HackerBoxes 0018: Cirkusový cirkus: 12 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Cirkusový cirkus: Tento mesiac hackeri HackerBox pracujú s analógovými elektronickými obvodmi a technikami na testovanie a meranie obvodov.

Tento návod obsahuje informácie pre prácu s HackerBoxes #0018. Ak by ste chceli dostávať takéto schránky každý mesiac do svojej schránky, teraz je najvyšší čas prihlásiť sa na HackerBoxes.com a pripojiť sa k revolúcii!

Témy a vzdelávacie ciele pre tento HackerBox:

• Zostavte zariadenie na testovanie komponentov na báze mikroprocesora
• Zdokonaľujte zručnosti v oblasti montáže a spájkovania DPS
• Pochopte používanie rôznych elektronických súčiastok v obvodoch
• Pozrite sa na testovacie a meracie techniky týchto komponentov
• Absolvujte desaťhodinový kurz modernej elektroniky
• Absolvujte desaťhodinový kurz analógovej elektroniky
• Pozrite sa na aplikácie a obmedzenia osciloskopov zvukových kariet
• Cvičebné techniky na prototypovanie obvodov na doske

HackerBoxes je služba mesačného predplatného pre elektroniku a počítačovú technológiu pre domácich majstrov. Sme nadšenci, tvorcovia a experimentátori. A my sme snívatelia snov.

Krok 1: HackerBoxes 0018: Obsah krabice

• Zberateľská referenčná karta HackerBoxes #0018
• Zariadenie na testovanie elektronických súčiastok (súprava spájkovačky)
• Moderná a analógová súprava elektroniky
• 140 -kusová súprava drôtových prepojok
• 830 -bodová spájkovačka bez spájkovania
• 3,5 mm zvukový odpočinkový modul
• 3,5 mm zvukový prepojovací kábel
• Dve 9V svorky na batériu
• Exkluzívna nažehľovačka „Elite Technology“
• Exkluzívny štvoritý obtlačok HackerBoxes

Pomôžu aj ďalšie veci:

• Spájkovačka, spájkovačka a základné spájkovacie nástroje
• Dve 9V batérie
• Počítač so zvukovou kartou
• (voliteľné) USB zvuková karta **
• (voliteľný) Digitálny multimetr

A čo je najdôležitejšie, budete potrebovať zmysel pre dobrodružstvo, kutilského ducha a hackerskú zvedavosť. Hardcore DIY elektronika nie je najľahší koníček, ale keď vytrváte a užívate si dobrodružstvo, od vytrvalosti a fungovania vašich projektov môže vyplývať veľká spokojnosť. Každý krok urobte pomaly, všímajte si detaily a neváhajte požiadať o pomoc.

** Poznámka k zvukovej karte: Krok 11 pojednáva o voliteľnom použití zvukovej karty USB. Na HackerBoxes HQ sa stalo, že ich bolo k dispozícii niekoľko. Vhodili sme ich ZADARMO ako bonusový darček v obmedzenom počte NÁHODNÝCH #0018 HackerBoxov. Ak ste žiadny nedostali, znova vás upozorňujeme, že boli náhodne rozdané voľne (bez vplyvu na rozpočet boxu). Nie sú zahrnuté v zozname obsahu vyššie, a preto ich nemožno považovať za „chýbajúcu položku“. Ak by ste niečo také chceli, sú k dispozícii na kúpu tu. Ďakujem za pochopenie.

Krok 2: Automaty, tučniaky a klauni

Exkluzívny štvorhranný obtlačok HackerBoxes je navrhnutý tak, aby bol rozdelený na štyri miniatúrne obtisky, z ktorých každý má dokonalú veľkosť pre kryty projektov, mobilné zariadenia, prenosné počítače alebo skrinky na náradie.

Na jednom z miniatúrnych obtlačkov je zobrazený symbol klzáka. Je to vzor piatich bodiek usporiadaných v mriežke. Tento špecifický vzorec sa šíri po celej ploche v Conwayovej hre o život (známy mobilný automat). Klzák bol navrhnutý ako znak predstavujúci hackerskú subkultúru, pretože hra o život apeluje na hackerov a koncept vetroňa sa zrodil takmer v rovnakom čase ako internet a Unix. Záznam na Wikipédii vysvetľuje, že tento znak sa používa na rôznych miestach subkultúry, ale nie je všeobecne používaný. Ak sa vám to nepáči, hacknite to. Tak či onak, navrhujeme vám zaobstarať si program alebo aplikáciu „Conwayova hra o život“a pohrať sa s ňou. Život!

