HackerBoxes 0018: Circuit Circus: 12 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Circuit Circus: Den här månaden arbetar HackerBox Hackers med analoga elektroniska kretsar samt tekniker för kretstest och mätning.

Denna instruktionsbok innehåller information för att arbeta med HackerBoxes #0018. Om du vill få en sån här låda i din brevlåda varje månad, är det dags att prenumerera på HackerBoxes.com och gå med i revolutionen!

Ämnen och inlärningsmål för denna HackerBox:

• Bygg en mikroprocessorbaserad komponenttestanordning
• Slipa PCB -montering och lödningskunskaper
• Förstå användningen av olika elektroniska komponenter i kretsar
• Granska test- och mättekniker för dessa komponenter
• Genomför en tio lektion Modern elektronik kurs
• Slutför en tio lektion Analog elektronikkurs
• Utforska applikationer och begränsningar för ljudkortoscilloskop
• Träningstekniker för att prototypa kretsar på brödbräda

HackerBoxes är den månatliga prenumerationstjänsten för DIY -elektronik och datorteknik. Vi är hobbyister, tillverkare och experimenterande. Och vi är drömmarnas drömmare.

Steg 1: HackerBoxes 0018: Boxinnehåll

• HackerBoxes #0018 Samlingsbart referenskort
• Elektronisk komponenttestutrustning (lödkit)
• Modernt och analogt elektronikpaket
• 140 bit trådtröja
• 830 -punkts lödfritt brödbräda
• 3,5 mm ljudbrytningsmodul
• 3,5 mm ljudkabel
• Två 9V batteriklämmor
• Exklusiv "Elite Technology" Iron-On Patch
• Exklusiva HackerBoxes fyrdekal

Några andra saker som kommer att vara till hjälp:

• Lödkolv, löd och grundläggande lödverktyg
• Två 9V batterier
• Dator med ljudkort
• (tillval) USB -ljudkort **
• (tillval) Digital multimeter

Viktigast av allt, du behöver en känsla av äventyr, DIY -anda och nyfikenhet på hackare. Hardcore DIY -elektronik är inte den enklaste hobbyen, men när du fortsätter och njuter av äventyret kan stor tillfredsställelse härledas från att hålla ut och få dina projekt att fungera. Ta bara varje steg långsamt, tänk på detaljerna och tveka inte att be om hjälp.

** Ljudkort Obs: Steg 11 diskuterar valfritt att använda ett USB -ljudkort. Det råkade finnas ett antal av dessa till hands som överskott på HackerBoxes HQ. Vi slängde in dem GRATIS som en bonusgåva i ett begränsat antal RANDOM #0018 HackerBoxes. Om du inte fick en, observera igen att de slumpmässigt delades ut fritt (utan att påverka budgeten för lådan). De ingår inte i innehållslistan ovan och kan därför inte betraktas som ett "saknat objekt". Om du verkligen vill ha en så finns de att köpa här. Tack för att du förstår.

Steg 2: Automata, pingviner och clowner

Exclusive HackerBoxes Quad Decal är utformad för att delas upp i fyra miniatyrdekaler som var och en är perfekt anpassade för projektlådor, mobila enheter, bärbara datorer eller verktygslådor.

Glider -symbolen finns på en av miniatyrdekalerna. Det är ett mönster med fem prickar arrangerade i ett rutnät. Det specifika mönstret färdas över hela linjen i Conways Game of Life (en välkänd mobilautomat). Glidflyget har föreslagits som ett emblem för att representera hackarens subkultur, sedan Game of Life tilltalar hackare och konceptet med segelflygplanet föddes nästan samtidigt som Internet och Unix. Wikipedia -posten förklarar att detta emblem används på olika platser inom subkulturen, men det är inte allmänt gillat. Om du inte gillar det, hacka det. Hur som helst föreslår vi att du skaffar ett "Conway's Game of Life" -program eller -app och leker med det. Ett liv!

