Visualizador de señales de bolsillo (osciloscopio de bolsillo): 10 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Hola, todos, Todos hacemos tantas cosas todos los días. Para cada trabajo allí donde se necesitan algunas herramientas. Eso es para hacer, medir, terminar, etc. Entonces, los trabajadores electrónicos necesitan herramientas como soldador, multímetro, osciloscopio, etc. En esta lista el osciloscopio es una herramienta principal para ver la señal y medir sus características. Pero el principal problema del osciloscopio es que es pesado, complejo y costoso. Así que esto lo convierte en un sueño para los principiantes en electrónica. Así que con este proyecto cambio todo el concepto de osciloscopio y hago uno más pequeño que sea asequible para principiantes. Eso significa que aquí hice un pequeño osciloscopio portátil de bolsillo llamado "Pocket Signal Visualizer". Tiene una pantalla TFT de 2.8 "para dibujar la señal en la entrada y una celda de iones de litio para que sea portátil. Es capaz de ver una señal de amplitud de hasta 1MHz y 10V. Así que esto actúa como una pequeña escala versión de nuestro osciloscopio profesional original. Este osciloscopio de bolsillo hace que todas las personas sean accesibles al osciloscopio.

Cómo es ? Cuál es tu opinión ? Comentame.

Para más detalles sobre este proyecto visite mi BLOG, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/pocket-signal-visualizer-diy-home-made.html

Este proyecto recibe una iniciación de un proyecto similar en el sitio web dado llamado bobdavis321.blogspot.com

Suministros

• Microcontrolador ATMega 328
• Chip ADC TLC5510
• Pantalla TFT de 2,8"
• Celda de iones de litio
• IC dados en el diagrama del circuito
• Condensadores, resistencias, diodos, etc. indicados en el diagrama del circuito.
• Revestimiento de cobre, alambre de soldadura
• Pequeños alambres de cobre esmaltados
• Empuje los interruptores de tope, etc.

Para obtener una lista detallada de componentes, observe el diagrama del circuito. Las imágenes se dan en el siguiente paso.

Paso 1: herramientas esenciales

Aquí el proyecto se concentró principalmente en el lado de la electrónica. Entonces, las herramientas que se utilizan principalmente son las herramientas electrónicas. Las herramientas que utilicé se detallan a continuación. Tú eliges tus herramientas favoritas.

Micro soldador, estación desoldadora SMD, multímetros, osciloscopio, pinzas, destornilladores, alicates, sierra para metales, limas, taladro manual, etc.

Las imágenes de las herramientas se dan arriba.

Paso 2: plan completo

Mi plan es hacer un osciloscopio de bolsillo portátil, que sea capaz de mostrar todo tipo de ondas. Primero preparo el PCB y luego lo encierro en un gabinete. Para el recinto utilizo una pequeña caja de maquillaje plegable. La propiedad plegable aumenta la flexibilidad de este dispositivo. La pantalla está en la primera parte y la placa y los interruptores de control en la siguiente mitad. El PCB está dividido en dos partes: PCB del extremo frontal y PCB principal. El osciloscopio es plegable, por lo que utilizo un interruptor de encendido / apagado automático. Se enciende cuando se abre y se apaga automáticamente cuando se cierra. La celda de iones de litio se coloca debajo de los PCB. Este es mi plan. Así que primero hago los dos PCB. Todos los componentes utilizados son las variantes SMD. Reduce drásticamente el tamaño de la PCB.

Paso 3: diagrama de circuito

El diagrama de circuito completo se muestra arriba. Se divide en dos circuitos separados como placa frontal y PCB principal. Los circuitos son complejos porque contienen muchos circuitos integrados y otros componentes pasivos. En el extremo frontal, los componentes principales son el sistema atenuador de entrada, el multiplexor de selección de entrada y el búfer de entrada. El atenuador de entrada se utiliza para convertir diferentes voltajes de entrada a un voltaje de salida deseado para el osciloscopio, crea este osciloscopio capaz de trabajar en un amplio rango de voltajes de entrada. Se hace mediante el uso de un divisor de potencial resistivo y el condensador se conecta en paralelo a cada resistencia para aumentar la respuesta de frecuencia (atenuador compensado). El multiplexor de selección de entrada funciona como un interruptor giratorio para seleccionar una entrada de una entrada diferente del atenuador, pero aquí la entrada del multiplexor se selecciona mediante datos digitales del procesador principal. El búfer se utiliza para aumentar la potencia de la señal de entrada. Está diseñado mediante el uso de un amplificador operacional en configuración de seguidor de voltaje. Reduce el efecto de carga de la señal debido a las partes restantes. Estas son las partes principales del extremo de la fronda.

