HackerBoxes 0018: Circuito Circo: 12 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Circo de circuitos: este mes, los piratas informáticos HackerBox están trabajando con circuitos electrónicos analógicos, así como con técnicas de prueba y medición de circuitos.

Este Instructable contiene información para trabajar con HackerBoxes # 0018. Si desea recibir una caja como esta directamente en su buzón cada mes, ¡ahora es el momento de suscribirse en HackerBoxes.com y unirse a la revolución!

Temas y objetivos de aprendizaje para este HackerBox:

• Construya un dispositivo de prueba de componentes basado en microprocesador
• Perfeccione las habilidades de ensamblaje y soldadura de PCB
• Comprender el uso de varios componentes electrónicos en circuitos.
• Revisar las técnicas de prueba y medición de esos componentes.
• Completa un curso de electrónica moderna de diez lecciones.
• Completa un curso de electrónica analógica de diez lecciones.
• Explore las aplicaciones y limitaciones de los osciloscopios de tarjetas de sonido
• Técnicas de ejercicio para prototipos de circuitos en protoboard

HackerBoxes es el servicio de caja de suscripción mensual para electrónica de bricolaje y tecnología informática. Somos aficionados, creadores y experimentadores. Y somos los soñadores de sueños.

Paso 1: HackerBoxes 0018: Contenido de la caja

• Tarjeta de referencia coleccionable HackerBoxes # 0018
• Dispositivo de prueba de componentes electrónicos (kit de soldadura)
• Kit de electrónica moderna y analógica
• Kit de puente de alambre de 140 piezas
• Placa de pruebas sin soldadura de 830 puntos
• Módulo de conexión de audio de 3,5 mm
• Cable de conexión de audio de 3,5 mm
• Dos clips de batería de 9V
• Parche termoadhesivo exclusivo "Tecnología Elite"
• Adhesivo exclusivo de HackerBoxes Quad

Algunas otras cosas que serán útiles:

• Soldador, soldadura y herramientas de soldadura básicas
• Dos baterías de 9V
• Computadora con tarjeta de sonido
• (opcional) Tarjeta de sonido USB **
• (opcional) Multímetro digital

Lo más importante es que necesitará sentido de la aventura, espíritu de bricolaje y curiosidad por los piratas informáticos. La electrónica de bricolaje incondicional no es el pasatiempo más fácil, pero cuando persiste y disfruta de la aventura, puede derivarse una gran satisfacción de perseverar y hacer que sus proyectos funcionen. Simplemente dé cada paso lentamente, preste atención a los detalles y no dude en pedir ayuda.

** Nota sobre la tarjeta de sonido: el paso 11 analiza el uso opcional de una tarjeta de sonido USB. Hubo varias de estas disponibles como excedente en HackerBoxes HQ. Los incluimos GRATIS como obsequio adicional en un número limitado de HackerBoxes RANDOM # 0018. Si no recibió uno, tenga en cuenta nuevamente que se entregaron al azar de forma gratuita (sin afectar el presupuesto de la caja). No están incluidos en la lista de contenido anterior y, por lo tanto, no pueden considerarse un "elemento faltante". Si realmente desea uno, están disponibles para su compra aquí. Gracias por entender.

Paso 2: Autómatas, pingüinos y payasos

La exclusiva calcomanía cuádruple de HackerBoxes está diseñada para separarse en cuatro calcomanías en miniatura, cada una con el tamaño perfecto para gabinetes de proyectos, dispositivos móviles, computadoras portátiles o cajas de herramientas.

El símbolo del planeador aparece en una de las calcomanías en miniatura. Es un patrón de cinco puntos dispuestos dentro de una cuadrícula. Ese patrón específico viaja a través del tablero en el Juego de la vida de Conway (un autómata celular bien conocido). El planeador se ha propuesto como un emblema para representar la subcultura hacker, ya que Game of Life atrae a los hackers y el concepto de planeador nació casi al mismo tiempo que Internet y Unix. La entrada de Wikipedia explica que este emblema se usa en varios lugares dentro de la subcultura, pero no es del agrado universal. Si no te gusta, piratea. De cualquier manera, le sugerimos que obtenga un programa o aplicación "El juego de la vida de Conway" y juegue con él. ¡Una vida!