Vad händer med clownen? Clownens fankonst och temat "Circuit Circus" är anspelningar på det ikoniska Circus Circus Hotel and Casino i Las Vegas. Kanske ses vi i Las Vegas i sommar för DEFCON25?

Steg 3: Modernt och analogt elektroniksats

HackerBoxes Modern and Analog Electronics Kit innehåller över 80 elektronikkomponenter. Många av dessa kan vara användbara när du experimenterar med den elektroniska komponenttestutrustningen.

Dessa komponenter tillsammans med annat innehåll i HackerBox #0018 omfattar allt som behövs för att utföra alla experiment i de moderna elektronik- och analogelektronikens onlinekurser som presenteras senare i denna instruktionsbok.

Steg 4: Elektronisk komponenttestanordning - Introduktion

Vi känner alla till den irriterande utmaningen att identifiera de exakta parametrarna för en komponent i den gamla skräpboxen. Konventionella metoder för identifiering och mätning är i allmänhet svåra och tidskrävande. Denna testenhet är här för att rädda dagen med en mycket smart mikrokontrollerbaserad design. Bäst av allt, det levereras i kitform så att du får bygga det själv!

När det är klart kommer vi automatiskt att upptäcka och identifiera pinouts för NPN- och PNP -transistorer, FET, dioder, dubbla dioder, tyristorer och SCR.

Motstånd upp till 50MΩ kan mätas med en maximal upplösning på 0,01Ω. Tre testpunkter möjliggör enkel testning av potentiometrar.

Kapacitans på 25pF-100mF kan mätas med en upplösning på 1pF. Ekvivalent seriemotstånd (ESR) mäts för kondensatorer över 90nF.

Bipolära korsningstransistormätningar inkluderar kollektor-emitterströmförstärkningsfaktorn, bas-emitter-tröskelspänningen, kollektor-emitterläckströmmen, bas-emitterns tröskelspänning och den höga strömförstärkningen. Darlington -transistorer identifieras. Skyddsdioder för effekttransistorer och FET detekteras.

FET-parametermätningar inkluderar gränskällans tröskelspänning, dräneringskällmotstånd och portkällkapacitans.

Ytterligare egenskaper:

Frekvensmätning 1Hz-1MHz

Periodmätning upp till 25 kHz

DC spänningsmätning upp till 50V

Kvadratvågsfrekvensgenerator vid olika frekvenser

10bit PWM -generator (1% - 99%)

Digital termometer (DS1820) läsare

Temperatur / luftfuktighet (DHT11) Läsare

IR Sensor Protocol Decoder (uPD6121 och TC9012)

IR -kodare

Specifikationer:

Processor: Socketed ATMEAG328P (28 -stifts DIP)

Färgskärm: TFT med 160x128 pixlar och 16-bitars färgdjup

Användarinmatning: Rotary Encoder med tryckknapp

Ingångseffekt: 6,8-12VDC på fatkontakten ELLER 9V batteri

Strömförbrukning: Cirka 30mA

Steg 5: Elektronisk komponenttestanordning - materialräkning

Börja bygga satsen genom att packa upp komponenterna i ett litet fack och noggrant bekanta dig med varje komponent.

Det finns 24 axiella ledmotstånd med 12 olika värden. De ser alla väldigt lika ut. Vi föreslår att du tar några minuter just nu för att slå upp och noggrant notera deras värden på papperstejpen som är fäst vid motstånden. Motstånden är inte utbytbara. Om varje motstånd inte placeras på rätt plats på kretskortet fungerar inte testenheten.

Denna motståndskalkylator är mycket praktisk. Var noga med att växla till fliken "5 ränder". Någon "elimineringsprocess" kan vara nödvändig när två uppsättningar färgränder ser väldigt lika ut.

