Миниатюрный цифровой осциллограф — набор для самостоятельной сборки с пайкой

Если вы работаете в помещении, расположите устройство для удаления паров рядом с рабочим местом. Разложите инструменты в хорошо освещённой зоне, вдали от легковоспламеняющихся предметов:

Пара защитных очков (брызги припоя могут повредить обычные очки)

Паяльник и припой (с оловом или без олова)

Пара наклонных пинцетов

Инструмент для очистки жала (влажная целлюлозная губка или латунная стружка)

Пара кусачек для обрезки

Отсос для припоя и/или оплетка для удаления припоя, на случай ошибок.

(Дополнительно) Силиконовый рабочий коврик для защиты поверхности стола.

В комплект осциллографа входят следующие детали:

Плата

Корпус

Микроконтроллер (также ЦП)

Резисторы и конденсаторы

Индуктор питания

Внешние интерфейсы

OLED-дисплей и разъёмы дисплея

Каждый резистор и конденсатор (кроме трёх резисторов 2 кΩ) уникален и должен быть установлен в своё место на плате. Конденсаторы 10 μF и 22 nF выглядят одинаково, за исключением маркировки на упаковке 103. Используйте пинцет, чтобы снять упаковку с каждого компонента перед пайкой.

Светодиод

1W/10 kΩ (103) резистор

10 kΩ (103) резистор

2 kΩ (202) резисторы

10 μF конденсатор

10 nF (103) конденсатор

22 nF конденсатор

Разместите плату на рабочем коврике/поверхности так, чтобы передняя сторона (сторона с надписью MiNi-DSO вверху) была обращена вверх.

Наденьте защитные очки.

Включите паяльник. Если у паяльника есть регулировка температуры:

Установите 300 °C (~570 °F), если вы используете оловянный припой

Установите 375 °C (~700 °F), если вы используете безоловянный припой

Очистите жало паяльника. Если вы используете целлюлозную губку, смочите её дистиллированной водой до влажного состояния и быстро протрите жало. Если вы используете латунную стружку, несколько раз введите жало в проволоку.

Расплавьте небольшую каплю припоя на жале паяльника. Это называется «смачивание жала» и улучшит теплообмен.

Вы, вероятно, увидите лёгкий дым при расплавлении припоя. Это в основном флюс в сердечнике припоя. Флюс помогает расплавленному припою растекаться, но со временем испаряется.

На этом шаге вы подготовите одну из контактных площадок резистора, нанеся на неё припой. Это упростит пайку резистора.

Приложите жало паяльника к одной из контактных площадок в контуре, обозначенном как R4, на несколько секунд, чтобы её нагреть.

Если вы нагреваете плату постоянно более 10 секунд, избыточное тепло может повредить контактную площадку.

Поднесите припой к нагретой области, пока на плате не образуется небольшая капля припоя.

Припой должен расплавиться на площадке в течение нескольких секунд. Если припой не прилипает к площадке, нанесите флюс на площадку или увеличьте температуру.

Сначала уберите припой, затем снимите жало паяльника с площадки.

Поместите самый большой резистор 10 kΩ (маркировка 103) в контур, обозначенный на плате как R4.

Для удобного калькулятора значений поверхностных резисторов нажмите здесь. Все резисторы в этом наборе имеют трёхзначную маркировку EIA (Electronic Industries Alliance).

Повторно нагрейте припой, удерживая резистор в контуре, пока расплавленный припой не покроет концевую (блестящую) контактную поверхность.

Все резисторы до Шага 13 симметричны и могут быть припаяны в любом направлении.

Если припой не покрывает контакт, добавьте флюс или немного свежего припоя и попробуйте снова.

Уберите паяльник, затем снимите пинцет, когда припой остынет.

На этом шаге вы разогреете контактную площадку и второй концевой контакт резистора, чтобы они легко расплавили припой.

Приложите жало к второй контактной площадке R4 и ко второму концевому контакту резистора на несколько секунд, чтобы нагреть их оба. Угол соприкосновения жала должен обеспечивать максимальный контакт с площадкой и контактом.

Если нагревать их непрерывно более 10 секунд, избыточное тепло может повредить площадку или резистор.

Поднесите припой к нагретой области, пока вокруг концевого контакта не образуется небольшая капля припоя.

Сначала уберите припой, затем снимите жало паяльника с площадки.

Поздравляем — вы припаяли резистор к плате!

