HackerBoxes 0018: Circuit Circus - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Circuit Circus: Diesen Monat arbeiten HackerBox-Hacker mit analogen elektronischen Schaltungen sowie Techniken zum Testen und Messen von Schaltungen.

Dieses Instructable enthält Informationen für die Arbeit mit HackerBoxes # 0018. Wenn Sie jeden Monat eine solche Box direkt in Ihre Mailbox erhalten möchten, ist es jetzt an der Zeit, HackerBoxes.com zu abonnieren und an der Revolution teilzunehmen!

Themen und Lernziele dieser HackerBox:

• Bauen Sie ein mikroprozessorbasiertes Komponententestgerät
• Verfeinern Sie die Fähigkeiten der Leiterplattenbestückung und des Lötens
• Verstehen Sie die Verwendung verschiedener elektronischer Komponenten in Schaltungen
• Überprüfen Sie Test- und Messtechniken für diese Komponenten
• Absolvieren Sie einen 10-Lektionen-Kurs in Modern Electronics
• Absolvieren Sie einen 10-Lektionen-Analog-Elektronik-Kurs
• Entdecken Sie Anwendungen und Einschränkungen von Soundkarten-Oszilloskopen
• Übungstechniken zum Prototypen von Schaltungen auf Steckbrettern

HackerBoxes ist der monatliche Abo-Box-Service für DIY-Elektronik und Computertechnik. Wir sind Bastler, Macher und Experimentatoren. Und wir sind die Träumer der Träume.

Schritt 1: HackerBoxes 0018: Inhalt der Box

• HackerBoxes #0018 Sammelbare Referenzkarte
• Testgerät für elektronische Komponenten (Lötsatz)
• Modernes und analoges Elektronik-Kit
• 140-teiliges Drahtbrücken-Kit
• 830 Punkte lötfreies Steckbrett
• 3,5-mm-Audio-Breakout-Modul
• 3,5-mm-Audio-Patchkabel
• Zwei 9V Batterieklemmen
• Exklusiver Bügelflicken "Elite Technology"
• Exklusives HackerBoxes Quad-Aufkleber

Einige andere Dinge, die hilfreich sein werden:

• Lötkolben, Lötzinn und grundlegende Lötwerkzeuge
• Zwei 9V Batterien
• Computer mit Soundkarte
• (optional) USB-Soundkarte **
• (optional) Digitalmultimeter

Am wichtigsten sind Abenteuerlust, DIY-Geist und Hacker-Neugier. Hardcore-DIY-Elektronik ist nicht das einfachste Hobby, aber wenn Sie hartnäckig bleiben und das Abenteuer genießen, können Sie viel Befriedigung daraus ziehen, durchzuhalten und Ihre Projekte zum Laufen zu bringen. Gehen Sie jeden Schritt langsam vor, achten Sie auf die Details und zögern Sie nicht, um Hilfe zu bitten.

** Hinweis zur Soundkarte: In Schritt 11 wird die optionale Verwendung einer USB-Soundkarte beschrieben. Zufällig gab es einige davon als Überschuss bei HackerBoxes HQ. Wir haben sie KOSTENLOS als Bonusgeschenk in eine begrenzte Anzahl von RANDOM #0018 HackerBoxen geworfen. Falls Sie keine erhalten haben, beachten Sie bitte noch einmal, dass diese nach dem Zufallsprinzip frei vergeben wurden (ohne das Budget für die Box zu beeinträchtigen). Sie sind in der obigen Inhaltsliste nicht enthalten und können daher nicht als "fehlendes Element" betrachtet werden. Wenn Sie wirklich einen haben möchten, können Sie sie hier kaufen. Danke für dein Verständnis.

Schritt 2: Automaten, Pinguine und Clowns

Das exklusive HackerBoxes Quad-Aufkleber ist so konzipiert, dass es in vier Miniatur-Aufkleber unterteilt werden kann, die jeweils perfekt für Projektgehäuse, mobile Geräte, Laptops oder Werkzeugkästen geeignet sind.