¿Qué pasa con el payaso? El payaso fan art y el tema "Circuit Circus" son alusiones al icónico Circus Circus Hotel and Casino en Las Vegas. ¿Quizás nos veamos en Las Vegas este verano para DEFCON25?

Paso 3: Kit de electrónica moderna y analógica

El kit de electrónica moderna y analógica de HackerBoxes contiene más de 80 componentes electrónicos. Muchos de estos pueden ser útiles al experimentar con el dispositivo de prueba de componentes electrónicos.

Estos componentes junto con otros contenidos de HackerBox # 0018 comprenden todo lo necesario para realizar todos los experimentos en los cursos en línea de Electrónica Moderna y Electrónica Analógica presentados más adelante en este Instructable.

Paso 4: Dispositivo de prueba de componentes electrónicos - Introducción

Todos conocemos el molesto desafío de identificar los parámetros exactos de un componente en la vieja caja de basura. Los enfoques convencionales de identificación y medición son generalmente difíciles y requieren mucho tiempo. Este dispositivo de prueba está aquí para salvar el día utilizando un diseño basado en microcontroladores muy inteligente. Lo mejor de todo es que se suministra en forma de kit para que puedas construirlo tú mismo.

Una vez completado, detectaremos e identificaremos automáticamente los pines para transistores NPN y PNP, FET, diodos, diodos duales, tiristores y SCR.

Se pueden medir resistencias de hasta 50 MΩ con una resolución máxima de 0.01Ω. Tres puntos de prueba permiten una prueba sencilla de potenciómetros.

La capacitancia de 25pF-100mF se puede medir con una resolución de 1pF. La resistencia en serie equivalente (ESR) se mide para capacitores de más de 90 nF.

Las mediciones del transistor de unión bipolar incluyen el factor de amplificación de la corriente del emisor-colector, el voltaje umbral base-emisor, la corriente de fuga del emisor-colector, el voltaje umbral del emisor-base y la ganancia de corriente alta. Se identifican los transistores Darlington. Se detectan diodos de protección para transistores de potencia y FET.

Las mediciones de los parámetros FET incluyen el voltaje umbral de la fuente de la puerta, la resistencia de la fuente de drenaje y la capacitancia de la fuente de la puerta.

Características adicionales:

Medida de frecuencia 1Hz-1MHz

Medición de períodos de hasta 25 kHz

Medición de voltaje CC hasta 50 V

Generador de frecuencia de onda cuadrada a varias frecuencias

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

Lector de termómetro digital (DS1820)

Lector de temperatura / humedad (DHT11)

Decodificador de protocolo de sensor de infrarrojos (uPD6121 y TC9012)

Codificador de infrarrojos

Especificaciones:

Procesador: ATMEAG328P enchufado (DIP de 28 pines)

Pantalla a color: TFT con 160x128 píxeles y profundidad de color de 16 bits

Entrada de usuario: codificador rotatorio con botón

Energía de entrada: 6.8-12VDC en el conector de barril O batería de 9V

Consumo de corriente: aproximadamente 30 mA

Paso 5: Dispositivo de prueba de componentes electrónicos - Lista de materiales

Comience a construir el kit desembalando los componentes en una bandeja pequeña y familiarizándose cuidadosamente con cada componente.

Hay 24 resistencias de cables axiales que tienen 12 valores diferentes. Todos se ven muy similares. Le sugerimos que se tome unos minutos ahora mismo para mirar hacia arriba y anotar cuidadosamente sus valores en la cinta de papel adherida a las resistencias. Las resistencias no son intercambiables. Si cada resistencia no se coloca en su ubicación correcta en la PCB, el dispositivo de prueba no funcionará.

Esta calculadora de códigos de resistencias es muy útil. Asegúrese de cambiar a la pestaña "5 rayas". Puede ser necesario algún "proceso de eliminación" cuando dos conjuntos de franjas de color se ven muy similares.