Если одно из паяных соединений не контактирует с концевым контактом, разогрейте контакт и добавьте припой. Если припой не течёт аккуратно, нанесите флюс на соединение перед добавлением припоя.

Проверьте, не образовались ли случайные перемычки припоя с соседней площадкой. В этом случае аккуратно нагрейте припой между площадками и разделите перемычку. Если перемычка не разъединяется, удалите припой и попробуйте снова.

Прижмите жало паяльника к одной из паяльных площадок R2 на плате на несколько секунд, чтобы её разогреть.

Поднесите припой к разогретой области, пока на площадке не образуется небольшая капля припоя.

Установите меньший резистор 10 kΩ (маркировка 103) в контур с обозначением R2 на плате.

Прижмите жало паяльника к краю паяльной площадки, удерживая резистор в контуре, так чтобы его выводы (блестящие части) лежали на контактах платы.

Уберите паяльник, затем уберите пинцет, когда припой остынет.

Прижмите жало к второй паяльной площадке R2 и ко второму выводу резистора на несколько секунд, чтобы разогреть их оба. Разверните жало под углом для максимального контакта с площадкой и выводом.

Поднесите припой к разогретой области, пока вокруг второго вывода не образуется небольшая капля припоя.

Повторите этот процесс, чтобы припаять три резистора 2 kΩ (маркировка 202) в контурах с обозначениями R3, R1 и R5 на лицевой стороне платы.

Повторите процесс, чтобы припаять три конденсатора на лицевую сторону платы:

Большой конденсатор в контуре с обозначением C1

Конденсатор с маркировкой 103 на упаковке в контуре с обозначением C2

Конденсатор 22 nF (без маркировки на упаковке) в контуре с обозначением C3

Прижмите жало паяльника к паяльной площадке LED на плате на несколько секунд, затем поднесите припой к разогретой области, пока на площадке не образуется небольшая капля припоя.

Установите светодиод в контур с обозначением LED на плате, поскольку белая (не зелёная) сторона должна быть совмещена с символом "+".

Зелёные метки указывают отрицательную (-) сторону.

Припаяйте первый вывод светодиода к плате.

Контактные площадки светодиода находятся под ним, поэтому паяное соединение не обязано покрывать весь вывод.

Прижмите жало к второй паяльной площадке светодиода и поднесите припой к разогретой области, пока небольшая капля припоя не коснётся вывода.

Контактные площадки светодиода находятся под ним, поэтому паяное соединение не обязано покрывать весь вывод.

Сначала уберите припой, затем уберите паяльник с площадки.

На этом шаге вы нанесёте припой на одну из площадок микроконтроллера, чтобы облегчить выравнивание при последующей пайке.

Прижмите жало паяльника к нижней левой паяльной площадке микроконтроллера на плате на несколько секунд, чтобы её разогреть.

Если нагревать плату непрерывно более 10 секунд, чрезмерный нагрев может повредить паяльную площадку.

Поднесите припой к разогретой области, пока на площадке не образуется небольшая капля припоя.

Поскольку эти площадки расположены очень близко, припой может прилипать к нескольким площадкам одновременно. Это допустимо, если площадки не соединены между собой мостиком припоя.

Повторите предыдущий шаг, чтобы нанести припой на верхнюю правую паяльную площадку микроконтроллера на плате.

Ориентируйте микроконтроллер по его контуру (обозначенному U1) на плате так, чтобы углублённая метка на микроконтроллере совпала с кружком на плате.

Вдавленная метка на микроконтроллере должна быть направлена в тот же угол, что и точка рядом с меткой U1 на плате.

Выровняйте все 44 контакта с соответствующими паяльными площадками на плате.

Убедитесь, что микроконтроллер выровнен как по вертикали, так и по горизонтали. После припайки нескольких выводов чрезвычайно трудно удалить микроконтроллер и попытаться снова.

Удерживайте микроконтроллер пинцетом и повторно разогрейте припой с двух предыдущих шагов, чтобы припаять его к плате.

Если у вас есть полиимидная лента, вы можете использовать её, чтобы зафиксировать микроконтроллер при пайке первых двух выводов.

Этот процесс трудоёмкий и отнимает время. Не спешите и будьте особенно осторожны, чтобы не перегреть паяльные площадки или выводы. Избегайте использования оплётки для удаления припоя, так как она может легко повредить площадки.

Прижмите жало к другой паяльной площадке и поднесите припой к разогретой области, пока на контакте не образуется небольшое паяное соединение.

