HackerBoxes 0018 : Circuit Circus : 12 Marches

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Circuit Circus: Ce mois-ci, HackerBox Hackers travaille avec des circuits électroniques analogiques ainsi que des techniques de test et de mesure de circuits.

Ce Instructable contient des informations pour travailler avec HackerBoxes #0018. Si vous souhaitez recevoir une box comme celle-ci directement dans votre boîte mail chaque mois, c'est le moment de vous inscrire sur HackerBoxes.com et de rejoindre la révolution !

Sujets et objectifs d'apprentissage pour cette HackerBox:

• Construire un dispositif de test de composants basé sur un microprocesseur
• Perfectionner les compétences en assemblage et soudure de circuits imprimés
• Comprendre l'utilisation de divers composants électroniques dans les circuits
• Examiner les techniques de test et de mesure pour ces composants
• Terminez un cours d'électronique moderne de dix leçons
• Terminez un cours d'électronique analogique de dix leçons
• Explorez les applications et les limites des oscilloscopes de carte son
• Techniques d'exercice pour prototyper des circuits sur maquette

HackerBoxes est le service de box d'abonnement mensuel pour l'électronique de bricolage et la technologie informatique. Nous sommes des amateurs, des fabricants et des expérimentateurs. Et nous sommes les rêveurs de rêves.

Étape 1: HackerBoxes 0018: Contenu de la boîte

• Carte de référence à collectionner HackerBoxes #0018
• Dispositif de test de composants électroniques (kit de soudure)
• Kit électronique moderne et analogique
• Kit de cavalier de fil de 140 pièces
• Planche à pain sans soudure 830 points
• Module de dérivation audio 3,5 mm
• Câble de raccordement audio 3,5 mm
• Deux pinces à piles 9V
• Patch thermocollant exclusif "Elite Technology"
• Décalque Quad HackerBoxes exclusif

Quelques autres choses qui seront utiles:

• Fer à souder, soudure et outils de soudure de base
• Deux piles 9V
• Ordinateur avec carte son
• (en option) Carte son USB **
• (facultatif) Multimètre numérique

Plus important encore, vous aurez besoin d'un sens de l'aventure, d'un esprit de bricolage et d'une curiosité de hacker. L'électronique de bricolage hardcore n'est pas le passe-temps le plus facile, mais lorsque vous persistez et profitez de l'aventure, une grande satisfaction peut être tirée de la persévérance et de la mise en œuvre de vos projets. Faites simplement chaque étape lentement, faites attention aux détails et n'hésitez pas à demander de l'aide.

** Remarque sur la carte son: l'étape 11 traite de l'utilisation facultative d'une carte son USB. Il s'en trouvait un certain nombre en surplus au siège de HackerBoxes. Nous les avons ajoutés GRATUITEMENT comme cadeau bonus dans un nombre limité de RANDOM #0018 HackerBoxes. Si vous n'en avez pas reçu, sachez encore qu'ils ont été distribués au hasard gratuitement (sans impact sur le budget de la box). Ils ne sont pas inclus dans la liste de contenu ci-dessus et ne peuvent donc pas être considérés comme un « élément manquant ». Si vous en voulez vraiment un, ils sont disponibles à l'achat ici. Merci de votre compréhension.

Étape 2: Automates, pingouins et clowns

L'autocollant exclusif HackerBoxes Quad est conçu pour être séparé en quatre autocollants miniatures, chacun parfaitement dimensionné pour les boîtiers de projet, les appareils mobiles, les ordinateurs portables ou les boîtes à outils.

Le symbole du planeur figure sur l'un des autocollants miniatures. C'est un motif de cinq points disposés dans une grille. Ce modèle spécifique se propage à travers le tableau dans Game of Life de Conway (un automate cellulaire bien connu). Le planeur a été proposé comme emblème pour représenter la sous-culture hacker, puisque le Game of Life fait appel aux hackers et que le concept du planeur est né presque en même temps qu'Internet et Unix. L'entrée Wikipedia explique que cet emblème est utilisé à divers endroits au sein de la sous-culture, mais il n'est pas universellement apprécié. Si vous ne l'aimez pas, piratez-le. Dans tous les cas, nous vous suggérons de vous procurer un programme ou une application « Le jeu de la vie de Conway » et de jouer avec. Une vie!