Čo je s klaunom? Klaunské fanúšikovské umenie a téma „Cirkusový cirkus“sú narážkami na ikonický hotel a kasíno Circus Circus v Las Vegas. Možno sa uvidíme v lete v Las Vegas na DEFCON25?

Krok 3: Moderná a analógová súprava elektroniky

Moderná a analógová elektronická súprava HackerBoxes obsahuje viac ako 80 elektronických komponentov. Mnohé z nich môžu byť užitočné pri experimentovaní s testovacím zariadením elektronických súčiastok.

Tieto komponenty spolu s ďalším obsahom HackerBoxu #0018 obsahujú všetko potrebné na vykonanie všetkých experimentov v online kurzoch modernej elektroniky a analógovej elektroniky uvedených ďalej v tomto návode.

Krok 4: Zariadenie na testovanie elektronických súčiastok - úvod

Všetci poznáme nepríjemnú výzvu identifikovať presné parametre komponentu v starom nevyžiadanej schránke. Konvenčné prístupy k identifikácii a meraniu sú spravidla náročné a časovo náročné. Toto testovacie zariadenie je tu na to, aby vám zachránilo deň pomocou veľmi šikovného dizajnu založeného na mikrokontroléri. Najlepšie na tom je, že je dodávaný vo forme súpravy, takže si ho môžete postaviť sami!

Po dokončení automaticky zistíme a identifikujeme pinouty pre tranzistory NPN a PNP, FET, diódy, duálne diódy, tyristory a SCR.

Odpory až do 50 MΩ je možné merať s maximálnym rozlíšením 0,01Ω. Tri testovacie body umožňujú jednoduché testovanie potenciometrov.

Kapacitu 25pF-100mF je možné merať s rozlíšením 1pF. Ekvivalentný sériový odpor (ESR) sa meria pre kondenzátory nad 90 nF.

Merania tranzistora s bipolárnou križovatkou zahŕňajú faktor zosilnenia prúdu kolektor-emitor, prahové napätie báza-emitor, zvodový prúd kolektora-emitora, prahové napätie základne-emitora a vysoký prúdový zisk. Darlingtonove tranzistory sú identifikované. Zistené sú ochranné diódy pre výkonové tranzistory a FET.

Merania parametrov FET zahŕňajú prahové napätie zdroja brány, odpor odtokového zdroja a kapacitu zdroja brány.

Pridané vlastnosti:

Meranie frekvencie 1Hz-1MHz

Periodické meranie až do 25kHz

Meranie jednosmerného napätia do 50V

Generátor frekvencie obdĺžnikových vĺn na rôznych frekvenciách

10bitový PWM generátor (1% - 99%)

Čítačka digitálneho teplomera (DS1820)

Čítačka teploty / vlhkosti (DHT11)

Dekodér protokolu IR snímača (uPD6121 a TC9012)

IR kodér

Technické údaje:

Procesor: vstavaný ATMEAG328P (28 kolíkový DIP)

Farebný displej: TFT s rozlíšením 160 x 128 pixelov a 16-bitovou farebnou hĺbkou

Vstup užívateľa: Rotačný kodér s tlačidlom

Vstupný výkon: 6,8-12 VDC na valcovom konektore ALEBO 9 V batérii

Aktuálna spotreba: Približne 30mA

Krok 5: Zariadenie na testovanie elektronických súčiastok - kusovník

Začnite stavať súpravu vybalením komponentov z malého zásobníka a starostlivým zoznámením sa s každým komponentom.

Existuje 24 axiálnych odporov s 12 rôznymi hodnotami. Všetky vyzerajú veľmi podobne. Odporúčame vám, aby ste si teraz niekoľko minút vzhliadli a starostlivo si poznačili ich hodnoty na papierovú pásku pripevnenú k odporom. Rezistory nie sú zameniteľné. Ak nie je každý odpor umiestnený na správnom mieste na doske plošných spojov, testovacie zariadenie nebude fungovať.

Táto kalkulačka odporu kódu je veľmi užitočná. Nezabudnite prepnúť na kartu „5 prúžkov“. Ak dve sady farebných pruhov vyzerajú veľmi podobne, môže byť potrebný určitý „proces eliminácie“.

Krok 6: Zariadenie na testovanie elektronických súčiastok - potlačenie prechodného napätia

Súprava testerov komponentov obsahuje tri malé súčiastky na povrchovú montáž-kondenzátor 100nF veľkosti 0805, diódu P6KE6V8 s veľkosťou 1812 a diódové pole SVR05-4 veľkosti SOT23. Ide o úplne voliteľné komponenty na podporu potlačenia prechodného napätia (TVS). Tester bude fungovať bez nich, takže pokiaľ nemáte skúsenosti s mikroskopom a SMT, dôrazne odporúčame začať tým, že tieto súčasti vyhodíte.