Paso 6: Dispositivo de prueba de componentes electrónicos: supresión de voltaje transitorio

El kit de comprobador de componentes incluye tres pequeños componentes de montaje en superficie: un condensador de 100nF de tamaño 0805, un diodo P6KE6V8 de tamaño 1812 y una matriz de diodos SVR05-4 de tamaño SOT23. Estos son componentes completamente opcionales para admitir la supresión de voltaje transitorio (TVS). El probador funcionará bien sin ellos, por lo que, a menos que tenga un microscopio y experiencia en SMT, le recomendamos encarecidamente que comience por desechar estos componentes.

SI NO INSTALA PIEZAS SMT:

El propósito del circuito de protección del TVS es mejorar la probabilidad de que los pines de entrada del microcontrolador sobrevivan a la corriente de descarga cuando se conecta un condensador cargado a las entradas de prueba. Incluso con el circuito TVS instalado, la protección no está garantizada. Por lo tanto, es muy importante que los condensadores siempre se descarguen antes de medir con el dispositivo de prueba competente.

SI ESTÁ INSTALANDO PIEZAS SMT:

Los tres componentes SMT deben soldarse primero. El condensador y el diodo único no están polarizados y pueden soldarse en cualquier dirección. Sin embargo, la matriz de diodos de 6 pines tiene marcas de polaridad que deben estar alineadas con las marcas de la serigrafía de la PCB.

Paso 7: Dispositivo de prueba de componentes electrónicos: componentes pequeños

Comience soldando las 24 resistencias. Asegúrese de que se hayan identificado correctamente por sus bandas de color. Tenga mucho cuidado de colocar los valores correctos en las posiciones correctas en la PCB. Los resistores no están polarizados y pueden insertarse en cualquier dirección.

Después de soldar un componente de orificio pasante, el cable debe recortarse con cuidado desde la parte posterior muy cerca de la superficie de la PCB. Utilice siempre gafas de seguridad al cortar cables.

A continuación, inserte los 9 condensadores cerámicos asegurándose de que los valores impresos en los condensadores coincidan con las marcas de la PCB. Estos condensadores no están polarizados y pueden insertarse en cualquier dirección.

Los dos condensadores electrolíticos parecen barriles negros. Tienen el mismo valor, pero sus cables están polarizados. Un lado de la gorra tiene una raya blanca. Este es el lado negativo. El otro cable es el lado positivo y debe estar alineado con la marca "+" en la PCB.

El LED rojo está polarizado. El cable más largo debe insertarse en el orificio cuadrado de la almohadilla de metal.

Los cinco dispositivos TO-92 tienen una sección transversal semicircular. Haga coincidir la orientación de esta forma con el contorno marcado en la PCB. Tenga en cuenta que hay cuatro tipos de dispositivos completamente diferentes en los paquetes TO-92, así que asegúrese de hacer coincidir los números impresos en los paquetes con las designaciones en la PCB.

Finalmente, el cristal de 8MHz no está polarizado.

Paso 8: Dispositivo de prueba de componentes electrónicos - Componentes más grandes

Luego inserte y suelde los componentes más grandes. Estos se explican por sí mismos, pero aquí hay algunos consejos:

Los tres terminales de tornillo azules deben estar orientados cada uno de modo que los puertos laterales miren hacia el borde de la PCB para insertar cables.

El brazo del zócalo ZIF (fuerza de inserción cero) debe dejarse en la posición ARRIBA mientras suelda.

El zócalo DIP28 debe soldarse sin el chip insertado. Alinee la marca de semicírculo en la PCB con una forma similar en un borde del zócalo. Una vez que la soldadura se enfría en el zócalo, el chip se puede insertar de acuerdo con la misma marca semicircular de pin-uno.

El zócalo de la pantalla de 8 pines se suelda a la PCB principal. El cabezal macho de 8 pines está soldado a la parte trasera de la pantalla TFT para acoplarse con el enchufe.

Se utilizan dos separadores de latón y cuatro pernos para estabilizar el módulo de visualización una vez que está insertado.

