HackerBoxes 0018: Circuito Circo: 12 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Circuit Circus: Este mês, os HackerBox Hackers estão trabalhando com circuitos eletrônicos analógicos e também com técnicas de teste e medição de circuitos.

Este Instructable contém informações para trabalhar com HackerBoxes # 0018. Se você gostaria de receber uma caixa como esta diretamente em sua caixa de correio a cada mês, agora é a hora de se inscrever no HackerBoxes.com e entrar na revolução!

Tópicos e objetivos de aprendizagem para este HackerBox:

• Construir um dispositivo de teste de componente baseado em microprocessador
• Aperfeiçoar habilidades de montagem e soldagem de PCB
• Compreender o uso de vários componentes eletrônicos em circuitos
• Revise as técnicas de teste e medição para esses componentes
• Complete um curso de dez aulas de Eletrônica Moderna
• Conclua um curso de dez aulas de Eletrônica Analógica
• Explore as aplicações e limitações dos osciloscópios da placa de som
• Técnicas de exercícios para prototipar circuitos na placa de ensaio

HackerBoxes é o serviço de caixa de assinatura mensal para eletrônicos DIY e tecnologia de computador. Somos amadores, criadores e experimentadores. E nós somos os sonhadores dos sonhos.

Etapa 1: HackerBoxes 0018: conteúdo da caixa

• HackerBoxes # 0018 Cartão de Referência Coletável
• Dispositivo de teste de componente eletrônico (kit de solda)
• Kit Eletrônico Moderno e Analógico
• Kit de jumper de fio de 140 peças
• Placa de ensaio sem solda de 830 pontos
• Módulo Breakout de áudio de 3,5 mm
• Patch Cable de áudio de 3,5 mm
• Dois clipes de bateria 9V
• Remendo para passar a ferro exclusivo "Elite Technology"
• Decalque Quad HackerBoxes exclusivo

Algumas outras coisas que serão úteis:

• Ferro de soldar, solda e ferramentas básicas de solda
• Duas baterias 9V
• Computador com placa de som
• (opcional) Placa de som USB **
• (opcional) Multímetro Digital

Mais importante ainda, você precisará de um senso de aventura, espírito faça-você-mesmo e curiosidade de hacker. Eletrônica Hardcore DIY não é o hobby mais fácil, mas quando você persiste e aproveita a aventura, uma grande satisfação pode ser derivada de perseverar e fazer seus projetos funcionarem. Dê cada passo devagar, preste atenção aos detalhes e não hesite em pedir ajuda.

** Nota da placa de som: a etapa 11 discute opcionalmente o uso de uma placa de som USB. Aconteceu que havia várias delas disponíveis como excedentes no HQ dos HackerBoxes. Nós os jogamos GRATUITAMENTE como um presente de bônus em um número limitado de HackerBoxes RANDOM # 0018. Se você não recebeu um, observe novamente que eles foram distribuídos aleatoriamente de graça (sem afetar o orçamento da caixa). Eles não estão incluídos na lista de conteúdo acima e, portanto, não podem ser considerados um "item ausente". Se você realmente gostaria de um, eles estão disponíveis para compra aqui. Obrigado pela compreensão.

Etapa 2: autômatos, pinguins e palhaços

O Decalque Quad HackerBoxes Exclusivo foi projetado para ser separado em quatro decalques em miniatura, cada um com tamanho perfeito para gabinetes de projetos, dispositivos móveis, laptops ou caixas de ferramentas.

O símbolo do planador é apresentado em um dos decalques em miniatura. É um padrão de cinco pontos dispostos em uma grade. Esse padrão específico se espalha pelo tabuleiro no Jogo da Vida de Conway (um conhecido autômato celular). O planador foi proposto como um emblema para representar a subcultura hacker, uma vez que o Game of Life atrai hackers e o conceito de planador nasceu quase ao mesmo tempo que a Internet e o Unix. A entrada da Wikipedia explica que este emblema está em uso em vários lugares dentro da subcultura, mas não é universalmente apreciado. Se você não gosta, hackear. De qualquer forma, sugerimos que você obtenha um programa ou aplicativo "Jogo da Vida de Conway" e brinque com ele. Uma vida!