AK NEINŠTALUJETE SMT SÚČASTI:

Účelom ochranného obvodu TVS je zvýšiť pravdepodobnosť, že vstupné kolíky mikrokontroléra prežijú vybíjací prúd, keď je k testovacím vstupom pripojený nabitý kondenzátor. Aj keď je nainštalovaný obvod TVS, ochrana nie je zaručená. Preto je veľmi dôležité, aby boli kondenzátory pred meraním príslušným testovacím zariadením vždy vybité.

AK INŠTALUJETE SMT SÚČASTI:

Tri súčiastky SMT by mali byť najskôr spájkované. Kondenzátor a jedna dióda nie sú polarizované a môžu byť spájkované v oboch smeroch. 6-kolíkové diódové pole má však značky polarity, ktoré by mali byť zarovnané s rozmermi na silkscreenu plošných spojov.

Krok 7: Zariadenie na testovanie elektronických súčiastok - malé súčiastky

Začnite spájkovaním 24 odporov. Zaistite, aby boli správne identifikované podľa svojich farebných pásov. Buďte veľmi opatrní, aby ste na PCB umiestnili správne hodnoty do správnych polôh. Rezistory nie sú polarizované a môžu byť vložené v oboch smeroch.

Po spájkovaní súčiastky priechodného otvoru by mal byť kábel opatrne pricvaknutý zozadu veľmi blízko povrchu PCB. Pri strihaní drôtov vždy používajte ochranné okuliare.

Potom vložte 9 keramických kondenzátorov tak, aby zodpovedali hodnotám vytlačeným na kondenzátoroch so značkami na doske plošných spojov. Tieto kondenzátory nie sú polarizované a môžu byť vložené v oboch smeroch.

Dva elektrolytické kondenzátory vyzerajú ako čierne sudy. Majú rovnakú hodnotu, ale ich vodiče sú polarizované. Jedna strana čiapky má biely pásik. Toto je negatívna stránka. Druhý vodič je kladná strana a mal by byť zarovnaný s označením „+“na doske plošných spojov.

Červená LED dióda je polarizovaná. Dlhší vodič drôtu by mal byť zasunutý do štvorcového otvoru kovovej podložky.

Päť zariadení TO-92 má v priereze polkruhový tvar. Priraďte orientáciu tohto tvaru k obrysu vyznačenému na doske plošných spojov. Všimnite si toho, že v obaloch TO-92 sú štyri úplne odlišné typy zariadení, preto čísla uvedené na obaloch zhodujte s označeniami na doske plošných spojov.

Nakoniec kryštál 8 MHz nie je polarizovaný.

Krok 8: Zariadenie na testovanie elektronických súčiastok - väčšie súčiastky

Ďalej vložte a spájkujte väčšie súčiastky. Toto je dosť samozrejmé, ale uvádzame niekoľko tipov:

Tri modré skrutkové svorky by mali byť orientované tak, aby bočné porty smerovali k okraju dosky plošných spojov na vkladanie vodičov.

Rameno zásuvky ZIF (nulová vložná sila) by malo byť počas spájkovania ponechané v polohe NAHOR.

Zásuvka DIP28 by mala byť spájkovaná bez vloženého čipu. Zarovnajte značku polkruhu na doske plošných spojov na podobne tvarované do jedného okraja objímky. Akonáhle sa spájkovanie ochladí na objímke, čip možno vložiť podľa rovnakého polkruhového označenia pin-one.

8 -pinová zásuvka displeja sa spájkuje s hlavnou doskou plošných spojov. 8 -pinový konektor samec je spájkovaný so zadnou stranou TFT displeja na párovanie so zásuvkou.

Po vložení modulu displeja sa na stabilizáciu modulu displeja používajú dve mosadzné podpery a štyri skrutky.

Štyri mosadzné podpery a štyri skrutky slúžia na vytvorenie pätiek na zadnej strane hlavnej dosky plošných spojov. Tieto pätky zabraňujú poškriabaniu vodičov spájkovaných súčiastok na pracovnej ploche, pretože môžu byť dosť ostré.

9V káblové spony sú spájkované do otvorov označených 9V na ľavej strane dosky plošných spojov. Červený vodič prechádza do svorky „+“.

Krok 9: Použitie zariadenia na testovanie elektronických súčiastok

Akonáhle je zariadenie na testovanie súčastí napájané, môže byť zapnuté stlačením otočného snímača nadol (v snímači je integrované tlačidlo). Existuje proces kalibrácie, ktorý je možné vykonať skrátením troch testovacích bodov dohromady. Kalibráciu môžete zatiaľ voliteľne preskočiť a v nasledujúcom kroku môžete vyskúšať niektoré komponenty na testovanie.

