Membangun Sendiri PSLab: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Hari yang sibuk di lab elektronik ya?

Apakah Anda pernah memiliki masalah dengan sirkuit Anda? Untuk men-debug, Anda tahu bahwa Anda menginginkan multi-meter atau osiloskop atau generator gelombang atau sumber daya presisi eksternal atau katakanlah penganalisis logika. Tapi ini adalah proyek hobi dan Anda tidak ingin menghabiskan ratusan dolar untuk alat mahal seperti itu. Belum lagi seluruh set di atas membutuhkan banyak ruang untuk disimpan. Anda mungkin berakhir dengan multi-meter senilai 20-30 dolar tetapi itu tidak benar-benar melakukan pekerjaan yang baik untuk men-debug sirkuit.

Bagaimana jika saya katakan, ada perangkat keras open source yang menyediakan semua fungsi osiloskop, multi-meter, penganalisis logika, generator gelombang, dan sumber daya dan itu tidak akan menghabiskan biaya ratusan dolar dan tidak akan menghasilkan apa-apa. untuk mengambil seluruh meja untuk diisi. Ini adalah perangkat PSLab oleh organisasi open source FOSSASIA. Anda dapat menemukan situs web resmi di https://pslab.io/ dan repositori sumber terbuka dari tautan berikut;

• Skema perangkat keras:
• Firmware MPLab:
• Aplikasi desktop:
• Aplikasi Android:
• Perpustakaan Python:

Saya memelihara repositori perangkat keras dan firmware dan jika Anda memiliki pertanyaan saat menggunakan perangkat atau hal terkait lainnya, jangan ragu untuk bertanya kepada saya.

Apa yang diberikan PSLab kepada kita?

Perangkat ringkas dengan faktor bentuk Arduino Mega ini memiliki banyak fitur. Sebelum kita mulai, itu dibuat dalam faktor bentuk Mega sehingga Anda dapat meletakkan ini di casing Arduino Mega mewah Anda tanpa kesulitan. Sekarang mari kita lihat spesifikasinya (disarikan dari repositori perangkat keras asli);

• 4-Channel hingga 2MSPS Oscilloscope. Tahap amplifikasi yang dapat dipilih perangkat lunak
• Voltmeter 12-bit dengan gain yang dapat diprogram. Masukan berkisar dari +/-10 mV hingga +/-16 V
• 3x 12-bit Sumber tegangan yang dapat diprogram +/-3.3 V, +/-5V, 0-3 V
• Sumber arus 12-bit yang dapat diprogram. 0-3,3 mA
• 4-Saluran, 4 MHz, Penganalisis Logika
• 2x Pembangkit gelombang sinus/segitiga. 5Hz hingga 5KHz. Kontrol amplitudo manual untuk SI1
• 4x generator PWM. resolusi 15ns. Hingga 8 MHz
• Pengukuran kapasitansi. rentang pF ke uF
• Bus data I2C, SPI, UART untuk modul Accel/gyros/humidity/temperature

Sekarang kita tahu apa perangkat ini, mari kita lihat bagaimana kita bisa membuatnya..

Langkah 1: Mari Mulai Dengan Skema

Perangkat keras Open Source berjalan dengan perangkat lunak Open Source:)

Proyek ini dalam format terbuka jika memungkinkan. Ini memiliki banyak keuntungan. Siapapun dapat menginstal perangkat lunak secara gratis dan mencoba. Tidak semua orang memiliki kekuatan finansial untuk membeli perangkat lunak berpemilik sehingga ini memungkinkan untuk tetap menyelesaikan pekerjaan. Jadi skema dibuat dengan KiCAD. Anda bebas menggunakan perangkat lunak apa pun yang Anda suka; hanya mendapatkan koneksi yang benar. Repositori GitHub berisi semua file sumber untuk skema di https://github.com/fossasia/pslab-hardware/tree/m… dan jika Anda akan menggunakan KiCAD, kami dapat langsung mengkloning repositori dan memiliki sumbernya untuk diri kita sendiri dengan mengetikkan perintah berikut di jendela terminal Linux.

$ git clone

Atau jika Anda tidak terbiasa dengan perintah konsol, cukup tempel tautan ini di browser dan itu akan mengunduh file zip yang berisi semua sumber daya. Versi PDF dari file skema dapat ditemukan di bawah.

Skema mungkin terlihat sedikit rumit karena mengandung banyak IC, resistor dan kapasitor. Saya akan memandu Anda melalui apa yang ada di sini.

Di tengah halaman pertama, terdapat mikrokontroler PIC. Itu adalah otak dari perangkat. Terhubung dengan beberapa OpAmp, Kristal dan beberapa resistor dan kapasitor untuk merasakan sinyal listrik dari pin I/O. Koneksi dengan PC atau ponsel dilakukan melalui jembatan UART yaitu IC MCP2200. Ini juga memiliki lubang breakout untuk chip ESP8266-12E di bagian belakang perangkat. Skema juga akan memiliki pengganda tegangan dan IC inverter tegangan karena perangkat dapat mendukung saluran osiloskop yang dapat mencapai +/-16 V

Setelah skema selesai, langkah selanjutnya adalah membangun PCB asli…

Langkah 2: Mengubah Skema Menjadi Tata Letak

OK ya, ini berantakan kan? Itu karena ratusan komponen kecil ditempatkan dalam sebuah papan kecil, tepatnya di satu sisi papan kecil seukuran Arduino Mega. Papan ini adalah empat lapis satu. Lapisan sebanyak ini digunakan untuk memiliki integritas trek yang lebih baik.

