Visualizador de sinais de bolso (osciloscópio de bolso): 10 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Olá pessoal, Todos nós estamos fazendo muitas coisas todos os dias. Para cada trabalho há onde precisa de algumas ferramentas. Isso é para fazer, medir, terminar etc. Portanto, para os trabalhadores eletrônicos, eles precisam de ferramentas como ferro de solda, multímetro, osciloscópio, etc. Nesta lista o osciloscópio é a principal ferramenta para ver o sinal e medir suas características. Mas o principal problema com o osciloscópio é que ele é pesado, complexo e caro. Então essa marca é um sonho para iniciantes em eletrônica. Então, com este projeto, eu mudo todo o conceito do osciloscópio e faço um menor que seja acessível para iniciantes. Isso significa que fiz um pequeno osciloscópio portátil de bolso chamado "Pocket Signal Visualizer". Ele tem um display TFT de 2,8 "para extrair o sinal na entrada e uma célula de íon de lítio para torná-lo portátil. É capaz de visualizar um sinal de amplitude de até 1 MHz e 10 V. Portanto, ele age como um pequeno versão do nosso osciloscópio profissional original. Este osciloscópio de bolso torna todas as pessoas acessíveis ao osciloscópio.

Como é ? Qual e sua OPINIAO ? Comente para mim.

Para mais detalhes sobre este projeto visite meu BLOG, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/pocket-signal-visualizer-diy-home-made.html

Este projeto foi iniciado a partir de um projeto semelhante no site fornecido denominado bobdavis321.blogspot.com

Suprimentos

• Microcontrolador ATMega 328
• Chip ADC TLC5510
• Visor TFT de 2,8"
• Célula de íon-lítio
• ICs fornecidos no diagrama de circuito
• Capacitores, resistores, diodos, etc. fornecidos no diagrama de circuito
• Fio de solda revestido de cobre
• Pequenos fios de cobre esmaltados
• Push butt switches etc.

Para uma lista detalhada dos componentes, observe o diagrama do circuito. As imagens são fornecidas na próxima etapa.

Etapa 1: Ferramentas essenciais

Aqui, o projeto se concentrou principalmente no lado eletrônico. Portanto, as ferramentas utilizadas principalmente são as ferramentas eletrônicas. As ferramentas utilizadas por mim são fornecidas a seguir. Você escolhe suas ferramentas favoritas.

Ferro de microssolda, estação de desoldagem SMD, multímetros, osciloscópio, pinças, chaves de fenda, alicates, serra, limas, perfurador de mão, etc.

As imagens das ferramentas são fornecidas acima.

Etapa 2: Plano completo

Meu plano é fazer um osciloscópio de bolso portátil, capaz de exibir todos os tipos de ondas. Primeiro preparo o PCB e depois o coloco em um gabinete. Para a caixa eu uso uma pequena caixa de maquiagem dobrável. A propriedade dobrável aumenta a flexibilidade deste dispositivo. O display está na primeira parte e as chaves de controle e placa na próxima metade. O PCB é dividido em duas partes como o PCB da extremidade da folha e o PCB principal. O osciloscópio é dobrável, então eu uso uma chave liga / desliga automática para ele. LIGA quando abre e automaticamente DESLIGA quando fecha. A célula de íon-lítio é colocada abaixo dos PCBs. Este é o meu plano. Então, primeiro faço os dois PCBs. Todos os componentes usados são as variantes SMD. Reduz drasticamente o tamanho do PCB.

Etapa 3: Diagrama de Circuito

O diagrama completo do circuito é fornecido acima. É dividido em dois circuitos separados como extremidade frontal e placa de circuito impresso principal. Os circuitos são complexos porque contêm muitos ICs e outros componentes passivos. Na extremidade frontal, os componentes principais são o sistema atenuador de entrada, o multiplexador de seleção de entrada e o buffer de entrada. O atenuador de entrada é usado para converter diferentes tensões de entrada em uma tensão de saída desejada para o osciloscópio, ele cria este osciloscópio capaz de trabalhar em uma ampla faixa de tensões de entrada. É feito usando um divisor de potencial resistivo e um capacitor é conectado em paralelo a cada resistor para aumentar a resposta em frequência (atenuador compensado). O multiplexador de seleção de entrada funciona como uma chave rotativa para selecionar uma entrada de uma entrada diferente do atenuador, mas aqui a entrada do multiplexador é selecionada por dados digitais do processador principal. O buffer é usado para aumentar a potência do sinal de entrada. Ele é projetado usando um amplificador operacional na configuração do seguidor de tensão. Reduz o efeito de carregamento do sinal devido às partes restantes. Essas são as partes principais da extremidade da folhagem.

