica analogica presentati più avanti in questo Instructable.

Passaggio 4: dispositivo di prova dei componenti elettronici - Introduzione

Conosciamo tutti la fastidiosa sfida di identificare i parametri esatti di un componente nella vecchia spazzatura. Gli approcci convenzionali di identificazione e misurazione sono generalmente difficili e richiedono tempo. Questo dispositivo di prova è qui per salvare la giornata utilizzando un design basato su microcontrollore molto intelligente. La cosa migliore è che viene fornito in kit in modo che tu possa costruirlo da solo!

Una volta completato, rileveremo e identificheremo automaticamente i pinout per transistor NPN e PNP, FET, diodi, doppi diodi, tiristori e SCR.

Si possono misurare resistenze fino a 50MΩ con una risoluzione massima di 0,01Ω. Tre punti di prova consentono un semplice test dei potenziometri.

La capacità di 25pF-100mF può essere misurata con una risoluzione di 1pF. La resistenza in serie equivalente (ESR) viene misurata per condensatori oltre 90nF.

Le misurazioni del transistor a giunzione bipolare includono il fattore di amplificazione della corrente collettore-emettitore, la tensione di soglia base-emettitore, la corrente di dispersione collettore-emettitore, la tensione di soglia base-emettitore e l'elevato guadagno di corrente. I transistor Darlington sono identificati. Vengono rilevati diodi di protezione per transistor di potenza e FET.

Le misurazioni dei parametri FET includono la tensione di soglia gate-source, la resistenza drain-source e la capacità gate-source.

Caratteristiche aggiuntive:

Misura di frequenza 1Hz-1MHz

Misura del periodo fino a 25kHz

Misura di tensione CC fino a 50V

Generatore di frequenza ad onda quadra a varie frequenze

Generatore PWM a 10 bit (1% - 99%)

Lettore di termometro digitale (DS1820)

Lettore di temperatura/umidità (DHT11)

Decodificatore di protocollo sensore IR (uPD6121 e TC9012)

Encoder IR

Specifiche:

Processore: Socketed ATMEAG328P (28 pin DIP)

Display a colori: TFT con 160x128 pixel e profondità di colore a 16 bit

Input utente: encoder rotativo con pulsante

Potenza in ingresso: 6,8-12 V CC al connettore del barilotto OPPURE batteria da 9 V

Consumo di corrente: circa 30 mA

Passaggio 5: dispositivo di prova dei componenti elettronici - Distinta materiali

Inizia a costruire il kit disimballando i componenti in un piccolo vassoio e familiarizzando attentamente con ciascun componente.

Ci sono 24 resistori a cavo assiale con 12 valori diversi. Sembrano tutti molto simili. Ti suggeriamo di dedicare qualche minuto in questo momento per cercare e annotare attentamente i loro valori sul nastro di carta attaccato ai resistori. Le resistenze non sono intercambiabili. Se ciascun resistore non viene posizionato nella posizione corretta sul PCB, il dispositivo di test non funzionerà.

Questo calcolatore di codice resistore è molto utile. Assicurati di passare alla scheda "5 strisce". Potrebbe essere necessario un "processo di eliminazione" quando due serie di strisce colorate sembrano molto simili.

Passaggio 6: dispositivo di prova dei componenti elettronici - Soppressione della tensione transitoria

Il kit del tester dei componenti include tre piccoli componenti a montaggio superficiale: un condensatore da 100 nF di dimensioni 0805, un diodo P6KE6V8 di dimensioni 1812 e un array di diodi SVR05-4 di dimensioni SOT23. Questi sono componenti completamente opzionali per supportare la soppressione della tensione transitoria (TVS). Il tester funzionerà bene senza di essi, quindi, a meno che tu non abbia un microscopio e un'esperienza SMT, ti consigliamo vivamente di iniziare buttando via questi componenti.

SE NON SI INSTALLANO PARTI SMT:

Lo scopo del circuito di protezione TVS è migliorare la probabilità che i pin di ingresso del microcontrollore possano sopravvivere alla corrente di scarica quando un condensatore carico è collegato agli ingressi di test. Anche con il circuito TVS installato, la protezione non è garantita. Pertanto è molto importante che i condensatori siano sempre scaricati prima di misurare con il dispositivo di prova competente.

SE STAI INSTALLANDO PARTI SMT:

I tre componenti SMT dovrebbero essere saldati per primi. Il condensatore e il singolo diodo non sono polarizzati e possono essere saldati in entrambe le direzioni. L'array di diodi a 6 pin ha tuttavia un contrassegno di polarità che dovrebbe essere allineato con gli ingredienti sulla serigrafia del PCB.

Passaggio 7: dispositivo di prova per componenti elettronici - Piccoli componenti

Inizia saldando i 24 resistori. Assicurati che siano stati identificati correttamente dalle bande colorate. Fare molta attenzione a posizionare i valori corretti nelle posizioni corrette sul PCB. I resistori non sono polarizzati e possono essere inseriti in entrambe le direzioni.

Dopo che un componente con foro passante è stato saldato, il cavo deve essere accuratamente ritagliato dal retro molto vicino alla superficie del PCB. Indossare sempre occhiali di sicurezza quando si tagliano i cavi.

Successivamente inserire i 9 condensatori ceramici assicurandosi di far corrispondere i valori stampati sui condensatori ai contrassegni del PCB. Questi condensatori non sono polarizzati e possono essere inseriti in entrambe le direzioni.

I due condensatori elettrolitici sembrano barili neri. Hanno lo stesso valore, ma i loro conduttori sono polarizzati. Un lato del cappuccio ha una striscia bianca. Questo è il lato negativo. L'altro cavo è il lato positivo e deve essere allineato con il segno "+" sul PCB.