Das Segelflugzeug-Symbol ist auf einem der Miniatur-Abziehbilder abgebildet. Es ist ein Muster aus fünf Punkten, die in einem Raster angeordnet sind. Dieses spezifische Muster breitet sich in Conways Spiel des Lebens (einem bekannten zellularen Automaten) aus. Der Gleiter wurde als Emblem vorgeschlagen, um die Hacker-Subkultur zu repräsentieren, da das Game of Life Hacker anspricht und das Konzept des Gleiters fast zur gleichen Zeit wie das Internet und Unix geboren wurde. Der Wikipedia-Eintrag erklärt, dass dieses Emblem an verschiedenen Stellen innerhalb der Subkultur verwendet wird, aber nicht allgemein beliebt ist. Wenn es Ihnen nicht gefällt, hacken Sie es. In jedem Fall empfehlen wir Ihnen, sich ein Programm oder eine App von "Conway's Game of Life" zu besorgen und damit herumzuspielen. Ein Leben!

Was ist mit dem Clown? Die Clown-Fan-Kunst und das Thema "Circuit Circus" sind Anspielungen auf das ikonische Circus Circus Hotel und Casino in Las Vegas. Vielleicht sehen wir uns diesen Sommer in Las Vegas zur DEFCON25?

Schritt 3: Modernes und analoges Elektronik-Kit

Das HackerBoxes Modern and Analog Electronics Kit enthält über 80 Elektronikkomponenten. Viele davon können beim Experimentieren mit dem elektronischen Komponententestgerät nützlich sein.

Diese Komponenten umfassen zusammen mit anderen Inhalten von HackerBox # 0018 alles, was benötigt wird, um alle Experimente in den Online-Kursen für moderne Elektronik und analoge Elektronik durchzuführen, die später in diesem Instructable vorgestellt werden.

Schritt 4: Testgerät für elektronische Komponenten - Einführung

Wir alle kennen die lästige Herausforderung, die genauen Parameter einer Komponente in der alten Junk-Box zu ermitteln. Herkömmliche Ansätze zur Identifizierung und Messung sind im Allgemeinen schwierig und zeitaufwendig. Dieses Testgerät ist hier, um mit einem sehr cleveren Mikrocontroller-basierten Design den Tag zu retten. Das Beste daran ist, dass es als Bausatz geliefert wird, sodass Sie es selbst bauen können!

Nach Abschluss erkennen und identifizieren wir automatisch Pinbelegungen für NPN- und PNP-Transistoren, FETs, Dioden, Doppeldioden, Thyristoren und SCRs.

Es können Widerstände bis zu 50 MΩ mit einer maximalen Auflösung von 0,01 gemessen werden. Drei Testpunkte ermöglichen ein einfaches Testen von Potentiometern.

Kapazitäten von 25pF-100mF können mit einer Auflösung von 1pF gemessen werden. Der äquivalente Serienwiderstand (ESR) wird für Kondensatoren über 90 nF gemessen.

Messungen an bipolaren Junction-Transistoren umfassen den Kollektor-Emitter-Stromverstärkungsfaktor, die Basis-Emitter-Schwellenspannung, den Kollektor-Emitter-Leckstrom, die Basis-Emitter-Schwellenspannung und die hohe Stromverstärkung. Darlington-Transistoren werden identifiziert. Schutzdioden für Leistungstransistoren und FETs werden erkannt.

Zu den FET-Parametermessungen gehören die Gate-Source-Schwellenspannung, der Drain-Source-Widerstand und die Gate-Source-Kapazität.