Para obter mais detalhes, visite meu BLOG, O PCB principal contém os outros sistemas de processamento digital. Ele contém principalmente um carregador de íon de lítio, circuito de proteção de íon de lítio, conversor boost de 5 V, gerador de tensão -ve, interface USB, ADC, relógio de alta frequência e o microcontrolador principal. O circuito do carregador de íon-lítio usado para carregar a célula de íon-lítio do telefone móvel antigo de maneira eficiente e inteligente. Ele usa TP 4056 IC para carregar a célula de 5 V da porta micro-USB. Ele foi explicado em detalhes em meu BLOG anterior, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-li-ion-cell-charger-using-tp4056.html. O próximo é o circuito de proteção de íons de lítio. Ele é usado para proteger a célula de curto-circuito, sobrecarga etc. Isso explica em um dos BLOG anteriores, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/intelligent-li-ion-cell-management.html. O próximo é o conversor boost de 5V. É utilizado para converter a tensão da célula de 3,7 V em 5 V para melhor funcionamento dos circuitos digitais. Os detalhes do circuito são explicados em meu BLOG anterior, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-tiny-5v-2a-boost-converter-simple.html. O gerador de tensão -ve é usado para gerar 3,3V -ve para o funcionamento do amplificador operacional. É gerado usando um circuito de bomba de carga. Ele é projetado usando um 555 IC. Ele é conectado como um oscilador para carregar e descarregar os capacitores no circuito da bomba de carga. É muito bom para aplicações de baixa corrente. A interface USB conecta o PC com nosso microcontrolador osciloscópio para modificações de firmware. Ele contém um único IC para este processo denominado CH340. O ADC é converter o sinal analógico de entrada para a forma digital adequada para o microcontrolador. O ADC IC usado aqui é o TLC5510. É um ADC do tipo semi-flash de alta velocidade. É capaz de trabalhar em altas taxas de amostragem. O circuito de relógio de alta freqüência funciona na freqüência de 16 MHz. Ele fornece os sinais de clock necessários para o chip ADC. Ele foi projetado usando um IC NOT gate e o cristal de 16 MHZ e alguns componentes passivos. Explica detalhadamente no meu BLOG, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/simple-16-mhz-crystal-oscillator.html. O microcontrolador principal usado aqui é o microcontrolador AVR ATMega328. É o coração deste circuito. É capturar e armazenar os dados do ADC. Em seguida, ele conduz o display TFT para exibir o sinal de entrada. As chaves de controle de entrada também estão conectadas ao ATMega328. Esta é a configuração básica do hardware.

Para mais detalhes sobre o circuito e seu design, visite meu BLOG, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/pocket-signal-visualizer-diy-home-made.html

Etapa 4: Design de PCB

Aqui eu só uso componentes SMD para todo o circuito. Portanto, o design e o processo posterior são um pouco complexos. Aqui, o diagrama de circuito e o layout do PCB são criados usando a plataforma online EasyEDA. É uma plataforma muito boa que contém todas as bibliotecas de componentes. Os dois PCBs são criados separadamente. Os espaços não utilizados nas PCBs são cobertos com conexão de linha de aterramento para evitar problemas de ruído indesejados. A espessura do traço de cobre é muito pequena, então use uma impressora de boa qualidade para imprimir o layout, caso contrário, alguns traços ficam descontinuidades. O procedimento passo a passo é dado abaixo,

• Imprima o design da PCB (2/3 cópias) em um papel fotográfico / brilhante (use uma impressora de boa qualidade)
• Digitalize o layout do PCB para quaisquer descontinuidades no traço de cobre
• Selecione um bom layout de PCB sem defeitos
• Corte o layout usando uma tesoura

Os arquivos de design de layout são fornecidos abaixo.

Etapa 5: Preparação do Revestimento de Cobre

Para a fabricação de PCB, eu uso revestimento de cobre de um lado. Essa é a principal matéria-prima da fabricação de PCBs. Portanto, selecione um revestimento de cobre de boa qualidade. O procedimento passo a passo é dado abaixo,

• Pegue um revestimento de cobre de boa qualidade
• Marque a dimensão do layout do PCB no revestimento de cobre usando um marcador
• Corte o revestimento de cobre através das marcações usando uma lâmina de serra
• Suavize as arestas afiadas do PCB usando lixa ou uma lima
• Limpe o lado do cobre com uma lixa e remova as poeiras

