HackerBoxes 0018: Circuit Circus - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Circuit Circus: HackerBox Hackers werken deze maand zowel met analoge elektronische schakelingen als met technieken voor het testen en meten van schakelingen.

Dit Instructable bevat informatie voor het werken met HackerBoxes #0018. Als je elke maand zo'n box in je mailbox wilt ontvangen, is het nu het moment om je te abonneren op HackerBoxes.com en mee te doen aan de revolutie!

Onderwerpen en leerdoelen voor deze HackerBox:

• Bouw een op microprocessor gebaseerd testapparaat voor componenten
• Hone PCB-assemblage en soldeervaardigheden
• Het gebruik van verschillende elektronische componenten in circuits begrijpen
• Review test- en meettechnieken voor die componenten
• Volg een cursus Moderne elektronica van tien lessen
• Volg een cursus analoge elektronica van tien lessen
• Ontdek toepassingen en beperkingen van geluidskaartoscilloscopen
• Oefentechnieken om prototypes van circuits op breadboard te maken

HackerBoxes is de maandelijkse abonnementsservice voor doe-het-zelf-elektronica en computertechnologie. Wij zijn hobbyisten, makers en experimenteerders. En wij zijn de dromers van dromen.

Stap 1: HackerBoxes 0018: Inhoud van de doos

• HackerBoxes #0018 Verzamelbare referentiekaart
• Testapparaat voor elektronische componenten (soldeerkit)
• Moderne en analoge elektronicakit
• 140-delige draadjumperset
• 830 punt soldeerloze breadboard
• 3,5 mm audio-breakout-module
• 3,5 mm audio-patchkabel
• Twee 9V batterijclips
• Exclusieve "Elite Technology" opstrijkpatch
• Exclusieve HackerBoxes Quad Sticker

Enkele andere dingen die nuttig zullen zijn:

• Soldeerbout, soldeer en standaard soldeergereedschappen
• Twee 9V-batterijen
• Computer met geluidskaart
• (optioneel) USB-geluidskaart **
• (optioneel) Digitale multimeter

Het belangrijkste is dat je een gevoel van avontuur, doe-het-zelf-geest en nieuwsgierigheid van hackers nodig hebt. Hardcore doe-het-zelf-elektronica is niet de gemakkelijkste hobby, maar als je volhoudt en geniet van het avontuur, kan er veel voldoening worden gehaald uit doorzetten en je projecten werkend krijgen. Neem elke stap langzaam, let op de details en aarzel niet om hulp te vragen.

** Geluidskaart Opmerking: in stap 11 wordt het optioneel gebruiken van een USB-geluidskaart besproken. Er waren er toevallig een aantal bij de hand als overschot op het hoofdkantoor van HackerBoxes. We gooiden ze GRATIS in als bonusgeschenk in een beperkt aantal RANDOM #0018 HackerBoxen. Als je er geen hebt ontvangen, houd er dan rekening mee dat ze willekeurig gratis zijn uitgedeeld (zonder dat dit gevolgen heeft voor het budget voor de box). Ze zijn niet opgenomen in de inhoudsopgave hierboven en kunnen daarom niet worden beschouwd als een "ontbrekend item". Als je er echt een wilt, ze zijn hier te koop. Dank u voor uw begrip.

Stap 2: Automaten, pinguïns en clowns

De exclusieve HackerBoxes Quad Decal is ontworpen om te worden opgedeeld in vier miniatuurstickers, elk perfect formaat voor projectbehuizingen, mobiele apparaten, laptops of gereedschapskisten.

Het zweefvliegtuigsymbool staat op een van de miniatuuremblemen. Het is een patroon van vijf stippen die in een raster zijn gerangschikt. Dat specifieke patroon reist over de hele linie in Conway's Game of Life (een bekende cellulaire automaat). Het zweefvliegtuig is voorgesteld als een embleem om de hacker-subcultuur te vertegenwoordigen, aangezien de Game of Life een beroep doet op hackers en het concept van het zweefvliegtuig bijna gelijktijdig met internet en Unix werd geboren. Het Wikipedia-artikel legt uit dat dit embleem op verschillende plaatsen binnen de subcultuur wordt gebruikt, maar dat het niet universeel geliefd is. Als je het niet leuk vindt, hack het dan. Hoe dan ook, we raden je aan om een "Conway's Game of Life"-programma of -app te kopen en ermee te spelen. Een leven!