Zusatzfunktionen:

Frequenzmessung 1Hz-1MHz

Periodendauermessung bis 25kHz

Gleichspannungsmessung bis 50V

Rechteckwellen-Frequenzgenerator bei verschiedenen Frequenzen

10-Bit-PWM-Generator (1% - 99%)

Lesegerät für digitales Thermometer (DS1820)

Temperatur / Luftfeuchtigkeit (DHT11) Lesegerät

IR-Sensorprotokoll-Decoder (uPD6121 und TC9012)

IR-Encoder

Spezifikationen:

Prozessor: ATMEAG328P mit Sockel (28 Pin DIP)

Farbdisplay: TFT mit 160x128 Pixel und 16 Bit Farbtiefe

Benutzereingabe: Drehgeber mit Drucktaste

Eingangsleistung: 6,8-12 V DC am Fassanschluss ODER 9 V Batterie

Stromaufnahme: Ungefähr 30mA

Schritt 5: Testgerät für elektronische Komponenten - Stückliste

Beginnen Sie mit dem Bau des Kits, indem Sie die Komponenten in eine kleine Schale auspacken und sich mit jeder Komponente sorgfältig vertraut machen.

Es gibt 24 axiale Zuleitungswiderstände mit 12 verschiedenen Werten. Sie sehen alle sehr ähnlich aus. Wir empfehlen, sich jetzt ein paar Minuten Zeit zu nehmen, um ihre Werte nachzuschlagen und sorgfältig auf das an den Widerständen befestigte Papierband zu notieren. Die Widerstände sind nicht austauschbar. Wenn nicht jeder Widerstand an der richtigen Stelle auf der Platine platziert ist, funktioniert das Testgerät nicht.

Dieser Widerstandscode-Rechner ist sehr praktisch. Wechseln Sie unbedingt zum Reiter "5 Streifen". Ein gewisser "Ausscheidungsprozess" kann erforderlich sein, wenn zwei Sätze von Farbstreifen sehr ähnlich aussehen.

Schritt 6: Testgerät für elektronische Komponenten - Unterdrückung von transienten Spannungen

Das Komponententester-Kit enthält drei winzige SMD-Komponenten – einen 100-nF-Kondensator der Größe 0805, eine P6KE6V8-Diode der Größe 1812 und ein SVR05-4-Diodenarray der Größe SOT23. Dies sind vollständig optionale Komponenten zur Unterstützung der Transient Voltage Suppression (TVS). Der Tester funktioniert ohne sie einwandfrei. Wenn Sie also kein Mikroskop und SMT-Erfahrung haben, empfehlen wir Ihnen dringend, diese Komponenten zunächst wegzuwerfen.

WENN KEINE SMT-TEILE INSTALLIEREN:

Der Zweck der TVS-Schutzschaltung besteht darin, die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass die Eingangspins des Mikrocontrollers einen Entladestrom überstehen, wenn ein geladener Kondensator an die Testeingänge angeschlossen wird. Auch bei installierter TVS-Schaltung ist der Schutz nicht gewährleistet. Daher ist es sehr wichtig, dass Kondensatoren vor der Messung mit dem zuständigen Prüfgerät immer entladen werden.

WENN SIE SMT-TEILE INSTALLIEREN:

Die drei SMT-Komponenten sollten zuerst gelötet werden. Der Kondensator und die Einzeldiode sind nicht gepolt und können in beide Richtungen gelötet werden. Das 6-Pin-Diodenarray hat jedoch eine Polaritätsmarkierung, die mit den Markierungen auf dem PCB-Siebdruck ausgerichtet sein sollte.

Schritt 7: Testgerät für elektronische Komponenten - kleine Komponenten

Beginnen Sie mit dem Einlöten der 24 Widerstände. Stellen Sie sicher, dass sie anhand ihrer Farbbänder richtig identifiziert wurden. Achten Sie sehr darauf, die richtigen Werte an den richtigen Stellen auf der Platine zu platzieren. Widerstände sind nicht polarisiert und können in beide Richtungen eingefügt werden.

Nach dem Löten eines Durchsteckbauelements sollte die Leitung vorsichtig von hinten sehr nahe an der Leiterplattenoberfläche angeklemmt werden. Tragen Sie beim Abschneiden von Kabeln immer eine Schutzbrille.