Проверьте, не образовался ли непреднамеренный мостик припоя между соединениями. Если да, осторожно нагрейте припой между соединениями паяльником и разъедините мостик. Если мостик не поддаётся, удалите припой с помощью отсосa для припоя и попробуйте снова. Будьте осторожны, чтобы не перегреть выводы или площадки при удалении припоя.

Повторите этот процесс для всех остальных выводов микроконтроллера.

Совместите разъём USB с контуром, помеченным USB на лицевой стороне платы.

Вставьте выводы разъёма USB в четыре отверстия на плате так, чтобы он прилегал заподлицо.

Переверните плату так, чтобы контакты были направлены вверх.

Надавите жалом паяльника на одну из контактных площадок разъёма USB, ближайшую к краю, и пропаяйте первый контакт разъёма USB.

Пропаяйте остальные контакты разъёма USB.

Совместите разъём UART с контуром, помеченным UART на лицевой стороне платы.

Вставьте более короткие контакты разъёма UART в четыре отверстия на плате так, чтобы он прилегал заподлицо.

Переверните плату так, чтобы контакты были направлены вверх.

Пропаяйте разъём UART к плате.

Прижмите жалом паяльника к контактной площадке L1 на плате на несколько секунд, чтобы её нагреть, затем подведите припой в нагретую область до образования небольшого шарика припоя на площадке.

Повторно нагрейте припой, удерживая индуктивность в её контуре так, чтобы её концевые контакты (стороны с выемками) лежали на контактных площадках платы.

Силовая катушка симметрична и может быть припаяна в любом направлении, при условии что выемки находятся над контактными площадками.

Уберите паяльник, затем удалите пинцет после остывания припоя.

Прижмите жало к второй контактной площадке силовой катушки и ко второму концевому контакту катушки на несколько секунд, чтобы нагреть их оба. Поверните жало под углом для максимального контакта с площадкой и контактом.

Подведите припой в нагретую область до образования небольшого шарика припоя, соединяющего второй концевой контакт с его площадкой.

Контактные площадки силовой катушки расположены под ней, поэтому паяное соединение не должно покрывать весь конец.

Используйте пинцет, чтобы взять одно из тестовых колец и сжать его выводы вместе.

Вставьте выводы тестового кольца в отверстие, помеченное PWM на лицевой стороне платы.

Повторите этот процесс для другого тестового кольца в отверстие, помеченное SIN.

Переверните плату так, чтобы выводы тестовых колец были направлены вверх.

Пропаяйте тестовые кольца к плате.

Совместите тумблер с контуром, помеченным ON на лицевой стороне платы, чтобы сам переключатель был направлен наружу.

Вставьте пять контактов переключателя в соответствующие отверстия платы.

Переверните плату так, чтобы контакты тумблера были направлены вверх.

Пропаяйте тумблер к плате.

Совместите женскую контактную планку OLED с контуром, помеченным OLED на плате.

Вставьте семь контактов планки в соответствующие отверстия платы.

Переверните плату так, чтобы контакты планки были направлены вверх.

Пропаяйте женскую контактную планку к плате.

Совместите клеммный блок с контуром, помеченным INPUT на лицевой стороне платы, чтобы клеммный интерфейс был направлен наружу.

Вставьте два контакта блока в соответствующие отверстия платы.

Переверните плату так, чтобы контакты клеммного блока были направлены вверх.

Пропаяйте клеммный блок к плате.

Совместите первый подстроечный резистор (с меткой W204 сверху) с контуром, помеченным RP1 на лицевой стороне платы. Золотистая ручка должна быть ближе к микроконтроллеру.

Подстроечные резисторы не симметричны. Выступающие края и регулируемая ручка должны совпадать с их контуром.

Вставьте три контакта резистора в соответствующие отверстия платы.

Переверните плату так, чтобы выводы резистора были направлены вверх.

Припаяйте первый подстроечный резистор к плате.

Выровняйте второй подстроечный резистор (с маркировкой W501 сверху) по контуру, обозначенному RP2 на лицевой стороне платы. Золотистая ручка должна быть ближе всего к микроконтроллеру.

Вставьте три вывода резистора в соответствующие отверстия платы.

Переверните плату так, чтобы выводы резистора были направлены вверх.

Припаяйте второй подстроечный резистор к плате.

Выровняйте ручку энкодера по контуру, отмеченному EC11 на лицевой стороне платы. Ориентируйте её так, чтобы три контакта вверху соответствовали трём отверстиям на плате под надписью MiNi-DSO.

