DIY-oscilloscoopset - handleiding voor montage en probleemoplossing: 10 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Ik heb heel vaak, bij het ontwerpen van een elektronisch apparaat, een oscilloscoop nodig om de aanwezigheid en vorm van de elektrische signalen te observeren. Tot nu toe heb ik een oude Sovjet (jaar 1988) enkelkanaals analoge CRT-oscilloscoop gebruikt. Het is nog steeds functioneel en is normaal gesproken goed genoeg voor de doeleinden die worden gebruikt, maar is erg zwaar en niet comfortabel voor sommige werkzaamheden buitenshuis. Voor zijn vervanging was ik op zoek naar een goedkoop en klein alternatief. Een mogelijkheid was om een op Arduino gebaseerde scope te ontwerpen, maar het heeft weinig nadelen - de analoge bandbreedte is vrij laag en altijd, bij het maken van een doe-het-zelf-project, lijkt het grootste probleem - waar je al deze elektronische onderdelen moet inpakken of hoe je een mooie behuizing kunt vinden. Ik heb geen 3D-printer en voor mij is de enige mogelijkheid om standaardkoffers te gebruiken die op de markt verkrijgbaar zijn, wat niet altijd de mooiste oplossing is. Om deze problemen te voorkomen heb ik besloten om een doe-het-zelf oscilloscoop kit aan te schaffen. Na wat onderzoek besloot ik dat het de JYETech DSO150 Shell zou worden. Het is erg klein, krachtig genoeg (gebaseerd op de ARM Cortex 32-bit microcontroller STM32F103C8 - zeer nuttige site voor deze chip: stm32duino), ik kan het in mijn zak stoppen en overal mee naartoe nemen. De kit kan worden gekocht voor ~ 30 USD in banggood, ebay of aliexpress.

Deze instructable vertelt hoe je de kit op de juiste manier in elkaar zet, wat je niet moet doen en hoe je schoon kunt worden van de problemen die je zou kunnen creëren. Ik zal al mijn montage-ervaring op de chronologische manier beschrijven.

Stap 1: Wat zit erin

Ik bestelde de kit en na het normale wachten van ongeveer een maand kwam de kit eindelijk aan. Het was leuk ingepakt. Het bevatte twee PCB's met alle SMD-apparaten gesoldeerd. (Als je zo'n kit bestelt, wees dan voorzichtig - er is een versie van de kit waarin de SMD-apparaten niet zijn gesoldeerd, en als je geen ervaring hebt met het solderen van dergelijke apparaten - het kan een zware uitdaging voor je zijn - bestel beter een kit met gesoldeerde exemplaren). De kwaliteit van de PCB's is goed - alle apparaten zijn gelabeld en gemakkelijk te solderen. Een van de PCB's is de belangrijkste - de digitale met de microcontroller. Daar hebben we ook een kleuren 2,4 TFT LCD-scherm aangesloten; de andere is de analoge - deze bevat het analoge ingangscircuit. Er is ook een mooie plastic doos, een korte sondekabel en een montagehandleiding.

Mijn advies - lees de handleiding voordat je met de montage begint. Ik deed het niet en ik kwam in de problemen.

Stap 2: Laten we beginnen…

Als eerste stap wordt aanbevolen om het digitale bord te testen. Ik heb de 4 schakelaars ingevoegd zonder te solderen. Ik heb een 12V AC/DC-adapter met de juiste DC-aansluiting gevonden en deze gebruikt om het bord te testen. Zeer grote fout! DOE HET NIET! In de handleiding staat dat de maximale voedingsspanning 9V mag zijn! Ik zag dat de gebruikte lineaire regelaar AMS1117 was, die 15V moet overleven en ik was kalm. OKE. Bij de eerste test ging het niet mis. Zie de film.

Stap 3: Solderen…

Als eerste heb ik de testsignaalconnector gesoldeerd. Het moet eerst worden gebogen. Volg de batterijconnector en de aan/uit-schakelaar. Daarna komt een 4-pins header (J2) voor de roterende encoder. Daarmee is het solderen van het moederbord voltooid.

Stap 4: Ik zit in de problemen

Op de print zit een weerstand van 0 Ohm, die de aan/uit-schakelaar overbrugt. Om de stroomschakelaar functioneel te maken, moet deze weerstand (R30) worden verwijderd. Makkelijk gedaan! Nieuwe test… Ik heb het moederbord weer gevoed (12V) en aangezet met de aan/uit-schakelaar. Het scherm bleef wit. (zie het filmpje). Enkele opeenvolgende pogingen veranderden de situatie niet. Plotseling begon er een kleine rook uit de AMS1117-regelaarchip te komen en het pakket ontplofte. Ik heb het losgesoldeerd en een nieuwe geplaatst (ik had er maar een paar in mijn persoonlijke opslag beschikbaar). Ik zette het bord weer aan - opnieuw wit scherm - niet opstarten. Na 20 seconden kwam er weer blauwe rook van de regelaarchip en deze brandde weer op. Ik heb het van het bord verwijderd. Met behulp van een ohmmeter heb ik de weerstand gemeten tussen de voedingslijn die is aangesloten op de uitgang van de AMS1117-chip en de aarde. Het was nul Ohm. Hier is iets helemaal mis gegaan. Het bord was dood. Ik besloot uit te zoeken waar het probleem zit. Er zijn twee chips op het bord - de STM32F103C8 en een aantal seriële geheugenchips. Een van hen faalde. Om te controleren welke ik ongebruikelijke methode heb gebruikt. Ik heb 3,3 V (wat de normale output van de AMS1117-regulatorchip zou moeten zijn) op de voedingslijn toegepast met behulp van een sterke stroombron. Na enkele seconden werd de STM32F103C8-chip extreem heet. Het was het probleem. Het moest van de PCB worden losgemaakt. Het was een zeer moeilijke taak omdat ik geen heteluchtpistool kon gebruiken - het zou alle omliggende apparaten desolderen. Toen kwam bij mij het idee om de chip door zijn eigen warmte te desolderen - ik leverde het bord opnieuw en na een minuut was de chip zo heet dat het soldeer begon te smelten. Daarna heb ik het verwijderd met een kleine schop aan de onderkant van het bord. De chip voelde gewoon naar beneden. Met behulp van desoldeerlont heb ik de soldeersporen voor de chip opgeruimd.