O que há com o palhaço? A arte do palhaço e o tema "Circuit Circus" são alusões ao icônico Circus Circus Hotel and Casino em Las Vegas. Talvez nós o veremos em Las Vegas neste verão para o DEFCON25?

Etapa 3: Kit de eletrônicos modernos e analógicos

O HackerBoxes Modern and Analog Electronics Kit contém mais de 80 componentes eletrônicos. Muitos deles podem ser úteis durante a experiência com o Dispositivo de teste de componente eletrônico.

Esses componentes, juntamente com outros conteúdos do HackerBox # 0018, compreendem tudo o que é necessário para realizar todos os experimentos nos cursos on-line Eletrônica Moderna e Eletrônica Analógica apresentados posteriormente neste Instrutível.

Etapa 4: Dispositivo de teste de componente eletrônico - Introdução

Todos nós conhecemos o desafio irritante de identificar os parâmetros exatos de um componente na velha caixa de sucata. As abordagens convencionais de identificação e medição são geralmente difíceis e demoradas. Este dispositivo de teste está aqui para salvar o dia usando um design baseado em microcontrolador muito inteligente. E o melhor de tudo, é fornecido em forma de kit para que você mesmo possa construí-lo!

Depois de concluído, detectaremos e identificaremos automaticamente as pinagens para transistores NPN e PNP, FETs, diodos, diodos duplos, tiristores e SCRs.

Resistências de até 50MΩ podem ser medidas com resolução máxima de 0,01Ω. Três pontos de teste permitem o teste simples de potenciômetros.

Capacitância de 25pF-100mF pode ser medida com uma resolução de 1pF. A resistência em série equivalente (ESR) é medida para capacitores acima de 90nF.

As medições do transistor de junção bipolar incluem o fator de amplificação da corrente do coletor-emissor, a tensão de limiar do emissor-base, a corrente de fuga do coletor-emissor, a tensão do limiar do emissor-base e o alto ganho de corrente. Os transistores Darlington são identificados. Diodos de proteção para transistores de potência e FETs são detectados.

As medições dos parâmetros FET incluem tensão de limite porta-fonte, resistência dreno-fonte e capacitância porta-fonte.

Características adicionais:

Medição de frequência 1Hz-1MHz

Medição de período de até 25kHz

Medição de tensão DC até 50V

Gerador de frequência de onda quadrada em várias frequências

Gerador PWM de 10 bits (1% - 99%)

Leitor de termômetro digital (DS1820)

Leitor de temperatura / umidade (DHT11)

Decodificador de protocolo do sensor IR (uPD6121 e TC9012)

Codificador de infravermelho

Especificações:

Processador: Socketed ATMEAG328P (28 pinos DIP)

Display colorido: TFT com 160x128 pixels e profundidade de cor de 16 bits

Entrada do usuário: Codificador giratório com botão de pressão

Alimentação de entrada: 6,8-12VDC no conector do cilindro OU bateria de 9V

Consumo Atual: Aproximadamente 30mA

Etapa 5: Dispositivo de teste de componente eletrônico - Lista de materiais

Comece a construir o kit desembalando os componentes em uma pequena bandeja e familiarizando-se cuidadosamente com cada componente.

Existem 24 resistores de condutor axial com 12 valores diferentes. Todos eles são muito semelhantes. Sugerimos que você reserve alguns minutos agora para olhar para cima e anotar cuidadosamente seus valores na fita de papel fixada nos resistores. Os resistores não são intercambiáveis. Se cada resistor não for colocado em seu local adequado no PCB, o dispositivo de teste não funcionará.

Esta calculadora de código de resistor é muito útil. Certifique-se de alternar para a guia "5 stripe". Algum "processo de eliminação" pode ser necessário quando dois conjuntos de listras coloridas são muito semelhantes.