Wat is er met de clown? De clown-fanart en het thema "Circuit Circus" zijn verwijzingen naar het iconische Circus Circus Hotel en Casino in Las Vegas. Misschien zien we je deze zomer in Las Vegas voor DEFCON25?

Stap 3: Moderne en analoge elektronicakit

De HackerBoxes Modern en Analog Electronics Kit bevat meer dan 80 elektronische componenten. Veel hiervan kunnen nuttig zijn tijdens het experimenteren met het elektronische componenttestapparaat.

Deze componenten, samen met andere inhoud van HackerBox #0018, bevatten alles wat nodig is om alle experimenten uit te voeren in de online cursussen moderne elektronica en analoge elektronica die later in deze Instructable worden gepresenteerd.

Stap 4: Testapparaat voor elektronische componenten - Inleiding

We kennen allemaal de vervelende uitdaging om de exacte parameters van een component in de oude junkbox te identificeren. Conventionele benaderingen van identificatie en meting zijn over het algemeen moeilijk en tijdrovend. Dit testapparaat is hier om de dag te redden met behulp van een zeer slim microcontroller-gebaseerd ontwerp. Het beste van alles is dat het als bouwpakket wordt geleverd, zodat u het zelf kunt bouwen!

Eenmaal voltooid, zullen we automatisch pinouts detecteren en identificeren voor NPN- en PNP-transistors, FET's, diodes, dubbele diodes, thyristors en SCR's.

Weerstanden tot 50MΩ kunnen worden gemeten met een maximale resolutie van 0,01Ω. Drie testpunten maken het eenvoudig testen van potentiometers mogelijk.

Capaciteit van 25pF-100mF kan worden gemeten met een resolutie van 1pF. Equivalente serieweerstand (ESR) wordt gemeten voor condensatoren van meer dan 90 nF.

Bipolaire junctietransistormetingen omvatten de collector-emitter-stroomversterkingsfactor, de basis-emitter-drempelspanning, de collector-emitter-lekstroom, de basis-emitter-drempelspanning en de hoge stroomversterking. Darlington-transistors worden geïdentificeerd. Beveiligingsdiodes voor vermogenstransistoren en FET's worden gedetecteerd.

FET-parameters metingen omvatten gate-source drempelspanning, drain-source weerstand en gate-source capaciteit.

Extra functies:

Frequentiemeting 1Hz-1MHz

Periodemeting tot 25kHz

DC spanningsmeting tot 50V

Blokgolffrequentiegenerator bij verschillende frequenties

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

Digitale thermometer (DS1820) lezer

Temperatuur/Vochtigheid (DHT11) Lezer

IR-sensorprotocoldecoder (uPD6121 en TC9012)

IR-encoder

Specificaties:

Processor: ATMEAG328P met sockets (28-pins DIP)

Kleurendisplay: TFT met 160x128 pixels en 16-bits kleurdiepte

Gebruikersinvoer: roterende encoder met drukknop

Ingangsvermogen: 6,8-12VDC bij vatconnector OF 9V-batterij

Stroomverbruik: ongeveer 30mA

Stap 5: Testapparaat voor elektronische componenten - stuklijst

Begin met het bouwen van de kit door de componenten uit te pakken in een kleine bak en zorgvuldig vertrouwd te raken met elk onderdeel.

Er zijn 24 axiale weerstanden met 12 verschillende waarden. Ze lijken allemaal erg op elkaar. We raden u aan nu een paar minuten de tijd te nemen om hun waarden op te zoeken en zorgvuldig te noteren op de papieren tape die aan de weerstanden is bevestigd. De weerstanden zijn niet uitwisselbaar. Als elke weerstand niet op de juiste plaats op de printplaat wordt geplaatst, zal het testapparaat niet werken.

Deze weerstandscodecalculator is erg handig. Zorg ervoor dat u overschakelt naar het tabblad "5 strepen". Er kan een "verwijderingsproces" nodig zijn wanneer twee sets kleurstrepen erg op elkaar lijken.

Stap 6: Testapparaat voor elektronische componenten - tijdelijke spanningsonderdrukking

De componententesterkit bevat drie kleine componenten voor opbouwmontage: een 0805-formaat 100nF-condensator, een 1812-formaat P6KE6V8-diode en een SOT23-formaat SVR05-4-diodearray. Dit zijn volledig optionele componenten ter ondersteuning van Transient Voltage Suppression (TVS). De tester werkt prima zonder ze, dus tenzij je een microscoop en SMT-ervaring hebt, raden we je ten zeerste aan om deze componenten weg te gooien.