Steg 6: Elektronisk komponenttestanordning - övergående spänningsdämpning

Komponenttestkitet innehåller tre små ytmonterade komponenter-en 0805-stor 100nF kondensator, en 1812-stor P6KE6V8-diod och en SOT23-stor SVR05-4-diodmatris. Dessa är helt valfria komponenter för att stödja Transient Voltage Suppression (TVS). Testaren fungerar bra utan dem, så om du inte har ett mikroskop och SMT -erfarenhet föreslår vi starkt att du börjar med att kasta dessa komponenter.

OM INTE MONTERAS SMT -DELAR:

Syftet med TVS -skyddskretsen är att förbättra sannolikheten för att mikrokontrollerns ingångsstiften kan överleva urladdningsström när en laddad kondensator är ansluten till testingångarna. Även om TVS -kretsen är installerad garanteras inte skydd. Därför är det mycket viktigt att kondensatorer alltid laddas ur innan de mäts med den behöriga testanordningen.

OM DU INSTALLERAR SMT -DELAR:

De tre SMT -komponenterna bör lödas först. Kondensatorn och enkeldioden är inte polariserade och kan lödas åt båda hållen. Den 6-poliga diodmatrisen har emellertid en polaritetsmarkering som bör anpassas till tillverkningen på PCB-silkscreen.

Steg 7: Elektronisk komponenttestanordning - Små komponenter

Börja med att lödda i de 24 motstånden. Se till att de har identifierats korrekt av deras färgband. Var mycket försiktig med att placera de korrekta värdena i rätt position på kretskortet. Motstånd är inte polariserade och kan sättas in åt båda hållen.

Efter att en genomgående hålskomponent är lödd, bör kabeln försiktigt klippas bakifrån mycket nära kretskortsytan. Använd alltid skyddsglasögon när du skär av ledningar.

Sätt sedan in de 9 keramiska kondensatorerna och se till att de värden som skrivs ut på kondensatorerna matchar kretskortets märkning. Dessa kondensatorer är inte polariserade och kan sättas in i båda riktningarna.

De två elektrolytkondensatorerna ser ut som svarta fat. De har samma värde, men deras ledningar är polariserade. Ena sidan av locket har vit rand. Detta är den negativa sidan. Den andra ledningen är den positiva sidan och bör vara i linje med "+" - märkningen på kretskortet.

Den röda lysdioden är polariserad. Den längre trådledningen ska sättas in i det fyrkantiga metallplattans hål.

De fem TO-92-enheterna är halvcirkelformade i tvärsnitt. Matcha orienteringen för denna form med konturen markerad på kretskortet. Observera att det finns fyra helt olika typer av enheter i TO-92-paket, så se till att matcha siffrorna som skrivs ut på förpackningarna med beteckningarna på kretskortet.

Slutligen är 8MHz -kristallen inte polariserad.

Steg 8: Elektronisk komponenttestanordning - större komponenter

Sätt sedan in och löd de större komponenterna. Dessa är ganska självförklarande, men här är några tips:

De tre blå skruvplintarna ska var och en orienteras så att sidportarna vetter mot kretskortets kant för att sätta i ledningar.

Armen på ZIF -uttaget (noll insättningskraft) ska lämnas i UPP -läget under lödning.

DIP28 -uttaget bör lödas in utan att chipet sätts in. Rikta in halvcirkelmarkeringen på kretskortet efter liknande form som formas till ena kanten av uttaget. När lödningen svalnat på uttaget kan chipet sättas in enligt samma halvcirkelformade pin-one-märkning.

8 -pins skärmuttaget löds till huvudkortet. Det 8 -stifts hanhuvudet är lödt på baksidan av TFT -skärmen för parning med uttaget.

Två mässingsavstånd och fyra bultar används för att stabilisera bildskärmsmodulen när den väl sätts in.

Fyra mässingsavstånd och fyra bultar används för att bilda fötter på baksidan av huvudkortet. Dessa fötter förhindrar att de limmade komponenternas trimmade ledningar repar skrivbordet, eftersom de kan vara ganska skarpa.

9V -batteriklämmorna är lödda i hålen märkta 9V på vänster sida av kretskortet. Den röda ledningen går in i "+" - terminalen.