Setzen Sie als nächstes die 9 Keramikkondensatoren ein und achten Sie darauf, dass die auf den Kondensatoren aufgedruckten Werte mit den PCB-Markierungen übereinstimmen. Diese Kondensatoren sind nicht polarisiert und können in beide Richtungen eingesetzt werden.

Die beiden Elektrolytkondensatoren sehen aus wie schwarze Fässer. Sie haben den gleichen Wert, aber ihre Leitungen sind polarisiert. Eine Seite der Kappe hat weiße Streifen. Dies ist die negative Seite. Die andere Leitung ist die positive Seite und sollte mit der "+"-Markierung auf der Platine ausgerichtet werden.

Die rote LED ist polarisiert. Das längere Drahtkabel sollte in das quadratische Loch des Metallpads eingeführt werden.

Die fünf TO-92-Geräte haben einen halbkreisförmigen Querschnitt. Passen Sie die Ausrichtung dieser Form an die auf der Platine markierte Kontur an. Beachten Sie, dass es in TO-92-Gehäusen vier völlig unterschiedliche Gerätetypen gibt. Achten Sie also darauf, die auf den Gehäusen aufgedruckten Nummern mit den Bezeichnungen auf der Leiterplatte abzugleichen.

Schließlich ist der 8-MHz-Kristall nicht polarisiert.

Schritt 8: Testgerät für elektronische Komponenten - Größere Komponenten

Als nächstes die größeren Bauteile einsetzen und verlöten. Diese sind ziemlich selbsterklärend, aber hier sind einige Hinweise:

Die drei blauen Schraubklemmen sollten jeweils so ausgerichtet sein, dass die seitlichen Anschlüsse zum Einführen von Leitungen zum Rand der Platine zeigen.

Der Arm der ZIF-Buchse (Zero Insertion Force) sollte während des Lötens in der UP-Position belassen werden.

Die DIP28-Buchse sollte ohne eingesetzten Chip eingelötet werden. Richten Sie die Halbkreismarkierung auf der Platine an einer ähnlich geformten Kante des Sockels aus. Sobald die Lötung auf dem Sockel abgekühlt ist, kann der Chip gemäß der gleichen halbkreisförmigen Pin-Eins-Markierung eingesetzt werden.

Die 8-Pin-Display-Buchse wird mit der Hauptplatine verlötet. Der 8-Pin-Stecker ist an der Rückseite des TFT-Displays zum Stecken in die Buchse angelötet.

Zwei Messing-Abstandshalter und vier Schrauben werden verwendet, um das Displaymodul nach dem Einsetzen zu stabilisieren.

Vier Messingabstandshalter und vier Schrauben werden verwendet, um die Füße auf der Rückseite der Hauptplatine zu bilden. Diese Füße verhindern, dass die abgeschnittenen Anschlussdrähte der gelöteten Komponenten den Schreibtisch zerkratzen, da sie ziemlich scharf sein können.

Die 9V Batterieklemmenkabel werden in die mit 9V gekennzeichneten Löcher auf der linken Seite der Platine gelötet. Das rote Kabel geht in die „+“-Klemme.

Schritt 9: Verwenden des elektronischen Komponententestgeräts

Sobald das Komponententestgerät mit Strom versorgt wird, kann es durch Herunterdrücken des Drehgebers eingeschaltet werden (im Encoder ist ein Taster integriert). Es gibt einen Kalibrierungsprozess, der durch Kurzschließen der drei Testpunkte durchgeführt werden kann. Sie können die Kalibrierung optional vorerst überspringen und im nächsten Schritt direkt einige Komponenten ausprobieren, die Sie testen möchten.

Ein sehr detailliertes Dokument mit dem Titel TransistorTester with AVR microcontroller and a little more wird regelmäßig aktualisiert und ist online verfügbar. Dieses Dokument behandelt das Design, die Verwendung und die Betriebstheorie für die verschiedenen Versionen dieser Instrumente. Schau es dir auf jeden Fall an.