Para obtener más detalles, visite mi BLOG, La PCB principal contiene los otros sistemas de procesamiento digital. Contiene principalmente un cargador de iones de litio, circuito de protección de iones de litio, convertidor elevador de 5 V, generador de voltaje -ve, interfaz USB, ADC, reloj de alta frecuencia y el microcontrolador principal. El circuito del cargador de iones de litio utilizado para cargar la celda de iones de litio del teléfono móvil antiguo de una manera eficiente e inteligente. Utiliza TP 4056 IC para cargar la celda desde los 5V del puerto micro-USB. Explicó en detalle en mi BLOG anterior, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-li-ion-cell-charger-using-tp4056.html. El siguiente es el circuito de protección de iones de litio. Se usa para proteger la celda de cortocircuitos, sobrecargas, etc. Se explica en uno de los BLOG anteriores, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/intelligent-li-ion-cell-management.html. El siguiente es el convertidor elevador de 5V. Se utiliza para convertir el voltaje de la celda de 3,7 V en 5 V para un mejor funcionamiento de los circuitos digitales. Los detalles del circuito se explican en mi BLOG anterior, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/05/diy-tiny-5v-2a-boost-converter-simple.html. El generador de voltaje -ve se usa para generar un -ve 3.3V para el funcionamiento del amplificador operacional. Se genera mediante el uso de un circuito de bomba de carga. Está diseñado utilizando un 555 IC. Está cableado como oscilador para cargar y descargar los condensadores en el circuito de la bomba de carga. Es muy bueno para aplicaciones de baja corriente. La interfaz USB conecta la PC con nuestro microcontrolador de osciloscopio para modificaciones de firmware. Contiene un solo IC para este proceso llamado CH340. El ADC convierte la señal analógica de entrada a la forma digital adecuada para el microcontrolador. El ADC IC utilizado aquí es el TLC5510. Es un ADC de tipo semi-flash de alta velocidad. Es capaz de trabajar a altas tasas de muestreo. El circuito de reloj de alta frecuencia funciona a una frecuencia de 16 MHz. Proporciona las señales de reloj necesarias para el chip ADC. Se diseñó mediante el uso de un CI de puerta NOT y el cristal de 16 MHZ y algunos componentes pasivos. Explica detalladamente en mi BLOG, https://0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/simple-16-mhz-crystal-oscillator.html. El microcontrolador principal utilizado aquí es el microcontrolador ATMega328 AVR. Es el corazón de este circuito. Se trata de capturar y almacenar los datos del ADC. Luego maneja la pantalla TFT para mostrar la señal de entrada. Los interruptores de control de entrada también están conectados al ATMega328. Esta es la configuración básica del hardware.

Para más detalles sobre el circuito y su diseño, visite mi BLOG, 0creativeengineering0.blogspot.com/2019/06/pocket-signal-visualizer-diy-home-made.html

Paso 4: Diseño de PCB

Aquí solo uso componentes SMD para todo el circuito. Así que el diseño y el proceso posterior son un poco complejos. Aquí, el diagrama de circuito y el diseño de PCB se crean utilizando la plataforma en línea EasyEDA. Es una plataforma muy buena que contiene todas las bibliotecas de componentes. Los dos PCB se crean por separado. Los espacios no utilizados en las placas de circuito impreso están cubiertos con una conexión a tierra para evitar problemas de ruido no deseados. El grosor de la traza de cobre es muy pequeño, por lo tanto, utilice una impresora de buena calidad para imprimir el diseño; de lo contrario, algunas trazas tienen discontinuidades. El procedimiento paso a paso se da a continuación,

• Imprima el diseño de PCB (2/3 copias) en una foto / papel brillante (use una impresora de buena calidad)
• Escanee el diseño de la PCB en busca de discontinuidades en la traza de cobre
• Seleccione un buen diseño de PCB que no tenga defectos
• Corta el diseño con unas tijeras

Los archivos de diseño de diseño se proporcionan a continuación.

Paso 5: Preparación del revestimiento de cobre

Para la fabricación de PCB, utilizo un revestimiento de cobre de una sola cara. Esta es la principal materia prima de la fabricación de PCB. Por lo tanto, seleccione un revestimiento de cobre de buena calidad. El procedimiento paso a paso se da a continuación,

• Tome un revestimiento de cobre de buena calidad.
• Marque la dimensión del diseño de la PCB en el revestimiento de cobre con un marcador
• Corta el revestimiento de cobre a través de las marcas con una hoja de sierra para metales.
• Alise los bordes afilados de la PCB con papel de lija o una lima
• Limpiar el lado de cobre con papel de lija y quitar el polvo