ALS SMT-ONDERDELEN NIET INSTALLEREN:

Het doel van het TVS-beveiligingscircuit is om de kans te vergroten dat de ingangspinnen van de microcontroller de ontlaadstroom overleven wanneer een opgeladen condensator op de testingangen wordt aangesloten. Zelfs als het TVS-circuit is geïnstalleerd, is de bescherming niet gegarandeerd. Daarom is het erg belangrijk dat condensatoren altijd worden ontladen voordat met het bevoegde testapparaat wordt gemeten.

ALS U SMT-ONDERDELEN INSTALLEERT:

De drie SMT-componenten moeten eerst worden gesoldeerd. De condensator en de enkele diode zijn niet gepolariseerd en kunnen in beide richtingen worden gesoldeerd. De 6-pins diode-array heeft echter een polariteitsmarkering die moet worden uitgelijnd met de ingrediënten op de zeefdruk van de printplaat.

Stap 7: Testapparaat voor elektronische componenten - kleine componenten

Begin met het solderen van de 24 weerstanden. Zorg ervoor dat ze correct zijn geïdentificeerd aan de hand van hun kleurbanden. Wees zeer voorzichtig om de juiste waarden op de juiste posities op de printplaat te plaatsen. Weerstanden zijn niet gepolariseerd en kunnen in beide richtingen worden geplaatst.

Nadat een component met een doorgaand gat is gesoldeerd, moet de kabel voorzichtig vanaf de achterkant dicht bij het PCB-oppervlak worden geknipt. Draag altijd een veiligheidsbril bij het knippen van draaddraden.

Plaats vervolgens de 9 keramische condensatoren en zorg ervoor dat de waarden op de condensatoren overeenkomen met de PCB-markeringen. Deze condensatoren zijn niet gepolariseerd en kunnen in beide richtingen worden geplaatst.

De twee elektrolytische condensatoren zien eruit als zwarte vaten. Ze hebben dezelfde waarde, maar hun leads zijn gepolariseerd. Een kant van de dop heeft een witte streep. Dit is de negatieve kant. De andere kabel is de positieve kant en moet worden uitgelijnd met de "+"-markering op de printplaat.

De rode LED is gepolariseerd. De langere draadgeleider moet in het vierkante metalen padgat worden gestoken.

De vijf TO-92-apparaten hebben een halfronde dwarsdoorsnede. Zorg dat de oriëntatie van deze vorm overeenkomt met de omtreklijn op de printplaat. Houd er rekening mee dat er vier totaal verschillende soorten apparaten in TO-92-pakketten zijn, dus zorg ervoor dat de nummers op de pakketten overeenkomen met de aanduidingen op de PCB.

Ten slotte is het 8MHz-kristal niet gepolariseerd.

Stap 8: Testapparaat voor elektronische componenten - grotere componenten

Plaats en soldeer vervolgens de grotere componenten. Deze zijn vrij duidelijk, maar hier zijn enkele tips:

De drie blauwe schroefaansluitingen moeten elk zo worden geplaatst dat de zijpoorten naar de rand van de PCB gericht zijn voor het invoegen van kabels.

De arm van de ZIF-aansluiting (zero insertion force) moet tijdens het solderen in de UP-positie blijven.

De DIP28-socket moet worden gesoldeerd zonder dat de chip is geplaatst. Lijn de halve cirkelmarkering op de printplaat uit met een soortgelijke vorm in een rand van de socket. Zodra het solderen op de socket is afgekoeld, kan de chip worden ingebracht volgens dezelfde halfronde pin-one-markering.

De 8-pins display-aansluiting wordt op de hoofdprintplaat gesoldeerd. De 8-pins mannelijke header is aan de achterkant van het TFT-scherm gesoldeerd om te passen in de socket.

Twee messing afstandhouders en vier bouten worden gebruikt om de displaymodule te stabiliseren zodra deze is geplaatst.

Vier messing afstandhouders en vier bouten worden gebruikt om voetjes aan de achterkant van de hoofdprintplaat te vormen. Deze voetjes voorkomen dat de afgeknipte draden van de gesoldeerde componenten het bureaublad beschadigen, omdat ze behoorlijk scherp kunnen zijn.

De 9V-batterijklemkabels zijn gesoldeerd in de gaten met het label 9V aan de linkerkant van de printplaat. De rode draad gaat in de "+" terminal.