Diese Seite enthält eine ganze Reihe verwandter Ressourcen in verschiedenen Sprachen.

Schritt 10: Zehn Lektionen Online-Kurs "Moderne Elektronik"

Alles, was Sie für den Online-Videokurs PyroElectro Modern Electronics benötigen, ist im HackerBox Modern and Analog Electronics Kit enthalten.

Nehmen Sie sich beim Durcharbeiten der Lektionen zu Widerständen, Kondensatoren, Induktivitäten, Dioden und Transistoren eine Sekunde Zeit, um die zu untersuchende Komponente mit dem elektronischen Komponententestgerät zu testen.

Sobald Sie mehr darüber erfahren haben, wie jede Komponente in einer Schaltung funktioniert, möchten Sie vielleicht das große Dokument für das elektronische Komponententestgerät lesen und die Betriebstheorie durchgehen, um herauszufinden, wie der Tester das zu testende Gerät mit einem einfachen AVR-Mikrocontroller. Viele der Techniken sind sehr clever und zeigen nützliche Ansätze für Ihre zukünftige Design- oder Testarbeit.

Lektion 9 über den 555 Timer ist eine großartige Gelegenheit, mit der Frequenzmessfunktion des elektronischen Komponentenprüfgeräts zu spielen.

Großen Respekt für die Arbeit von PyroElectro an diesen Lektionen.

Schritt 11: Zehn Lektionen Online-Kurs "Analoge Elektronik"

Alles, was Sie für den Online-Videokurs PyroElectro Analog Electronics benötigen, ist im HackerBox Modern and Analog Electronics Kit enthalten.

Beachten Sie, dass das 3,5-mm-Audio-Patchkabel halbiert werden kann, um zwei Sätze von "Sonden" für die Verwendung mit dem in diesem Kurs besprochenen Soundkarten-Oszilloskop zu erstellen. Die abisolierten Kabeladern sollten mit Lötzinn verzinnt werden, um eine einfache Handhabung ohne Ausfransen zu ermöglichen.

Während die genauen Schaltungen, die im Kurs gezeigt werden, als sicher gelten, ist es erwähnenswert, dass die Soundkarteneingänge Ihres Computers nur für einen Bereich von etwa -0,8 V bis +0,8 V ausgelegt sind. Bei größeren Spannungsbereichen muss das Signal verkleinert werden, um die Eingänge der Soundkarte nicht zu überlasten. Hier sind einige ausgezeichnete Notizen von Make und auch von Daqarta.

Wenn Sie mit Soundkarten-Oszilloskopen ausgiebig experimentieren möchten und eine zusätzliche Versicherung gegen Beschädigung Ihrer Soundkarte haben möchten, sollten Sie sich eine kostengünstige USB-Soundkarte für zusätzliche elektrische Isolierung zulegen.

Die im Kurs vorgeschlagene spezielle Oszilloskop-Software ist speziell für die Verwendung mit Windows bestimmt. Für Linux gibt es ein ähnliches Programm namens xoscope. Für OSX-Benutzer gibt es online verschiedene Hinweise zur Verwendung von Audacity als Soundkarten-Oszilloskop. Für diejenigen, die mit MATLAB oder GNU Octave arbeiten, schauen Sie sich die Funktion audiorecorder() an!

Großen Respekt für die Arbeit von PyroElectro an diesen Lektionen.

Schritt 12: Hacken Sie den Planeten

Vielen Dank, dass Sie an unseren Abenteuern in der modernen analogen Elektronikprüfung und -messung teilgenommen haben. Wenn Sie dieses Instrucable genossen haben und jeden Monat eine Schachtel mit Elektronikprojekten wie diesem direkt an Ihren Briefkasten geliefert haben möchten, treten Sie uns bitte HIER ABONNIEREN bei.

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