Qu'est-ce qui se passe avec le clown? Le fan art du clown et le thème "Circuit Circus" sont des allusions à l'emblématique Circus Circus Hotel and Casino de Las Vegas. Peut-être nous verrons-nous à Las Vegas cet été pour la DEFCON25 ?

Étape 3: Kit électronique moderne et analogique

Le kit électronique moderne et analogique HackerBoxes contient plus de 80 composants électroniques. Beaucoup d'entre eux peuvent être utiles lors de l'expérimentation du dispositif de test de composants électroniques.

Ces composants, ainsi que d'autres contenus de HackerBox # 0018, comprennent tout le nécessaire pour effectuer toutes les expériences des cours en ligne sur l'électronique moderne et l'électronique analogique présentés plus loin dans ce Instructable.

Étape 4: Dispositif de test de composants électroniques - Introduction

Nous connaissons tous le défi ennuyeux d'identifier les paramètres exacts d'un composant dans la vieille boîte à ordures. Les approches conventionnelles d'identification et de mesure sont généralement difficiles et prennent du temps. Cet appareil de test est là pour sauver la situation grâce à une conception très intelligente basée sur un microcontrôleur. Mieux encore, il est fourni sous forme de kit afin que vous puissiez le construire vous-même !

Une fois terminé, nous détecterons et identifierons automatiquement les brochages des transistors NPN et PNP, des FET, des diodes, des diodes doubles, des thyristors et des SCR.

Des résistances jusqu'à 50MΩ peuvent être mesurées avec une résolution maximale de 0,01Ω. Trois points de test permettent de tester simplement les potentiomètres.

La capacité de 25pF-100mF peut être mesurée avec une résolution de 1pF. La résistance série équivalente (ESR) est mesurée pour les condensateurs supérieurs à 90 nF.

Les mesures du transistor à jonction bipolaire incluent le facteur d'amplification du courant collecteur-émetteur, la tension seuil base-émetteur, le courant de fuite collecteur-émetteur, la tension seuil base-émetteur et le gain de courant élevé. Les transistors Darlington sont identifiés. Les diodes de protection pour les transistors de puissance et les FET sont détectées.

Les mesures des paramètres FET incluent la tension de seuil grille-source, la résistance drain-source et la capacité grille-source.

Caractéristiques supplémentaires:

Mesure de fréquence 1Hz-1MHz

Mesure de période jusqu'à 25 kHz

Mesure de tension continue jusqu'à 50V

Générateur de fréquence d'onde carrée à différentes fréquences

Générateur PWM 10 bits (1% - 99%)

Lecteur de thermomètre numérique (DS1820)

Lecteur Température / Humidité (DHT11)

Décodeur de protocole de capteur IR (uPD6121 et TC9012)

Encodeur infrarouge

Caractéristiques:

Processeur: Socket ATMEAG328P (DIP 28 broches)

Écran couleur: TFT avec 160x128 pixels et profondeur de couleur 16 bits

Entrée utilisateur: encodeur rotatif avec bouton-poussoir

Puissance d'entrée: 6,8-12 VDC au connecteur du barillet OU à la batterie 9 V

Consommation actuelle: environ 30 mA

Étape 5: Dispositif de test de composants électroniques - Nomenclature

Commencez à construire le kit en déballant les composants dans un petit plateau et en vous familiarisant soigneusement avec chaque composant.

Il y a 24 résistances axiales ayant 12 valeurs différentes. Ils se ressemblent tous beaucoup. Nous vous suggérons de prendre quelques minutes dès maintenant pour rechercher et noter soigneusement leurs valeurs sur la bande de papier attachée aux résistances. Les résistances ne sont pas interchangeables. Si chaque résistance n'est pas placée à son emplacement approprié sur le PCB, le dispositif de test ne fonctionnera pas.

Ce calculateur de code de résistance est très pratique. Assurez-vous de passer à l'onglet "5 bandes". Un "processus d'élimination" peut être nécessaire lorsque deux ensembles de bandes de couleur se ressemblent beaucoup.