Steg 9: Använda den elektroniska komponenttestanordningen

När komponenten har testats kan den startas genom att trycka ned vridkodaren (en tryckknapp är integrerad i pulsgivaren). Det finns en kalibreringsprocess som kan utföras genom att kortsluta de tre testpunkterna. Du kan valfritt hoppa över kalibreringen för tillfället och hoppa direkt till att testa några komponenter för att testa i nästa steg.

Ett mycket detaljerat dokument med titeln TransistorTester med AVR -mikrokontroller och lite mer uppdateras ofta och är tillgängligt online. Detta dokument täcker design, användning och teori för drift för de olika inkarnationerna av dessa instrument. Kolla definitivt det.

Den här sidan har en mängd olika relaterade resurser på olika språk.

Steg 10: Tio lektioner online "Modern elektronik" -kurs

Allt du behöver för PyroElectro Modern Electronics onlinevideokurs ingår i HackerBox Modern och Analog Electronics Kit.

Medan du utforskar lektioner om resistorer, kondensatorer, induktorer, dioder och transistorer, ta en sekund att testa komponenten som undersöks med hjälp av den elektroniska komponenttestutrustningen.

När du har lärt dig mer om hur varje komponent fungerar i en krets kanske du vill gå till det stora dokumentet för den elektroniska komponenttestutrustningen och granska teorin om drift för att upptäcka hur testaren kan utforska enheten som testas med en enkel AVR -mikrokontroller. Många av teknikerna är mycket smarta och visar användbara tillvägagångssätt för din framtida design eller testarbete.

Lektion 9 på 555 -timern är ett utmärkt tillfälle att spela med frekvensmätningsfunktionen för den elektroniska komponenttestenheten.

Mycket respekt för det arbete PyroElectro gjort på dessa lektioner.

Steg 11: Tio lektioner online "Analog elektronik" -kurs

Allt du behöver för PyroElectro Analog Electronics onlinevideokurs ingår i HackerBox Modern och Analog Electronics Kit.

Observera att 3,5 mm -ljudkabeln kan skäras i hälften för att skapa två uppsättningar "prober" för användning med ljudkortoscilloskop som diskuteras i denna kurs. De avskalade trådledarna ska förtinnas med löd för enkel manipulation utan att slita.

Även om de exakta kretsarna som visas i kursen antas vara säkra, är det värt att notera att ljudkortets ingångar på din dator endast är utformade för att hantera ett intervall på runt -0,8V till +0,8V. När det gäller större spänningsområden måste signalen skalas ned för att inte överbelasta ljudkortets ingångar. Här är några utmärkta anteckningar från Make och även från Daqarta.

Om du planerar att experimentera i stort med ljudkortoscilloskop och vill ha en extra försäkring mot att skada ditt ljudkort, kanske du vill köpa ett billigt USB -ljudkort för ytterligare elektrisk isolering.

Den speciella oscilloskopprogramvara som föreslås i kursen är specifikt för användning med Windows. För Linux finns det ett liknande program som heter xoscope. För OSX -användare finns det olika anteckningar online om att använda Audacity som ljudkortoscilloskop. För dem som arbetar med MATLAB eller GNU Octave, kolla in funktionen audiorecorder ()!

Mycket respekt för det arbete som PyroElectro gjort på dessa lektioner.

Steg 12: Hacka planeten

Tack för att du deltar i våra äventyr i modern analog elektronisk testning och mätning. Om du har tyckt om denna Instrucable och skulle vilja få en låda med elektronikprojekt som detta levererade direkt till din brevlåda varje månad, vänligen gå med oss genom att prenumerera HÄR.

Nå ut och dela din framgång i kommentarerna nedan och/eller på HackerBoxes Facebook -sida. Hör av dig till oss om du har några frågor eller behöver hjälp med något. Tack för att du är en del av HackerBoxes. Kom gärna med dina förslag och feedback. HackerBoxes är DINA lådor. Låt oss göra något bra!