Dimensi papan harus persis seperti Arduino Mega dan pin header ditempatkan di tempat yang sama di mana Mega memiliki pinnya. Di tengah, ada pin header untuk menghubungkan programmer dan modul Bluetooth. Ada empat titik uji di atas dan empat di bawah untuk memeriksa apakah level sinyal yang benar mendapatkan koneksi yang benar.

Setelah semua jejak kaki diimpor, hal pertama yang harus dilakukan adalah menempatkan pengontrol mikro di tengah. Kemudian letakkan resistor dan kapasitor yang terhubung langsung dengan mikrokontroler di sekitar IC utama dan kemudian lanjutkan hingga komponen terakhir ditempatkan. Lebih baik memiliki perutean kasar sebelum perutean yang sebenarnya. Di sini saya telah menginvestasikan lebih banyak waktu untuk mengatur komponen dengan rapi dengan jarak yang tepat.

Sebagai langkah selanjutnya mari kita lihat bill of material yang paling penting..

Langkah 3: Memesan PCB dan Bill of Material

Saya telah melampirkan bill of material. Ini pada dasarnya berisi konten berikut;

1. PIC24EP256GP204 - Mikrokontroler
2. MCP2200 - jembatan UART
3. TL082 - OpAmps
4. LM324 - OpAmps
5. MCP6S21 - Dapatkan OpAmp yang terkontrol
6. MCP4728 - Konverter Digital ke Analog
7. TC1240A - Inverter Tegangan
8. TL7660 - Pengganda tegangan
9. 0603 resistor berukuran, kapasitor dan induktor
10. Kristal SMD 12MHz

Saat menempatkan pesanan PCB, pastikan untuk memiliki pengaturan berikut:

• Dimensi: 55mm x 99mm
• Lapisan: 4
• Bahan: FR4
• Ketebalan: 1.6mm
• Jarak Track Minimum: 6mil
• Ukuran Lubang Minimum: 0.3mm

Langkah 4: Mari Mulai Dengan Majelis

Ketika PCB sudah siap dan komponen sudah sampai, kita bisa mulai dengan perakitan. Untuk keperluan ini lebih baik kita memiliki stensil agar prosesnya lebih mudah. Pertama, tempatkan stensil sejajar dengan bantalan dan oleskan pasta solder. Kemudian mulai menempatkan komponen. Video di sini menunjukkan versi selang waktu saya menempatkan komponen.

Setelah setiap komponen ditempatkan, alirkan kembali solder menggunakan stasiun pengerjaan ulang SMD. Pastikan untuk tidak memanaskan papan terlalu banyak karena komponen mungkin gagal dalam menghadapi panas yang hebat. Juga jangan berhenti dan lakukan berkali-kali. Lakukan dalam satu sapuan karena membiarkan komponen menjadi dingin dan kemudian memanas akan merusak integritas struktural komponen dan PCB itu sendiri.

Langkah 5: Unggah Firmware

Setelah perakitan selesai, langkah selanjutnya adalah membakar firmware ke mikrokontroler. Untuk ini, kita perlu;

• PICKit3 Programmer - Untuk mengunggah firmware
• Kabel jumper pria ke pria x 6 - Untuk menghubungkan programmer dengan perangkat PSLab
• Kabel tipe USB Mini B - Untuk menghubungkan programmer dengan PC
• Kabel tipe USB Micro B - Untuk menghubungkan dan menyalakan PSLab dengan PC

Firmware dikembangkan menggunakan MPLab IDE. Langkah pertama adalah menghubungkan programmer PICKit3 ke header pemrograman PSLab. Sejajarkan pin MCLR di programmer dan perangkat dan pin lainnya akan ditempatkan dengan benar.

Pemrogram itu sendiri tidak dapat menyalakan perangkat PSLab karena tidak dapat memberikan banyak daya. Jadi kita perlu menyalakan perangkat PSLab menggunakan sumber eksternal. Hubungkan perangkat PSLab ke komputer menggunakan kabel jenis Micro B dan kemudian hubungkan programmer ke PC yang sama.

Buka MPLab IDE dan klik "Buat dan Program Perangkat" dari bilah menu. Ini akan membuka jendela untuk memilih seorang programmer. Pilih "PICKit3" dari menu dan tekan OK. Ini akan mulai membakar firmware ke perangkat. Hati-hati dengan pesan yang dicetak di konsol. Ini akan mengatakan mendeteksi PIC24EP256GP204 dan akhirnya pemrograman selesai.

Langkah 6: Nyalakan dan Siap Digunakan

Jika firmware terbakar dengan benar, LED warna hijau akan menyala yang menunjukkan siklus boot berhasil. Sekarang kami siap menggunakan perangkat PSLab untuk melakukan semua jenis pengujian sirkuit elektronik, melakukan eksperimen, dll.

Gambar menunjukkan tampilan aplikasi desktop dan aplikasi Android.