Étape 6: Dispositif de test de composants électroniques - Suppression des tensions transitoires

Le kit de testeur de composants comprend trois minuscules composants à montage en surface - un condensateur 100nF de taille 0805, une diode P6KE6V8 de taille 1812 et un réseau de diodes SVR05-4 de taille SOT23. Ce sont des composants entièrement facultatifs pour prendre en charge la suppression des tensions transitoires (TVS). Le testeur fonctionnera bien sans eux, donc à moins que vous n'ayez une expérience en microscope et SMT, nous vous suggérons fortement de commencer par jeter ces composants.

SI VOUS N'INSTALLEZ PAS DE PIÈCES SMT:

L'objectif du circuit de protection TVS est d'améliorer la probabilité que les broches d'entrée du microcontrôleur survivent au courant de décharge lorsqu'un condensateur chargé est connecté aux entrées de test. Même avec le circuit TVS installé, la protection n'est pas garantie. Par conséquent, il est très important que les condensateurs soient toujours déchargés avant de mesurer avec l'appareil de test compétent.

SI VOUS INSTALLEZ DES PIÈCES SMT:

Les trois composants CMS doivent être soudés en premier. Le condensateur et la diode unique ne sont pas polarisés et peuvent être soudés dans les deux sens. Le réseau de diodes à 6 broches a cependant un marquage de polarité qui doit être aligné avec les éléments de la sérigraphie du PCB.

Étape 7: Dispositif de test de composants électroniques - Petits composants

Commencez par souder les 24 résistances. Assurez-vous qu'ils ont été correctement identifiés par leurs bandes de couleur. Faites très attention à placer les valeurs correctes dans les positions correctes sur le PCB. Les résistances ne sont pas polarisées et peuvent être insérées dans les deux sens.

Après avoir soudé un composant traversant, le fil doit être soigneusement coupé par l'arrière très près de la surface du PCB. Portez toujours des lunettes de sécurité lorsque vous coupez des fils.

Insérez ensuite les 9 condensateurs en céramique en vous assurant de faire correspondre les valeurs imprimées sur les condensateurs aux marquages PCB. Ces condensateurs ne sont pas polarisés et peuvent être insérés dans les deux sens.

Les deux condensateurs électrolytiques ressemblent à des barils noirs. Ils sont de même valeur, mais leurs conducteurs sont polarisés. Un côté de la casquette a une bande blanche. C'est le côté négatif. L'autre fil est le côté positif et doit être aligné avec le marquage "+" sur le PCB.

La LED rouge est polarisée. Le fil le plus long doit être inséré dans le trou carré de la plaquette métallique.

Les cinq dispositifs TO-92 sont de section semi-circulaire. Faites correspondre l'orientation de cette forme avec le contour marqué sur le PCB. Notez qu'il existe quatre types d'appareils complètement différents dans les emballages TO-92, alors assurez-vous de faire correspondre les numéros imprimés sur les emballages avec les désignations sur le PCB.

Enfin, le Crystal 8MHz n'est pas polarisé.

Étape 8: Dispositif de test de composants électroniques - Composants plus gros

Insérez ensuite et soudez les plus gros composants. Ceux-ci sont assez explicites, mais voici quelques conseils:

Les trois bornes à vis bleues doivent chacune être orientées de sorte que les ports latéraux soient face au bord du PCB pour l'insertion des fils.

Le bras de la douille ZIF (force d'insertion nulle) doit être laissé en position HAUT pendant le soudage.

La prise DIP28 doit être soudée sans puce insérée. Alignez le marquage en demi-cercle sur le PCB sur une forme similaire formée dans un bord de la prise. Une fois la soudure refroidie sur le socket, la puce peut être insérée selon le même marquage pin-one semi-circulaire.

La prise d'affichage à 8 broches est soudée au PCB principal. L'embase mâle à 8 broches est soudée à l'arrière de l'écran TFT pour s'accoupler avec la prise.

Deux entretoises en laiton et quatre boulons sont utilisés pour stabiliser le module d'affichage une fois qu'il est inséré.