Il LED rosso è polarizzato. Il cavo più lungo deve essere inserito nel foro quadrato del pad metallico.

I cinque dispositivi TO-92 sono di sezione semicircolare. Abbina l'orientamento di questa forma verso l'alto con il contorno segnato sul PCB. Nota che ci sono quattro tipi completamente diversi di dispositivi nei pacchetti TO-92, quindi assicurati di abbinare i numeri stampati sui pacchetti con le designazioni sul PCB.

Infine, il Crystal 8MHz non è polarizzato.

Passaggio 8: dispositivo di prova per componenti elettronici - Componenti più grandi

Successivamente inserire e saldare i componenti più grandi. Questi sono abbastanza autoesplicativi, ma ecco alcuni suggerimenti:

Ciascuno dei tre terminali a vite blu deve essere orientato in modo che le porte laterali siano rivolte verso il bordo del PCB per l'inserimento dei cavi.

Il braccio della presa ZIF (forza di inserimento zero) deve essere lasciato in posizione SU durante la saldatura.

La presa DIP28 deve essere saldata senza il chip inserito. Allineare il segno del semicerchio sul PCB alla forma simile formata in un bordo dello zoccolo. Una volta che la saldatura si è raffreddata sulla presa, il chip può essere inserito secondo la stessa marcatura pin-one semicircolare.

La presa del display a 8 pin viene saldata al PCB principale. L'intestazione maschio a 8 pin è saldata sul retro del display TFT per l'accoppiamento con la presa.

Due distanziatori in ottone e quattro bulloni vengono utilizzati per stabilizzare il modulo display una volta inserito.

Quattro distanziatori in ottone e quattro bulloni vengono utilizzati per formare i piedi sul retro del PCB principale. Questi piedini impediscono ai cavi tagliati dei componenti saldati di graffiare il desktop, poiché possono essere piuttosto affilati.

I cavi della clip della batteria da 9 V sono saldati nei fori etichettati 9 V sul lato sinistro del PCB. Il cavo rosso va nel terminale "+".

Passaggio 9: utilizzo del dispositivo di prova dei componenti elettronici

Una volta applicata l'alimentazione al dispositivo di prova dei componenti, è possibile accenderlo premendo l'encoder rotativo verso il basso (c'è un pulsante integrato nell'encoder). Esiste un processo di calibrazione che può essere eseguito cortocircuitando i tre punti di prova insieme. Puoi opzionalmente saltare la calibrazione per ora e saltare direttamente a provare alcuni componenti da testare nel passaggio successivo.

Un documento molto dettagliato intitolato TransistorTester con microcontrollore AVR e un po' di più viene aggiornato frequentemente e disponibile online. Questo documento copre la progettazione, l'uso e la teoria del funzionamento per le varie incarnazioni di questi strumenti. Sicuramente dai un'occhiata.

Questa pagina ha un'intera varietà di risorse correlate in diverse lingue.

Fase 10: Corso online di "Elettronica moderna" di dieci lezioni

Tutto ciò di cui hai bisogno per il corso video online PyroElectro Modern Electronics è incluso nel kit HackerBox Modern and Analog Electronics.

Mentre esplori le lezioni su resistori, condensatori, induttori, diodi e transistor, prenditi un secondo per testare il componente in esame utilizzando il dispositivo di test dei componenti elettronici.

Una volta appreso di più su come funziona ogni componente in un circuito, potresti voler andare al grande documento per il dispositivo di prova dei componenti elettronici e rivedere la teoria del funzionamento per scoprire come il tester è in grado di interrogare il dispositivo in prova usando un semplice Microcontrollore AVR. Molte delle tecniche sono molto intelligenti e dimostrano approcci utili per il tuo futuro lavoro di progettazione o test.

La lezione 9 sul timer 555 è una grande opportunità per giocare con la funzione di misurazione della frequenza del dispositivo di prova dei componenti elettronici.

Molto rispetto per il lavoro svolto da PyroElectro su queste lezioni.

Fase 11: Corso online di "Elettronica analogica" di dieci lezioni

Tutto ciò di cui hai bisogno per il corso video online PyroElectro Analog Electronics è incluso nel kit HackerBox Modern and Analog Electronics.

Si noti che il cavo patch audio da 3,5 mm può essere tagliato a metà per creare due set di "sonde" da utilizzare con l'oscilloscopio della scheda audio discusso in questo corso. I fili spelati devono essere stagnati con saldatura per una facile manipolazione senza sfilacciamenti.

Mentre si presume che i circuiti esatti mostrati nel corso siano sicuri, vale la pena notare che gli ingressi della scheda audio sul computer sono progettati solo per gestire un intervallo compreso tra -0,8 V e + 0,8 V. Quando si ha a che fare con intervalli di tensione più grandi, il segnale dovrà essere ridimensionato per non sovraccaricare gli ingressi della scheda audio. Ecco alcune ottime note di Make e anche di Daqarta.

Se hai intenzione di sperimentare ampiamente con gli oscilloscopi della scheda audio e vuoi avere un'assicurazione extra contro il danneggiamento della tua scheda audio, potresti voler prendere una scheda audio USB economica per un ulteriore isolamento elettrico.

Il particolare software dell'oscilloscopio suggerito nel corso è specifico per l'utilizzo con Windows. Per Linux esiste un programma simile chiamato xoscope. Per gli utenti OSX, ci sono varie note online sull'uso di Audacity come oscilloscopio per schede audio. Per coloro che lavorano con MATLAB o GNU Octave, guarda nella funzione audiorecorder()!

Molto rispetto per il lavoro svolto da PyroElectro su queste lezioni.

Passaggio 12: hackerare il pianeta

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