Etapa 6: Dispositivo de Teste de Componente Eletrônico - Supressão de Tensão Transiente

O kit de testador de componentes inclui três componentes minúsculos de montagem em superfície - um capacitor de 100nF de tamanho 0805, um Diodo P6KE6V8 de 1812 e um array de diodos SVR05-4 de tamanho SOT23. Esses são componentes totalmente opcionais para oferecer suporte à Supressão de Tensão Transiente (TVS). O testador funcionará bem sem eles, portanto, a menos que você tenha um microscópio e experiência em SMT, sugerimos fortemente que comece jogando esses componentes fora.

SE NÃO INSTALAR PEÇAS SMT:

O objetivo do circuito de proteção TVS é melhorar a probabilidade de os pinos de entrada do microcontrolador sobreviverem à corrente de descarga quando um capacitor carregado for conectado às entradas de teste. Mesmo com o circuito TVS instalado, a proteção não é garantida. Portanto, é muito importante que os capacitores sempre sejam descarregados antes da medição com o dispositivo de teste competente.

SE VOCÊ ESTIVER INSTALANDO PEÇAS SMT:

Os três componentes SMT devem ser soldados primeiro. O capacitor e o diodo único não são polarizados e podem ser soldados em qualquer direção. O conjunto de diodos de 6 pinos, entretanto, tem marcações de polaridade que devem estar alinhadas com as marcas na tela do PCB.

Etapa 7: Dispositivo de teste de componente eletrônico - componentes pequenos

Comece soldando os 24 resistores. Certifique-se de que eles foram identificados corretamente por suas faixas coloridas. Tenha muito cuidado para colocar os valores corretos nas posições corretas no PCB. Os resistores não são polarizados e podem ser inseridos em qualquer direção.

Depois que um componente através do orifício é soldado, o cabo deve ser cuidadosamente cortado na parte traseira, bem próximo à superfície do PCB. Sempre use óculos de segurança ao cortar fios.

Em seguida, insira os 9 capacitores de cerâmica, certificando-se de combinar os valores impressos nos capacitores com as marcações do PCB. Esses capacitores não são polarizados e podem ser inseridos em qualquer direção.

Os dois capacitores eletrolíticos parecem barris pretos. Eles têm o mesmo valor, mas seus terminais são polarizados. Um dos lados da tampa apresenta uma faixa branca. Este é o lado negativo. O outro cabo é o lado positivo e deve estar alinhado com a marcação "+" no PCB.

O LED vermelho está polarizado. O fio mais longo deve ser inserido no orifício quadrado da almofada de metal.

Os cinco dispositivos TO-92 são semicirculares na seção transversal. Combine a orientação desta forma com o contorno marcado no PCB. Observe que há quatro tipos de dispositivos completamente diferentes nos pacotes do TO-92, portanto, certifique-se de combinar os números impressos nos pacotes com as designações no PCB.

Finalmente, o Cristal de 8 MHz não é polarizado.

Etapa 8: Dispositivo de teste de componente eletrônico - componentes maiores

Em seguida, insira e solde os componentes maiores. Eles são bastante autoexplicativos, mas aqui estão algumas dicas:

Cada um dos três terminais de parafuso azuis deve ser orientado de forma que as portas laterais fiquem voltadas para a borda do PCB para inserir os condutores.

O braço do soquete ZIF (força de inserção zero) deve ser deixado na posição UP durante a soldagem.

O soquete DIP28 deve ser soldado sem o chip inserido. Alinhe a marca de semicírculo no PCB com forma semelhante formada em uma das bordas do soquete. Assim que a solda esfriar no soquete, o chip pode ser inserido de acordo com a mesma marcação semicircular pino um.

O soquete de vídeo de 8 pinos é soldado ao PCB principal. O conector macho de 8 pinos é soldado à parte traseira do display TFT para acoplar ao soquete.