Quatre entretoises en laiton et quatre boulons sont utilisés pour former des pieds à l'arrière du PCB principal. Ces pieds empêchent les fils coupés des composants soudés de rayer le bureau, car ils peuvent être assez coupants.

Les fils de pince de batterie 9V sont soudés dans les trous étiquetés 9V sur le côté gauche du PCB. Le fil rouge va dans la borne "+".

Étape 9: Utilisation du dispositif de test des composants électroniques

Une fois que l'alimentation est appliquée au dispositif de test de composants, il peut être mis sous tension en appuyant sur l'encodeur rotatif vers le bas (il y a un bouton-poussoir intégré dans l'encodeur). Il existe un processus d'étalonnage qui peut être effectué en court-circuitant les trois points de test ensemble. Vous pouvez éventuellement ignorer l'étalonnage pour l'instant et passer directement à l'essai de certains composants à tester à l'étape suivante.

Un document très détaillé intitulé TransistorTester avec microcontrôleur AVR et un peu plus est fréquemment mis à jour et disponible en ligne. Ce document couvre la conception, l'utilisation et la théorie de fonctionnement des différentes incarnations de ces instruments. Vérifiez certainement.

Cette page contient une grande variété de ressources connexes dans différentes langues.

Étape 10: Cours en ligne de dix leçons « électronique moderne »

Tout ce dont vous aurez besoin pour le cours vidéo en ligne PyroElectro Modern Electronics est inclus dans le kit HackerBox Modern and Analog Electronics.

Tout en explorant les leçons sur les résistances, les condensateurs, les inductances, les diodes et les transistors, prenez une seconde pour tester le composant à l'étude à l'aide du dispositif de test de composant électronique.

Une fois que vous en saurez plus sur le fonctionnement de chaque composant dans un circuit, vous voudrez peut-être consulter le grand document sur le dispositif de test de composants électroniques et revoir la théorie de fonctionnement pour découvrir comment le testeur est capable d'interroger le dispositif testé à l'aide d'un simple Microcontrôleur AVR. De nombreuses techniques sont très astucieuses et démontrent des approches utiles pour vos futurs travaux de conception ou de test.

La leçon 9 sur la minuterie 555 est une excellente occasion de jouer avec la fonction de mesure de fréquence du dispositif de test de composants électroniques.

Beaucoup de respect pour le travail effectué par PyroElectro sur ces cours.

Étape 11: cours en ligne de dix leçons « électronique analogique »

Tout ce dont vous aurez besoin pour le cours vidéo en ligne PyroElectro Analog Electronics est inclus dans le kit HackerBox Modern and Analog Electronics.

Notez que le câble de raccordement audio de 3,5 mm peut être coupé en deux pour créer deux ensembles de « sondes » à utiliser avec l'oscilloscope de carte son discuté dans ce cours. Les fils dénudés doivent être étamés avec de la soudure pour une manipulation facile sans s'effilocher.

Bien que les circuits exacts présentés dans le cours soient présumés sûrs, il convient de noter que les entrées de la carte son de votre ordinateur ne sont conçues que pour gérer une plage d'environ -0,8V à +0,8V. Lorsqu'il s'agit de plages de tension plus larges, le signal devra être réduit afin de ne pas surcharger les entrées de la carte son. Voici quelques excellentes notes de Make et aussi de Daqarta.

Si vous envisagez d'expérimenter largement les oscilloscopes de carte son et que vous souhaitez avoir une assurance supplémentaire contre l'endommagement de votre carte son, vous voudrez peut-être vous procurer une carte son USB bon marché pour une isolation électrique supplémentaire.

Le logiciel d'oscilloscope particulier suggéré dans le cours est spécifiquement destiné à être utilisé avec Windows. Pour Linux, il existe un programme similaire appelé xoscope. Pour les utilisateurs d'OSX, il existe diverses notes en ligne sur l'utilisation d'Audacity comme oscilloscope de carte son. Pour ceux qui travaillent avec MATLAB ou GNU Octave, regardez la fonction audiorecorder() !

Beaucoup de respect pour le travail effectué par PyroElectro sur ces cours.

Étape 12: pirater la planète

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