Etapa 6: Transferência de Tom

Aqui nesta etapa, transferimos o layout do PCB para o revestido de cobre usando o método de transferência de calor. Para o método de transferência de calor, uso uma caixa de ferro como fonte de calor. O procedimento é dado abaixo,

• Primeiro coloque o layout do PCB no revestimento de cobre em uma orientação em que o layout esteja voltado para o lado do cobre
• Corrija o layout em sua posição usando fitas
• Cubra toda a configuração usando um papel branco
• Aplique a caixa de ferro no lado do cobre por cerca de 10-15 minutos
• Depois de aquecer, espere algum tempo para esfriar
• Coloque o PCB com papel em uma caneca de água
• Em seguida, remova o papel do PCB usando as mãos com cuidado (faça isso lentamente)
• Em seguida, observe-o e certifique-se de que não tem defeitos

Etapa 7: Gravação e limpeza

É um processo químico para remover cobre indesejado do revestimento de cobre com base no layout do PCB. Para este processo químico, precisamos de solução de cloreto férrico (solução de corrosão). A solução dissolve o cobre não mascarado na solução. Portanto, por este processo, obtemos um PCB como no layout do PCB. O procedimento para este processo é fornecido abaixo.

• Pegue o PCB mascarado, o que foi feito na etapa anterior
• Pegue o pó de cloreto férrico em uma caixa de plástico e dissolva-o na água (a quantidade de pó determina a concentração, maior concentração fixando o processo, mas às vezes danifica o PCB recomendado é uma concentração média)
• Mergulhe o PCB mascarado na solução
• Aguarde algumas horas (verifique regularmente se a corrosão foi concluída ou não) (a luz do sol também fixa o processo)
• Depois de concluir uma gravação bem-sucedida, remova a máscara usando lixa
• Suavize as bordas novamente
• Limpe o PCB

Fizemos a fabricação do PCB

Etapa 8: Solda

A soldagem SMD é um pouco mais difícil do que a soldagem normal através de orifício. As principais ferramentas para este trabalho são uma pinça e uma pistola de ar quente ou ferro de micro-solda. Defina a pistola de ar quente em 350C temp. O superaquecimento por algum tempo danifica os componentes. Portanto, aplique apenas uma quantidade limitada de calor ao PCB. O procedimento é fornecido a seguir.

• Limpe o PCB usando um limpador de PCB (álcool iso-propílico)
• Aplique pasta de solda em todas as almofadas do PCB
• Coloque todos os componentes em sua almofada usando uma pinça com base no diagrama de circuito
• Verifique novamente se todas as posições dos componentes estão corretas ou não
• Aplicar pistola de ar quente em baixa velocidade do ar (alta velocidade causa desalinhamento dos componentes)
• Certifique-se de que todas as conexões estão boas
• Limpe o PCB usando solução IPA (limpador de PCB)
• Fizemos o processo de soldagem com sucesso

O vídeo sobre soldagem SMD é fornecido acima. Por favor, observe.

Etapa 9: Montagem final

Aqui nesta etapa, eu monto as partes inteiras em um único produto. Concluí os PCBs nas etapas anteriores. Aqui, coloco os 2 PCBs na caixa de maquiagem. Na parte superior da caixa de maquiagem, coloco a tela LCD. Para isso, utilizo alguns parafusos. Em seguida, coloco os PCBs na parte inferior. Aqui também foram usados alguns parafusos para encaixar os PCBs no lugar. A bateria de íons de lítio é colocada sob o PCB principal. A chave de controle PCB é colocada acima da bateria usando fita dupla-face. O interruptor de controle PCB é obtido de um antigo Walkman PCB. Os PCBs e a tela LCD são conectados usando pequenos fios de cobre esmaltados. É porque é mais flexível do que o fio comum. O interruptor liga / desliga automático está conectado próximo ao lado dobrável. Então, quando dobramos o lado superior, desligamos o osciloscópio. Estes são os detalhes de montagem.

Etapa 10: Produto Acabado

As imagens acima mostram meu produto acabado.

É capaz de medir ondas senoidais, quadradas e triangulares. O teste de funcionamento do osciloscópio é mostrado no vídeo. Observe. Isso é muito útil para todos que gostam do Arduino. Eu gosto muito disso. Este é um produto incrível. qual e sua OPINIAO? Por favor, me comente.

Se você gosta, por favor me apoie.

Para mais detalhes sobre o circuito, visite minha página do BLOG. Link fornecido abaixo.

Para projetos mais interessantes, visite minhas páginas do YouTube, Instructables e Blog.

Obrigado por visitar minha página de projeto.

Tchau.

Ver você de novo……..