Visualizzatore di segnali tascabile (oscilloscopio tascabile): 10 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Ciao a tutti, Tutti noi facciamo tante cose ogni giorno. Per ogni lavoro c'è bisogno di alcuni strumenti. Questo è per fare, misurare, rifinire ecc. Quindi per i lavoratori elettronici, hanno bisogno di strumenti come saldatore, multimetro, oscilloscopio, ecc. In questo elenco l'oscilloscopio è uno strumento principale per vedere il segnale e misurarne le caratteristiche. Ma il problema principale con l'oscilloscopio è che è pesante, complesso e costoso. Quindi questo lo rende un sogno per i principianti dell'elettronica. Quindi con questo progetto cambio l'intero concetto di oscilloscopio e ne faccio uno più piccolo che sia accessibile ai principianti. Ciò significa che qui ho realizzato un piccolo oscilloscopio portatile tascabile chiamato " Pocket Signal Visualizer ". Ha un display TFT da 2,8" per disegnare il segnale in ingresso e una cella agli ioni di litio per renderlo portatile. È in grado di visualizzare un segnale di ampiezza fino a 1 MHz, 10 V. Quindi questo agisce come un piccolo versione del nostro oscilloscopio professionale originale. Questo oscilloscopio tascabile rende accessibile a tutte le persone l'oscilloscopio.

Com'è ? Qual è la tua opinione ? Commenta per me.

Per maggiori dettagli su questo progetto visita il mio BLOG, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/pocket-signal-visualizer-diy-home-made.html

Questo progetto ottiene un'iniziazione da un progetto simile nel sito Web indicato denominato bobdavis321.blogspot.com

Forniture

• Microcontrollore ATMega 328
• Chip ADC TLC5510
• Display TFT da 2,8"
• Cella agli ioni di litio
• IC forniti nello schema elettrico
• Condensatori, resistori, diodi, ecc. indicati nello schema elettrico
• Placcato in rame, filo di saldatura
• Piccoli fili di rame smaltati
• Interruttori a pressione ecc.

Per un elenco dettagliato dei componenti, osservare lo schema del circuito. Le immagini sono fornite nel passaggio successivo.

Passaggio 1: strumenti essenziali

Qui il progetto si è concentrato principalmente sul lato elettronico. Quindi gli strumenti maggiormente utilizzati sono gli strumenti elettronici. Gli strumenti da me utilizzati sono riportati di seguito. Scegli i tuoi strumenti preferiti.

Micro saldatore, stazione dissaldante SMD, multimetri, oscilloscopio, pinzette, cacciaviti, pinze, seghetto, lime, trapano a mano, ecc.

Le immagini degli strumenti sono riportate sopra.

Passaggio 2: piano completo

Il mio piano è realizzare un oscilloscopio tascabile portatile, che sia in grado di visualizzare tutti i tipi di onde. Prima preparo il PCB e poi lo chiudo in un involucro. Per la custodia uso una piccola scatola per il trucco pieghevole. La proprietà pieghevole aumenta la flessibilità di questo dispositivo. Il display è nella prima parte e la scheda e gli interruttori di controllo nella metà successiva. Il PCB è diviso in due parti come PCB frontale e PCB principale. L'oscilloscopio è pieghevole, quindi uso un interruttore automatico ON/OFF per questo. Si accende all'apertura e si spegne automaticamente alla chiusura. La cella agli ioni di litio è posizionata sotto i PCB. Questo è il mio piano. Quindi prima realizzo i due PCB. Tutti i componenti utilizzati sono le varianti SMD. Riduce drasticamente le dimensioni del PCB.

Passaggio 3: schema elettrico

Lo schema completo del circuito è riportato sopra. È diviso in due circuiti separati come front-end e PCB principale. I circuiti sono complessi, perché contengono molti circuiti integrati e altri componenti passivi. Nel front-end i componenti principali sono il sistema di attenuazione dell'ingresso, il multiplexer di selezione dell'ingresso e il buffer di ingresso. L'attenuatore di ingresso viene utilizzato per convertire diverse tensioni di ingresso in una tensione di uscita desiderata per l'oscilloscopio, crea questo oscilloscopio in grado di funzionare con un'ampia gamma di tensioni di ingresso. È realizzato utilizzando un divisore di potenziale resistivo e il condensatore è collegato in parallelo a ciascun resistore per aumentare la risposta in frequenza (attenuatore compensato). Il multiplexer di selezione dell'ingresso funziona come un interruttore rotante per selezionare un ingresso da un ingresso diverso dall'attenuatore, ma qui l'ingresso del multiplexer è selezionato dai dati digitali dal processore principale. Il buffer viene utilizzato per aumentare la potenza del segnale in ingresso. È progettato utilizzando un amplificatore operazionale in configurazione inseguitore di tensione. Riduce l'effetto di caricamento del segnale dovuto alle parti rimanenti. Queste sono le parti principali della fronda.

