Kit de osciloscópio DIY - Guia de montagem e solução de problemas: 10 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Eu preciso muitas vezes, ao projetar algum dispositivo eletrônico, um osciloscópio para observar a presença e a forma dos sinais elétricos. Até agora, usei um antigo osciloscópio CRT analógico de canal único soviético (ano de 1988). Ainda é funcional e normalmente é bom o suficiente para os fins utilizados, mas é muito pesado e não é confortável para alguns trabalhos fora de casa. Para a sua substituição, procurava uma alternativa barata e minúscula. Uma possibilidade era projetar um osciloscópio baseado em Arduino, mas ele tinha poucas desvantagens - sua largura de banda analógica é bastante baixa e sempre, quando fazer algum projeto DIY parece o principal problema - onde embalar todas essas peças eletrônicas ou como encontrar um invólucro bonito. Não possuo impressora 3D e para mim a única possibilidade é usar estojos padrão disponíveis no mercado, o que nem sempre é a solução mais bonita. Para evitar esses problemas, decidi comprar um kit DIY Oscilloscope. Após algumas pesquisas, decidi que seria o JYETech DSO150 Shell. É muito pequeno, bastante poderoso (baseado no microcontrolador ARM Cortex de 32 bits STM32F103C8 - site muito útil para este chip: stm32duino), posso colocá-lo no bolso e carregá-lo para qualquer lugar. O kit pode ser adquirido por ~ 30 dólares em banggood, ebay ou aliexpress.

Este manual informa como montar o kit da maneira certa, o que você não deve fazer e como se livrar dos problemas que você pode criar. Vou descrever toda a minha experiência de montagem de forma cronológica.

Etapa 1: O que há dentro

Encomendei o kit e após a espera normal de cerca de um mês o kit finalmente chegou. Estava bem embalado. Ele continha dois PCBs com todos os dispositivos SMD soldados. (Ao solicitar esse kit, tenha cuidado - há uma versão do kit em que os dispositivos SMD não são soldados, e se você não tem experiência na soldagem de tais dispositivos - pode ser um grande desafio para você - é melhor pedir um kit com soldadas). A qualidade das placas de circuito impresso é boa - todos os dispositivos etiquetados e fáceis de soldar. Um dos PCBs é o principal - o digital com o microcontrolador. Lá também conectamos um LCD TFT colorido de 2,4 ; o outro é o analógico - ele contém o circuito de entrada analógica. Há também uma bela caixa de plástico, cabo curto de sonda e guia de montagem.

Meu conselho - antes de iniciar a montagem - leia o manual. Eu não fiz isso e entrei em apuros.

Etapa 2: vamos começar …

Como primeiro passo é recomendado testar a placa digital. Inseri os 4 interruptores sem soldar. Encontrei um adaptador 12V AC / DC com o soquete DC adequado e usei-o para testar a placa. Grande erro! NÃO FAÇA ISSO! No manual está escrito que a tensão máxima de alimentação deve ser 9V! Vi que o regulador linear usado era o AMS1117, que deve sobreviver a 15V e fiquei tranquilo. OK. No primeiro teste não falhou. Veja o filme.

Etapa 3: Soldando …

Como primeiro eu soldou o conector do sinal de teste. Deve ser dobrado primeiro. Siga o conector da bateria e o botão liga / desliga. Depois disso, vem um cabeçalho de 4 pinos (J2) para o codificador rotativo. Com isso a soldagem da placa principal terminou.

Etapa 4: Estou em apuros

Há um resistor de 0 Ohm na placa de circuito impresso, que serve de ponte para o interruptor de alimentação. Para tornar o interruptor de alimentação funcional, este resistor (R30) deve ser removido. Fácil feito! Novo teste… Forneci novamente a placa principal (12V) e liguei usando a chave liga / desliga. A tela permaneceu branca. (veja o vídeo). Poucas tentativas subsequentes não mudaram a situação. De repente, uma pequena fumaça começou a sair do chip regulador AMS1117 e o pacote explodiu. Eu tirei a solda e coloquei um novo (eu tinha poucos no meu armazenamento pessoal disponível). Liguei novamente a placa - novamente a tela branca - sem inicializar. Depois de 20 segundos novamente veio a fumaça azul do chip regulador e queimou novamente. Eu o removi do quadro. Usando um ohmímetro, medi a resistência entre a linha de alimentação conectada à saída do chip AMS1117 e o aterramento. Era zero Ohm. Algo deu absolutamente errado aqui. O conselho estava morto. Decidi descobrir onde está o problema. Existem dois chips na placa - o STM32F103C8 e alguns chips de memória serial. Um deles estava falhando. Para verificar qual método usei incomum. Eu apliquei 3,3 V (qual deveria ser a saída normal do chip regulador AMS1117) na linha de alimentação usando uma fonte de alimentação forte. Após alguns segundos, o chip STM32F103C8 ficou extremamente quente. Foi esse o problema. Teve que ser retirado do PCB. Foi uma tarefa muito difícil porque eu não podia usar a pistola de ar quente - desoldaria todos os dispositivos ao redor. Então, tive a ideia de dessoldar o chip pelo seu próprio calor - forneci a placa novamente e depois de um minuto o chip estava tão quente que a solda começou a derreter. Depois disso, removi-o com um pequeno chute na parte inferior da placa. O chip simplesmente caiu. Usando o pavio de dessoldagem, limpei as trilhas de solda do chip.