Paso 6: Transferencia de tono

Aquí, en este paso, transferimos el diseño de la PCB al revestimiento de cobre utilizando el método de transferencia de calor. Para el método de transferencia de calor utilizo una caja de hierro como fuente de calor. El procedimiento se da a continuación,

• Primero coloque el diseño de la PCB en el revestimiento de cobre en una orientación en la que el diseño esté orientado hacia el lado de cobre
• Arregle el diseño en su posición usando cintas
• Cubra toda la configuración con un papel blanco
• Aplique la caja de hierro al lado de cobre durante unos 10-15 minutos.
• Después de calentar espere un tiempo para que se enfríe.
• Pon el PCB con papel en una taza de agua.
• Luego retire el papel de la PCB con la mano con cuidado (hágalo lentamente)
• Luego obsérvelo y asegúrese de que no tenga defectos.

Paso 7: grabado y limpieza

Es un proceso químico para eliminar el cobre no deseado del revestimiento de cobre según el diseño de la PCB. Para este proceso químico necesitamos una solución de cloruro férrico (solución de grabado). La solución disuelve el cobre no enmascarado en la solución. Entonces, mediante este proceso, obtenemos un PCB como en el diseño de PCB. El procedimiento para este proceso se describe a continuación.

• Tome la PCB enmascarada que se hizo en el paso anterior
• Tome polvo de cloruro férrico en una caja de plástico y disuélvalo en el agua (la cantidad de polvo determina la concentración, mayor concentración sujeta el proceso pero en ocasiones daña el PCB recomendado es una concentración media)
• Sumerja el PCB enmascarado en la solución
• Espere algunas horas (verifique regularmente el grabado completado o no) (la luz del sol también fija el proceso)
• Después de completar un grabado exitoso, retire la máscara con papel de lija.
• Alise los bordes de nuevo
• Limpiar la PCB

Hicimos la fabricación de PCB

Paso 8: soldadura

La soldadura SMD es un poco más difícil que la soldadura ordinaria de orificio pasante. Las principales herramientas para este trabajo son unas pinzas y una pistola de aire caliente o un microsoldador. Coloque la pistola de aire caliente a una temperatura de 350 ° C. El sobrecalentamiento durante algún tiempo daña los componentes. Por lo tanto, aplique solo una cantidad limitada de calor a la PCB. El procedimiento se describe a continuación.

• Limpie la PCB con un limpiador de PCB (alcohol isopropílico)
• Aplique pasta de soldadura a todas las almohadillas de la PCB
• Coloque todos los componentes en su almohadilla con unas pinzas según el diagrama del circuito.
• Verifique que la posición de todos los componentes sea correcta o no
• Aplique pistola de aire caliente a baja velocidad de aire (la alta velocidad causa desalineación de los componentes)
• Asegúrese de que todas las conexiones estén bien
• Limpie la PCB con una solución IPA (limpiador de PCB)
• Hicimos el proceso de soldadura con éxito.

El video sobre la soldadura SMD se muestra arriba. Por favor, míralo.

Paso 9: Montaje final

Aquí, en este paso, ensamblo todas las partes en un solo producto. Completé los PCB en los pasos anteriores. Aquí coloco los 2 PCB en la caja de maquillaje. En la parte superior de la caja de maquillaje coloco la pantalla LCD. Para ello utilizo unos tornillos. Luego coloco los PCB en la parte inferior. Aquí también se utilizan algunos tornillos para colocar las placas de circuito impreso en su lugar. La batería de iones de litio se coloca debajo de la PCB principal. La PCB del interruptor de control se coloca encima de la batería usando cinta adhesiva de doble cara. El PCB del interruptor de control se obtiene de un PCB Walkman antiguo. Las placas de circuito impreso y la pantalla LCD se conectan mediante pequeños cables de cobre esmaltados. Es porque es más flexible que el cable ordinario. El interruptor de encendido / apagado automático está conectado cerca del lado de plegado. Entonces, cuando doblamos la parte superior, apagamos el osciloscopio. Estos son los detalles de montaje.

Paso 10: Producto terminado

Las imágenes de arriba muestran mi producto terminado.

Es capaz de medir ondas sinusoidales, cuadradas y triangulares. La prueba de funcionamiento del osciloscopio se muestra en el video. Míralo. Esto es muy útil para todos los que les gusta Arduino. Me gusta mucho. Este es un producto asombroso. ¿Cuál es tu opinión? Por favor comentenme.

Si te gusta por favor apóyame.

Para obtener más detalles sobre el circuito, visite mi página de BLOG. Enlace que se muestra a continuación.

Para proyectos más interesantes, visite mis páginas de YouTube, Instructables y Blog.

Gracias por visitar la página de mi proyecto.

Adiós.

Hasta luego……..