Вставьте семь выводов энкодера в соответствующие отверстия платы.

Переверните плату так, чтобы выводы энкодера были направлены вверх.

Припаяйте ручку энкодера к плате.

На этом шаге вы будете припаивать штекерный разъём дисплея к плате дисплея.

Выровняйте штекерный OLED-разъём по контуру на обратной стороне платы дисплея. Более короткие контакты должны быть обращены к плате.

Вставьте семь более коротких контактов разъёма в соответствующие отверстия платы.

Переверните плату дисплея так, чтобы выводы разъёма были направлены вверх.

Припаяйте разъём OLED-дисплея к плате дисплея.

Выровняйте штекерные контакты дисплея с гнездовым разъёмом на лицевой стороне платы так, чтобы сам дисплей располагался над микроконтроллером.

Плотно вставьте контакты в разъём.

Перед подачей питания на осциллограф визуально проверьте пайку, чтобы убедиться в отсутствии перемычек или незавершённых соединений во избежание повреждения компонентов.

Пустыми должны оставаться только две площадки с маркировкой BAT.

Подключите осциллограф к источнику питания с помощью прилагаемого кабеля Micro USB.

Если тумблер выключен, переведите его в положение ON, чтобы включить осциллограф. Вы должны увидеть, как на дисплее появится надпись "MiniDSO" вверху.

Если осциллограф не включается, проверьте пайки на предмет перемычек, повреждений или незавершённых соединений.

После загрузки осциллографа на экране должен появиться график. Поверните ручку энкодера, чтобы проверить её работоспособность.

Выключите осциллограф и отсоедините USB-кабель после проверки работоспособности.

Используйте бокорезы, чтобы обрезать выводы тестовых колец до тех пор, пока они не перестанут выступать над паяным соединением с обратной стороны платы.

Повторите предыдущий шаг, чтобы обрезать все выводы до тех пор, пока они не перестанут выступать над своими паяными соединениями с обратной стороны платы.

Это хорошее время для очистки остатков припоя. Нанесите немного изопропилового спирта на паяные соединения и протрите безворсовой тканью, чтобы удалить флюс и остатки спирта.

Остальные шаги показывают, как собрать корпус осциллографа.

Корпус содержит следующие детали:

1x Нижняя акриловая панель

1x Верхняя акриловая панель

4x Винта 11 мм

4x Винта 7 мм

4x Гайки

4x Стойки-выступы

Используя ноготь или пинцет, подденьте край защитной плёнки нижней акриловой панели и снимите её.

Повторите процесс для плёнки с другой стороны.

Повторите предыдущий шаг, чтобы удалить защитные плёнки с верхней акриловой панели.

Вставьте один из винтов 11 мм в отверстие нижней акриловой панели.

Навинтите одну из гаек на винт до плотной посадки пальцами.

Не затягивайте гайку инструментами — это может повредить акрил.

Вы можете удерживать винт пальцем или отверткой при затяжке, чтобы обеспечить плотную посадку.

Повторите этот процесс для остальных трёх отверстий в нижнем акриле.

Выровняйте четыре угловых отверстия печатной платы с винтами, выступающими из нижнего акрила. Ориентируйте плату так, чтобы задняя сторона была обращена к нижнему акрилу.

Вставьте четыре винта через их отверстия, пока плата не ляжет заподлицо с гайками в нижнем корпусе.

Навинтите одну из стоек на винт, выступающий из платы, до плотного прилегания пальцами к плате.

Не используйте дополнительные инструменты для затяжки стоек — это может повредить плату.

Повторите этот процесс для остальных трёх стоек и винтов.

Возьмите пластиковую выдергивающую петлю защитной плёнки OLED-дисплея и снимите плёнку.

Выровняйте верхний акрил с отверстиями под винты стоек, регулировочными ручками резисторов и винтами клеммника.

Используйте отвертку, чтобы вкрутить один из винтов 7 мм в стойку до примерно плотной затяжки пальцами.

Вкрутите оставшиеся три винта в остальные стойки.

Выровняйте отверстие в днище крышки ручки с регулятором энкодера.

Наденьте крышку ручки на регулятор энкодера и нажмите до упора.

Подключите кабель Micro USB к осциллографу.

Поздравляем! У вас теперь рабочий мини-осциллограф.

Переключите тумблер в положение ON, чтобы включить осциллограф.