Dois espaçadores de latão e quatro parafusos são usados para estabilizar o módulo de exibição depois de inserido.

Quatro espaçadores de latão e quatro parafusos são usados para formar os pés na parte traseira do PCB principal. Esses pés evitam que os fios cortados dos componentes soldados arranhem a mesa, pois podem ser bastante afiados.

Os cabos do clipe da bateria de 9 V são soldados nos orifícios marcados com 9 V no lado esquerdo do PCB. O fio vermelho vai para o terminal "+".

Etapa 9: Usando o Dispositivo de Teste de Componente Eletrônico

Uma vez que a alimentação é aplicada ao dispositivo de teste de componente, ele pode ser ligado pressionando o codificador giratório para baixo (há um botão integrado ao codificador). Existe um processo de calibração que pode ser executado encurtando os três pontos de teste juntos. Você pode opcionalmente pular a calibração por enquanto e começar a experimentar alguns componentes para testar na próxima etapa.

Um documento altamente detalhado intitulado TransistorTester com microcontrolador AVR e um pouco mais é atualizado com frequência e está disponível online. Este documento cobre o design, uso e teoria de operação para as várias encarnações desses instrumentos. Definitivamente verifique.

Esta página possui uma grande variedade de recursos relacionados em diferentes idiomas.

Etapa 10: dez lições online, curso de "eletrônica moderna"

Tudo o que você precisa para o curso de vídeo online PyroElectro Modern Electronics está incluído no kit HackerBox Modern and Analog Electronics Kit.

Enquanto explora as lições sobre resistores, capacitores, indutores, diodos e transistores, tire um segundo para testar o componente sob investigação usando o Dispositivo de Teste de Componente Eletrônico.

Depois de aprender mais sobre como cada componente funciona em um circuito, você pode querer ir para o grande documento do Dispositivo de Teste de Componente Eletrônico e revisar a teoria de operação para descobrir como o testador é capaz de interrogar o dispositivo em teste usando um simples Microcontrolador AVR. Muitas das técnicas são muito inteligentes e demonstram abordagens úteis para seu projeto futuro ou trabalho de teste.

A lição 9 sobre o 555 Timer é uma grande oportunidade para brincar com a função de medição de frequência do Dispositivo de Teste de Componente Eletrônico.

Muito respeito pelo trabalho realizado pela PyroElectro nessas aulas.

Etapa 11: Dez lições on-line do curso "Eletrônica analógica"

Tudo o que você precisa para o curso de vídeo online PyroElectro Analog Electronics está incluído no kit HackerBox Modern and Analog Electronics.

Observe que o patch cable de áudio de 3,5 mm pode ser cortado ao meio para criar dois conjuntos de "pontas de prova" para uso com o osciloscópio da placa de som discutido neste curso. Os fios desencapados devem ser estanhados com solda para fácil manipulação sem desfiar.

Embora os circuitos exatos mostrados no curso sejam considerados seguros, é importante notar que as entradas da placa de som em seu computador são projetadas para lidar apenas com uma faixa de cerca de -0,8 V a + 0,8 V. Ao lidar com faixas de tensão maiores, o sinal precisará ser reduzido para não sobrecarregar as entradas da placa de som. Aqui estão algumas notas excelentes de Make e também de Daqarta.

Se você planeja fazer experiências amplas com osciloscópios de placa de som e deseja ter algum seguro extra contra danos à placa de som, convém adquirir uma placa de som USB barata para obter algum isolamento elétrico adicional.

O software de osciloscópio particular sugerido no curso é especificamente para uso com Windows. Para Linux, existe um programa semelhante chamado xoscope. Para usuários do OSX, existem várias notas online sobre o uso do Audacity como um osciloscópio da placa de som. Para aqueles que trabalham com MATLAB ou GNU Octave, dê uma olhada na função audiorecorder ()!

Muito respeito pelo trabalho realizado pela PyroElectro nessas aulas.

Etapa 12: hackear o planeta

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