Ik besloot om te proberen het bord te repareren. Na het verwijderen van de defecte chip was het LCD-scherm weer wit verlicht.

Ik heb een paar STM32F103C8-chips besteld via aliexpress. (4 chips waren ~ 3 USD) en na een paar weken wachten zijn ze aangekomen. Ik heb er een op het bord gesoldeerd.

Nu - het moet worden geprogrammeerd om de functionaliteit te herstellen. Als alle taken correct zijn uitgevoerd, zou alles weer in orde moeten zijn. Er is ook een mogelijkheid dat het LCD-scherm beschadigd raakt. Ook daarvoor is er een oplossing beschikbaar - je zou zo'n in aliexpress kunnen kopen. Het is een standaard 2,4 37-pins TFT-kleurenscherm met ILI9341-controller. Controleer ook de volgorde van de pinnen.

In de volgende stap wordt beschreven hoe u de STM32F103C8-chip programmeert.

Stap 5: Programmeren

Het proces van het programmeren van de ARM-chip is beschreven in het bijgevoegde document.

Onder deze link kun je de laatste flashing tool van de STM-site downloaden.

Je kunt mijn opstelling op de foto zien. Ik heb ook het hex-bestand bijgevoegd, dat ik heb gebruikt. Voor de laatste versie kunt u terecht op de site van JYETech. Voor de USB naar seriële communicatie heb ik een op PL2303 gebaseerde converter gebruikt. FT323RL zal ook werken. CH340g ook. Alvorens het bord te programmeren, moeten enkele weerstanden van het bord worden losgemaakt. (zie de akte). Vergeet ze niet opnieuw te solderen als alles klaar is. Ik had geluk en alles ging weer goed. Ik ging verder met het solderen van het analoge bord.

Stap 6: Opnieuw solderen

Eerst moeten de weerstanden worden gesoldeerd. Ik heb een Ohmmeter gebruikt om hun waarde te controleren in plaats van de kleurcode te gebruiken. Bij elk gesoldeerd onderdeel heb ik een markering op de handleiding gezet om te weten waar ik ben.

Daarna heb ik de keramische condensatoren, de trimcondensatoren, de functieschakelaar, de elektrolytcondensatoren, de BNC-connector, de pinheader gesoldeerd.

Stap 7: De roterende encoder

Het moet op een klein bord worden gesoldeerd. Wees heel voorzichtig om het op de juiste kant van de PCB te solderen - in het andere geval zal de scope falen.

Stap 8: Montage

Nu zijn we klaar voor montage.

Plaats eerst het LCD-scherm op de daarvoor bestemde plaats. Ik heb daarvoor het beschermfolie verwijderd. Onder de scope heb ik een paar lagen zacht keukenpapier geplaatst. Buig voorzichtig de platte kabel van de LCD-verbinding en plaats het moederbord erover. Steek de encoder in de headerconnector en bevestig deze met twee van de korte schroeven

Stap 9: Afstemmen

Nu moet het analoge bord worden geplaatst zoals op de afbeelding. Op deze manier moeten sommige analoge spanningen worden gecontroleerd met een voltmeter. Houd er rekening mee dat sommige ervan afhankelijk zijn van de voedingsspanning (ik heb dit gevonden). De spanningen in de tabel bij stap 4 van de handleiding worden gemeten bij voedingsspanning 9,2V. Daarna kunnen enkele vervormingen van het signaal (zie de afbeelding hierboven) worden gecorrigeerd door de trimcondensatoren af te stemmen. Zie de procedure in de handleiding… en bijgevoegd filmpje.

Stap 10: Montage en laatste tests

Nu is het analoge bord aan de onderkant bevestigd. Beide borden zijn met elkaar verbonden door hun gemeenschappelijke pin-header-interface. Eerst moet de testterminal worden geplaatst. Het bovendekframe wordt geplaatst. Houd er rekening mee dat als u deze niet correct oriënteert, u de doos niet kunt sluiten (zie de afbeelding hierboven voor de juiste oriëntatie). De behuizing wordt gesloten en daarna met 4 schroeven vastgezet. Als laatste stap moet de plastic knop over de roterende encoder-as worden geplaatst.

Nu is de scoop klaar voor gebruik. Het heeft een interne testsignaalgenerator en dit signaal kan worden gebruikt voor enkele aanpassingen en leren. De functionaliteit van de verschillende knoppen staat beschreven in de handleiding. De korte video toont enkele van de functies. Een van hen toont veel signaalparameters in realtime, wat in sommige gevallen erg handig kan zijn.

Bedankt voor de aandacht en veel succes met spelen. Veel plezier met dit kleine speelgoed - speelgoed voor volwassenen en jonge elektronicafreaks,