Se utilizan cuatro separadores de latón y cuatro pernos para formar pies en la parte posterior de la PCB principal. Estos pies evitan que los cables recortados de los componentes soldados rayen el escritorio, ya que pueden ser bastante afilados.

Los cables del clip de la batería de 9 V están soldados en los orificios etiquetados como 9 V en el lado izquierdo de la PCB. El cable rojo entra en el terminal "+".

Paso 9: uso del dispositivo de prueba de componentes electrónicos

Una vez que se aplica energía al dispositivo de prueba de componentes, se puede encender presionando el codificador giratorio hacia abajo (hay un botón pulsador integrado en el codificador). Existe un proceso de calibración que se puede realizar acortando los tres puntos de prueba. Opcionalmente, puede omitir la calibración por ahora y pasar directamente a probar algunos componentes para probarlos en el siguiente paso.

Un documento muy detallado titulado TransistorTester con microcontrolador AVR y un poco más se actualiza con frecuencia y está disponible en línea. Este documento cubre el diseño, uso y teoría de funcionamiento de las diversas encarnaciones de estos instrumentos. Definitivamente échale un vistazo.

Esta página tiene una gran variedad de recursos relacionados en diferentes idiomas.

Paso 10: Curso en línea de diez lecciones "Electrónica moderna"

Todo lo que necesita para el curso de video en línea PyroElectro Modern Electronics está incluido en el kit de electrónica moderna y analógica de HackerBox.

Mientras explora las lecciones sobre resistencias, capacitores, inductores, diodos y transistores, tómese un segundo para probar el componente bajo investigación utilizando el Dispositivo de prueba de componentes electrónicos.

Una vez que aprenda más sobre cómo funciona cada componente en un circuito, es posible que desee ir al documento grande para el Dispositivo de prueba de componentes electrónicos y revisar la teoría de operación para descubrir cómo el probador puede interrogar al dispositivo bajo prueba usando un simple Microcontrolador AVR. Muchas de las técnicas son muy inteligentes y demuestran enfoques útiles para su diseño futuro o trabajo de prueba.

La lección 9 sobre el temporizador 555 es una gran oportunidad para jugar con la función de medición de frecuencia del dispositivo de prueba de componentes electrónicos.

Mucho respeto por el trabajo realizado por PyroElectro en estas lecciones.

Paso 11: Curso en línea de diez lecciones "Electrónica analógica"

Todo lo que necesita para el curso de video en línea PyroElectro Analog Electronics está incluido en el kit de electrónica moderna y analógica de HackerBox.

Tenga en cuenta que el cable de conexión de audio de 3,5 mm se puede cortar por la mitad para crear dos conjuntos de "sondas" para usar con el osciloscopio de la tarjeta de sonido que se analiza en este curso. Los cables pelados deben estar estañados con soldadura para una fácil manipulación sin deshilacharse.

Si bien se presume que los circuitos exactos que se muestran en el curso son seguros, vale la pena señalar que las entradas de la tarjeta de sonido en su computadora solo están diseñadas para manejar un rango de alrededor de -0.8V a + 0.8V. Cuando se trata de rangos de voltaje más grandes, la señal deberá reducirse para no sobrecargar las entradas de la tarjeta de sonido. Aquí hay algunas notas excelentes de Make y también de Daqarta.

Si planea experimentar ampliamente con osciloscopios de tarjeta de sonido y desea tener un seguro adicional contra daños en su tarjeta de sonido, es posible que desee adquirir una tarjeta de sonido USB de bajo costo para un aislamiento eléctrico adicional.

El software de osciloscopio particular sugerido en el curso es específicamente para su uso con Windows. Para Linux, existe un programa similar llamado xoscope. Para los usuarios de OSX, hay varias notas en línea sobre el uso de Audacity como un osciloscopio de tarjeta de sonido. Para aquellos que trabajan con MATLAB o GNU Octave, ¡busquen la función audiorecorder ()!

Mucho respeto por el trabajo realizado por PyroElectro en estas lecciones.

Paso 12: Hackear el planeta

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