Stap 9: Het elektronische componenttestapparaat gebruiken

Zodra het componenttestapparaat van stroom is voorzien, kan het worden ingeschakeld door de roterende encoder naar beneden te drukken (er is een drukknop geïntegreerd in de encoder). Er is een kalibratieproces dat kan worden uitgevoerd door de drie testpunten samen te kortsluiten. U kunt optioneel de kalibratie voor nu overslaan en meteen enkele componenten uitproberen om in de volgende stap te testen.

Een zeer gedetailleerd document getiteld TransistorTester met AVR-microcontroller en iets meer wordt regelmatig bijgewerkt en is online beschikbaar. Dit document behandelt het ontwerp, het gebruik en de werkingstheorie voor de verschillende uitvoeringen van deze instrumenten. Bekijk het zeker eens.

Deze pagina heeft een hele reeks gerelateerde bronnen in verschillende talen.

Stap 10: Tien lessen online cursus "Moderne elektronica"

Alles wat u nodig heeft voor de online videocursus PyroElectro Modern Electronics is inbegrepen in de HackerBox Modern and Analog Electronics Kit.

Terwijl u de lessen over weerstanden, condensatoren, inductoren, diodes en transistors verkent, moet u even de tijd nemen om het onderzochte onderdeel te testen met behulp van het testapparaat voor elektronische componenten.

Als je eenmaal meer hebt geleerd over hoe elk onderdeel in een circuit functioneert, wil je misschien naar het grote document voor het testapparaat voor elektronische componenten gaan en de werkingstheorie doornemen om te ontdekken hoe de tester het te testen apparaat kan ondervragen met behulp van een eenvoudige AVR-microcontroller. Veel van de technieken zijn erg slim en demonstreren bruikbare benaderingen voor uw toekomstige ontwerp- of testwerk.

Les 9 over de 555 Timer is een geweldige kans om te spelen met de frequentiemeetfunctie van het elektronische componenttestapparaat.

Veel respect voor het werk van PyroElectro aan deze lessen.

Stap 11: Tien lessen online cursus "Analoge elektronica"

Alles wat u nodig heeft voor de online videocursus PyroElectro Analog Electronics is inbegrepen in de HackerBox Modern en Analog Electronics Kit.

Merk op dat de 3,5 mm audio-patchkabel in tweeën kan worden gesneden om twee sets "sondes" te maken voor gebruik met de geluidskaartoscilloscoop die in deze cursus wordt besproken. De gestripte draadgeleiders moeten worden vertind met soldeer voor gemakkelijke manipulatie zonder te rafelen.

Hoewel de exacte circuits die in de cursus worden getoond, worden verondersteld veilig te zijn, is het vermeldenswaard dat de geluidskaartingangen op uw computer alleen zijn ontworpen om een bereik van ongeveer -0,8V tot +0,8V aan te kunnen. Bij grotere spanningsbereiken moet het signaal worden verkleind om de geluidskaartingangen niet te overbelasten. Hier zijn enkele uitstekende notities van Make en ook van Daqarta.

Als u van plan bent uitgebreid te experimenteren met geluidskaartoscilloscopen en u wilt een extra verzekering hebben tegen beschadiging van uw geluidskaart, dan wilt u misschien een goedkope USB-geluidskaart aanschaffen voor wat extra elektrische isolatie.

De specifieke oscilloscoop-software die in de cursus wordt voorgesteld, is specifiek voor gebruik met Windows. Voor Linux is er een soortgelijk programma genaamd xoscope. Voor OSX-gebruikers zijn er verschillende opmerkingen online over het gebruik van Audacity als geluidskaart-oscilloscoop. Voor degenen die met MATLAB of GNU Octave werken, kijk in de audiorecorder() functie!

Veel respect voor het werk van PyroElectro aan deze lessen.

Stap 12: Hack de planeet

Bedankt voor je deelname aan onze avonturen in het testen en meten van moderne analoge elektronica. Als je van deze Instrucable hebt genoten en elke maand een doos met elektronische projecten als deze in je mailbox wilt hebben, sluit je dan bij ons aan door HIER INSCHRIJVEN.

Reik uit en deel uw succes in de opmerkingen hieronder en/of op de HackerBoxes Facebook-pagina. Laat het ons zeker weten als je vragen hebt of ergens hulp bij nodig hebt. Bedankt dat je deel uitmaakt van HackerBoxes. Laat uw suggesties en feedback maar komen. HackerBoxen zijn JOUW dozen. Laten we er iets geweldigs van maken!