Decidi tentar consertar a placa. Depois de remover o chip defeituoso, a tela LCD foi novamente iluminada de branco.

Eu encomendei alguns chips STM32F103C8 do formulário aliexpress. (4 fichas custavam cerca de 3 dólares) e, após algumas semanas de espera, eles chegaram. Soldei um deles na placa.

Agora - tem que ser programado para recuperar a funcionalidade. Se todas as tarefas forem realizadas corretamente - tudo deve ficar bem novamente. Também existe a possibilidade de que a tela LCD seja danificada. Para isso também existe uma solução disponível - você pode comprar um no AliExpress. É um LCD TFT de 37 pinos colorido padrão de 2,4 usando o controlador ILI9341. Verifique também a ordem dos pinos.

Como programar o chip STM32F103C8 é descrito na próxima etapa.

Etapa 5: Programação

O processo de programação do chip ARM está escrito no documento anexo.

Sob este link, você pode baixar a última ferramenta de flashing do site STM.

Você pode ver minha configuração na foto. Anexei também o arquivo hexadecimal, que usei. Para a última versão, você pode visitar o site da JYETech. Para a comunicação USB para serial, usei um conversor baseado em PL2303. FT323RL também funcionará. CH340g também. Antes de programar a placa alguns resistores devem ser dessoldados da placa. (veja o documento). Não se esqueça de soldá-los novamente quando tudo estiver pronto. Tive sorte e tudo deu certo novamente. Continuei com a soldagem da placa analógica.

Etapa 6: Soldar novamente

Primeiro devem ser soldados os resistores. Usei um ohmímetro para verificar seu valor em vez de usar o código de cores. Em cada peça soldada, coloco uma marca no manual para saber onde estou.

Depois disso, soldei os capacitores de cerâmica, os capacitores de compensação, a chave de funções, os capacitores de eletrólito, o conector BNC, o conector do pino.

Etapa 7: o codificador rotativo

Deve ser soldado em uma pequena placa. Tenha muito cuidado para soldá-lo no lado correto da placa de circuito impresso - caso contrário, o osciloscópio falhará.

Etapa 8: montagem

Agora estamos prontos para a montagem.

Primeiro coloque o LCD no local dedicado. Eu removi o fólio de proteção antes disso. Sob o escopo, coloquei algumas camadas de papel de cozinha macio. Dobre suavemente o cabo plano de conexão do LCD e coloque a placa principal sobre ele. Insira o codificador rotativo no conector do cabeçalho e fixe-o usando dois dos parafusos curtos

Etapa 9: Ajuste

Agora a placa analógica deve ser inserida conforme mostrado na imagem. Desta forma, algumas tensões analógicas devem ser verificadas por voltímetro. Esteja ciente de que alguns deles dependem da tensão de alimentação (eu descobri isso). As tensões escritas na tabela no passo 4 do manual são medidas na tensão de alimentação 9.2V. Depois disso, algumas distorções do sinal (veja a imagem acima) podem ser corrigidas sintonizando os capacitores de compensação. Veja o procedimento no manual … e no filme anexo.

Etapa 10: Montagem e testes finais

Agora a placa analógica está fixada na tampa inferior. Ambas as placas são unidas por sua interface de conector de pino comum. Em primeiro lugar, o terminal de teste deve ser inserido. A moldura da tampa superior é colocada. Esteja ciente de que se você não orientar corretamente, você não conseguirá fechar a caixa (veja a figura acima para a orientação correta). A caixa é fechada e depois fixada por 4 parafusos. Como etapa final, o botão de plástico deve ser colocado sobre o eixo do codificador rotativo.

Agora o osciloscópio está pronto para uso. Possui gerador de sinal de teste interno e este sinal pode ser utilizado para alguns ajustes e aprendizado. A funcionalidade dos diferentes botões é descrita no manual. O breve vídeo mostra algumas das funções. Um deles mostra muitos parâmetros de sinal em tempo real, o que pode ser muito útil em alguns casos.

Obrigado pela atenção e boa sorte jogando. Divirta-se com este pequeno brinquedo - brinquedo para adultos e jovens fanáticos por eletrônicos,