Per maggiori dettagli, visita il mio BLOG, Il PCB principale contiene gli altri sistemi di elaborazione digitale. Contiene principalmente un caricabatterie agli ioni di litio, un circuito di protezione agli ioni di litio, un convertitore boost 5V, un generatore di tensione -ve, un'interfaccia USB, un ADC, un orologio ad alta frequenza e il microcontrollore principale. Il circuito di ricarica agli ioni di litio utilizzato per caricare la cella agli ioni di litio dal vecchio telefono cellulare in modo efficiente e intelligente. Utilizza TP 4056 IC per caricare la cella dai 5V dalla porta micro-USB. È spiegato in dettaglio nel mio precedente BLOG, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-li-ion-cell-charger-using-tp4056.html. Il prossimo è il circuito di protezione agli ioni di litio. Viene utilizzato per proteggere la cella da cortocircuito, sovraccarico, ecc. Spiega nel mio precedente BLOG, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/intelligent-li-ion-cell-management.html. Il prossimo è il convertitore boost 5V. Viene utilizzato per convertire la tensione della cella da 3,7 V in 5 V per un migliore funzionamento dei circuiti digitali. I dettagli del circuito sono spiegati nel mio precedente BLOG, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-tiny-5v-2a-boost-converter-simple.html. Il generatore di tensione -ve viene utilizzato per generare un -ve 3.3V per il funzionamento dell'amplificatore operazionale. Viene generato utilizzando un circuito a pompa di carica. È progettato utilizzando un IC 555. È cablato come un oscillatore per caricare e scaricare i condensatori nel circuito della pompa di carica. È molto buono per applicazioni a bassa corrente. L'interfaccia USB collega il PC con il nostro microcontrollore dell'oscilloscopio per le modifiche del firmware. Contiene un singolo IC per questo processo denominato CH340. L'ADC converte il segnale analogico in ingresso nella forma digitale adatta al microcontrollore. L'IC ADC utilizzato qui è il TLC5510. È un ADC di tipo semi-flash ad alta velocità. È in grado di funzionare a velocità di campionamento elevate. Il circuito di clock ad alta frequenza funziona alla frequenza di 16 MHz. Fornisce i segnali di clock necessari per il chip ADC. È stato progettato utilizzando un circuito integrato NOT gate e il cristallo di 16 MHZ e alcuni componenti passivi. Spiega dettagliatamente nel mio BLOG, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/simple-16-mhz-crystal-oscillator.html. Il microcontrollore principale utilizzato qui è il microcontrollore ATMega328 AVR. È il cuore di questo circuito. È catturare e memorizzare i dati dall'ADC. Quindi guida il display TFT per visualizzare il segnale di ingresso. Anche gli interruttori di controllo dell'ingresso sono collegati ad ATMega328. Questa è la configurazione hardware di base.

Per maggiori dettagli sul circuito e sul suo design, visita il mio BLOG, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/pocket-signal-visualizer-diy-home-made.html

Passaggio 4: progettazione PCB

Qui uso solo componenti SMD per l'intero circuito. Quindi il design e l'ulteriore processo sono un po' complessi. Qui lo schema elettrico e il layout del PCB vengono creati utilizzando la piattaforma online EasyEDA. È un'ottima piattaforma che contiene tutte le librerie dei componenti. I due PCB vengono creati separatamente. Gli spazi inutilizzati nei PCB sono coperti con il collegamento della linea di terra per evitare problemi di rumore indesiderati. Lo spessore della traccia di rame è molto piccolo, quindi usa una stampante di buona qualità per stampare il layout, altrimenti alcune tracce ottengono discontinuità. La procedura graduale è riportata di seguito,

• Stampa il disegno del PCB (2/3 copie) su una carta fotografica/lucida (usa una stampante di buona qualità)
• Scansiona il layout del PCB per eventuali discontinuità nella traccia di rame
• Seleziona un buon layout PCB che non abbia difetti
• Taglia il layout usando le forbici

Di seguito sono riportati i file di progettazione del layout.

Passaggio 5: preparazione del rivestimento in rame

Per la realizzazione del PCB utilizzo un rivestimento in rame su un solo lato. Questa è la principale materia prima per la produzione di PCB. Quindi scegli un rivestimento in rame di buona qualità. La procedura graduale è riportata di seguito,

• Prendi un rivestimento di rame di buona qualità
• Segna la dimensione del layout del PCB nel rivestimento in rame usando un pennarello
• Tagliare il rivestimento in rame attraverso i segni usando una lama di seghetto
• Lisciare i bordi taglienti del PCB utilizzando carta vetrata o una lima
• Pulisci il lato rame con carta vetrata e rimuovi la polvere