Veľmi podrobný dokument s názvom TransistorTester s mikrokontrolérom AVR a ešte trochu viac je často aktualizovaný a je k dispozícii online. Tento dokument sa zaoberá návrhom, používaním a teóriou prevádzky rôznych inkarnácií týchto nástrojov. Určite si to overte.

Táto stránka má k dispozícii celý rad súvisiacich zdrojov v rôznych jazykoch.

Krok 10: Desať hodín online kurzu „Moderná elektronika“

Všetko, čo budete potrebovať pre online video kurz PyroElectro Modern Electronics, je súčasťou súpravy HackerBox Modern and Analog Electronics Kit.

Pri skúmaní lekcií o odpore, kondenzátoroch, induktoroch, diódach a tranzistoroch si dajte chvíľu na testovanie skúmaného komponentu pomocou zariadenia na testovanie elektronických súčiastok.

Keď sa naučíte viac o tom, ako každý komponent funguje v obvode, možno budete chcieť prejsť na veľký dokument pre zariadenie na testovanie elektronických súčiastok a prečítať si teóriu prevádzky, aby ste zistili, ako je tester schopný interogovať testované zariadenie pomocou jednoduchého Mikrokontrolér AVR. Mnohé z techník sú veľmi múdre a ukazujú užitočné prístupy pre vašu budúcu dizajnovú alebo testovaciu prácu.

Lekcia 9 o časovači 555 je skvelou príležitosťou na hranie s funkciou merania frekvencie zariadenia na testovanie elektronických súčiastok.

Veľký rešpekt k práci, ktorú PyroElectro vykonal na týchto lekciách.

Krok 11: Desať online lekcií „Analógovej elektroniky“

Všetko, čo budete potrebovať pre online video kurz PyroElectro Analog Electronics, je súčasťou súpravy HackerBox Modern and Analog Electronics Kit.

Upozorňujeme, že 3,5 mm zvukový prepojovací kábel je možné skrátiť na polovicu a vytvoriť tak dve sady „sond“na použitie s osciloskopom zvukovej karty, o ktorom sa hovorí v tomto kurze. Odizolované vodiče by mali byť pocínované spájkou, aby sa s nimi dalo ľahko manipulovať bez rozstrapkávania.

Aj keď sa predpokladá, že presné obvody uvedené v kurze sú bezpečné, stojí za zmienku, že vstupy zvukovej karty vo vašom počítači sú navrhnuté iba na zvládnutie rozsahu približne -0,8 V až +0,8 V. Pri riešení väčších rozsahov napätia bude potrebné signál zmenšiť, aby nedošlo k preťaženiu vstupov zvukovej karty. Tu je niekoľko vynikajúcich poznámok od spoločnosti Make a tiež od spoločnosti Daqarta.

Ak plánujete rozsiahle experimenty s osciloskopmi zvukových kariet a chcete mať ďalšie poistenie proti poškodeniu zvukovej karty, možno by ste si chceli zaobstarať lacnú zvukovú kartu USB na zvýšenie elektrickej izolácie.

Konkrétny softvér osciloskopu navrhnutý v kurze je špeciálne pre použitie s Windows. Pre Linux existuje podobný program s názvom xoscope. Pre používateľov OSX existujú online rôzne poznámky o použití Audacity ako osciloskopu zvukovej karty. Tí, ktorí pracujú s MATLAB alebo GNU Octave, pozrite sa na funkciu audiorecorder ()!

Veľký rešpekt k práci, ktorú PyroElectro vykonal na týchto lekciách.

Krok 12: Hacknite planétu

Ďakujeme, že ste sa pripojili k našim dobrodružstvám v oblasti moderného testovania a merania analógovej elektroniky. Ak sa vám tento návod páčil a chceli by ste, aby sa nám krabica s elektronickými projektmi doručovala každý mesiac priamo do vašej poštovej schránky, pripojte sa k nám REGISTRÁCIOU TU.

Oslovte a podeľte sa o svoj úspech v nižšie uvedených komentároch a/alebo na facebookovej stránke HackerBoxes. Ak máte akékoľvek otázky alebo potrebujete s čímkoľvek pomôcť, určite nám dajte vedieť. Ďakujeme, že ste súčasťou HackerBoxes. Nechajte si svoje návrhy a spätnú väzbu aj naďalej. HackerBoxes sú VAŠE škatule. Urobme niečo skvelé!