Passaggio 6: trasferimento del tono

Qui, in questo passaggio, trasferiamo il layout del PCB nel rivestimento in rame utilizzando il metodo del trasferimento di calore. Per il metodo di trasferimento del calore utilizzo una scatola di ferro come fonte di calore. La procedura è riportata di seguito,

• Posizionare prima il layout del PCB nel rivestimento in rame con un orientamento in cui il layout sia rivolto verso il lato in rame
• Fissare il layout nella sua posizione utilizzando i nastri
• Copri l'intera configurazione utilizzando un foglio bianco
• Applicare la scatola di ferro sul lato rame per circa 10-15 minuti
• Dopo il riscaldamento attendere un po' di tempo per raffreddarlo
• Metti il PCB con la carta in una tazza d'acqua
• Quindi rimuovere la carta dal PCB usando la mano con cura (fatta lentamente)
• Quindi osservalo e assicurati che non abbia difetti

Passaggio 7: incisione e pulizia

È un processo chimico per rimuovere il rame indesiderato dal rivestimento in rame in base al layout del PCB. Per questo processo chimico abbiamo bisogno di una soluzione di cloruro ferrico (soluzione di attacco). La soluzione scioglie il rame non mascherato nella soluzione. Quindi con questo processo otteniamo un PCB come nel layout del PCB. La procedura per questo processo è riportata di seguito.

• Prendi il PCB mascherato che è stato fatto nel passaggio precedente
• Prendi la polvere di cloruro ferrico in una scatola di plastica e scioglila nell'acqua (la quantità di polvere determina la concentrazione, una concentrazione più alta blocca il processo ma a volte danneggia il PCB consigliato è una concentrazione media)
• Immergi il PCB mascherato nella soluzione
• Attendere alcune ore (controllare regolarmente l'incisione completata o meno) (la luce del sole inoltre fissa il processo)
• Dopo aver completato con successo un'incisione, rimuovere la maschera utilizzando carta vetrata
• Liscia di nuovo i bordi
• Pulisci il PCB

Abbiamo fatto la realizzazione del PCB

Passaggio 8: saldatura

La saldatura SMD è un po' più difficile della normale saldatura a foro passante. Gli strumenti principali per questo lavoro sono una pinzetta e una pistola ad aria calda o un microsaldatore. Imposta la pistola ad aria calda a una temperatura di 350 °C. Il surriscaldamento per un po' di tempo danneggia i componenti. Quindi applica solo una quantità limitata di calore al PCB. La procedura è riportata di seguito.

• Pulire il PCB utilizzando un detergente per PCB (alcol isopropilico)
• Applicare la pasta saldante a tutti i pad nel PCB
• Posiziona tutti i componenti sul suo pad usando una pinzetta in base allo schema del circuito
• Controllare due volte che la posizione di tutti i componenti sia corretta o meno
• Applicare la pistola ad aria calda a bassa velocità dell'aria (l'alta velocità causa il disallineamento dei componenti)
• Assicurati che tutte le connessioni siano buone
• Pulisci il PCB utilizzando la soluzione IPA (PCB cleaner)
• Abbiamo eseguito con successo il processo di saldatura

Il video sulla saldatura SMD è riportato sopra. Per favore guardalo.

Passaggio 9: assemblaggio finale

Qui in questo passaggio assemblo le parti intere in un unico prodotto. Ho completato i PCB nei passaggi precedenti. Qui metto i 2 PCB nella scatola del trucco. Nella parte superiore della scatola del trucco posiziono lo schermo LCD. Per questo, io uso alcune viti. Quindi posiziono i PCB nella parte inferiore. Anche qui sono state utilizzate alcune viti per il montaggio dei PCB in posizione. La batteria agli ioni di litio è posizionata sotto il PCB principale. Il PCB dell'interruttore di controllo è posizionato sopra la batteria utilizzando del nastro biadesivo. Il PCB dell'interruttore di controllo è ricavato da un vecchio PCB del Walkman. I PCB e lo schermo LCD sono collegati utilizzando piccoli fili di rame smaltato. È perché è più flessibile del filo normale. L'interruttore automatico on/off è collegato vicino al lato pieghevole. Quindi, quando abbiamo piegato il lato superiore, si spegne l'oscilloscopio. Questi sono i dettagli di montaggio.

Passaggio 10: prodotto finito

Le immagini sopra mostrano il mio prodotto finito.

È in grado di misurare onde sinusoidali, quadrate, triangolari. La prova dell'oscilloscopio è mostrata nel video. Guardalo. Questo è molto utile per tutti coloro a cui piace Arduino. Mi piace molto. Questo è un prodotto fantastico. Qual è la tua opinione? Per favore, commentami.

Se ti piace supportami.

Per maggiori dettagli sul circuito Si prega di visitare la mia pagina BLOG. Link indicato di seguito.

Per progetti più interessanti, visita le mie pagine YouTube, Instructables e Blog.

Grazie per aver visitato la mia pagina del progetto.

Ciao.

Ci vediamo……..