تستر قطعات الکترونیکی همه‌کاره با آردوینو

اول از همه باید قطعات و ابزارهایی که برای این پروژه لازم داریم رو روی میز کارت جمع کنی. بخش اول لیست قطعات الکترونیکی پایه است:

• 1 عدد خازن سرامیکی 1 نانوفاراد (102)
• 1 عدد خازن سرامیکی 10 نانوفاراد (103)
• 4 عدد خازن سرامیکی 100 نانوفاراد (104)
• 2 عدد خازن سرامیکی 22 پیکوفاراد (22)
• 2 عدد خازن الکترولیت 2.2 میکروفاراد 50 ولت
• 2 عدد دیود شاتکی 1N5819 (یا هر دیود 1 آمپر مشابه)
• 1 عدد رگولاتور ولتاژ 7805 (5 ولتی)
• 1 عدد دیود رفرنس ولتاژ LM336 (2.5 ولتی)
• 1 عدد سلف 10 میکروهانری
• 1 عدد ترانزیستور BC547
• 1 عدد ترانزیستور BC328-40
• 3 عدد مقاومت 680 اهم (ترجیحا با خطای 0.1 یا 1 درصد)
• 3 عدد مقاومت 470 کیلواهم (ترجیحا با خطای 0.1 یا 1 درصد)

حواست باشه که اگه از مقاومت‌های با خطای 1 یا 5 درصد برای مقاومت‌های 680 اهم و 470 کیلواهم استفاده می‌کنی (که خیلی توصیه نمی‌شه اما کار راه اندازه)، باید توی کدهای برنامه یه سری تغییرات کوچیک بدی. مهم‌ترین نکته اینه که با مولتی‌متر بگردی و مقاومت‌هایی رو انتخاب کنی که دقیقا مقدارشون با هم برابر باشه.

اگه پیدا کردن مقاومت‌های دقیق برات سخته، می‌تونی پنج تا هفت عدد مقاومت 5 درصد بخری و با اندازه‌گیری دقیق، سه تایی که مقدارشون دقیقا یکی هست رو برای مدار جدا کنی.

ما این روش رو با مقاومت‌های 5 درصد تست کردیم و با اعمال تغییرات مقادیر توی کدها، مدار بدون هیچ مشکلی و با دقت خوبی کار کرد. بقیه قطعات الکترونیکی هم اینا هستن:

• 2 عدد مقاومت 3.3 کیلواهم
• 2 عدد مقاومت 27 کیلواهم
• 1 عدد مقاومت 100 کیلواهم
• 1 عدد مقاومت 33 کیلواهم
• 6 عدد مقاومت 10 کیلواهم
• 1 عدد مقاومت 470 اهم
• 1 عدد مقاومت 15 کیلواهم
• 1 عدد مقاومت 2.2 کیلواهم
• 1 عدد مقاومت 200 کیلواهم
• 2 عدد مقاومت 1 کیلواهم
• 2 عدد پتانسیومتر یا تریمر 10 کیلواهم
• 1 عدد کریستال اسیلاتور 8 مگاهرتز
• 1 عدد میکروکنترلر ATMEGA328 به همراه سوکت
• 1 عدد نمایشگر کاراکتری 16X2
• 1 عدد ماژول روتاری انکودر با سرولوم
• 1 عدد ال‌ای‌دی قرمز (برای نشانگر روشن بودن دستگاه)

حالا بریم سراغ اتصالات سخت‌افزاری:

• 1 عدد کابل مخابراتی 16 پین
• 3 عدد کابل مخابراتی 3 پین
• 2 عدد کابل مخابراتی 4 پین
• 1 عدد سوکت باتری 9 ولت
• 6 عدد جک موزی مادگی
• 3 عدد کابل رابط با جک موزی نری
• یک جعبه پلاستیکی مناسب برای قاب پروژه

ابزارهای کار هم که مثل همیشه:

• هویه و مقداری سیم لحیم
• فیبر مدار چاپی یک‌رو (برای این پروژه بهتره PCB رو خودت اسیدکاری کنی چون تو تسترهای دقیق، استفاده از فیبر باعث کاهش نویز و خطای مدار می‌شه)
• رنگ محافظ مدار چاپی یا سولدر ماسک (اختیاری)
• کاتر یا ابزار برش مناسب برای درآوردن جای قطعات روی قاب پلاستیکی
• پیچ‌گوشتی و انبردست
• الکل ایزوپروپیل یا استون برای تمیز کردن روغن لحیم روی برد (این مرحله خیلی مهمه، چون کثیفی برد می‌تونه رو دقت تستر تأثیر منفی بذاره).

همه چی آماده است؟ پس بریم سراغ ساخت!

طراحی مدار چاپی این پروژه خیلی بهینه‌سازی شده تا کمترین نویز رو داشته باشه. فایل‌های طراحی برد با نرم‌افزارهای استاندارد آماده شدن و تو می‌تونی اون‌ها رو دانلود کنی تا روی کاغذ گلاسه پرینت بگیری و تو خونه با روش اتو کشیدن مستقیم روی مس پیاده کنی.

برای مرحله اسیدکاری همون روش سنتی و کاربردی استفاده از اسید کلرور فریک کاملا جواب می‌ده. فقط نکات ایمنی رو رعایت کن و تو یه فضای باز با دستکش این کار رو انجام بده.

اگه تا حالا برد اسیدکاری نکردی، آموزش‌های خیلی خوبی تو سطح اینترنت هست که می‌تونه قدم‌به‌قدم بهت کمک کنه. بعد از حل کردن اسید تو آب گرم، فیبر رو بنداز تو ظرف و آروم تکونش بده تا مس‌های اضافی حل بشن.

اگه دلت می‌خواد مدارت خیلی حرفه‌ای به نظر برسه و در برابر اتصالی‌های ناخواسته موقع لحیم‌کاری مقاوم بشه، می‌تونی از چاپ سبز یا همون رنگ سولدر ماسک استفاده کنی. انجام دادن این مرحله اختیاریه، ولی علاوه بر اینکه مدار رو خوشگل می‌کنه، جلوی اکسید شدن مس‌ها رو هم تو درازمدت می‌گیره.

حالا که بردت آماده و حسابی تمیز شده، نوبت به سوراخ‌کاری می‌رسه. می‌تونی از یه دریل دستی کوچیک یا دریل‌های پایه‌دار مخصوص مدار چاپی استفاده کنی. فقط حواست باشه مته مناسب رو انتخاب کنی تا پدهای مسی آسیب نبینن و کنده نشن.

موقع لحیم کردن مقاومت‌های تست، یعنی همون 680 اهمی‌ها و 470 کیلواهمی‌ها، باید خیلی با دقت و ظرافت عمل کنی! این مقاومت‌ها قلب دقت دستگاهت هستن.

• سعی کن قلع زیادی به پایه‌های این مقاومت‌ها نزنی، چون لحیم زیاد می‌تونه مقاومت یا ظرفیت خازنی ناخواسته تو مدار ایجاد کنه.
• به هیچ‌وجه روغن لحیم یا فلاکس رو روی برد رها نکن! این مواد رسانایی ضعیفی دارن و می‌تونن باعث بشن تستر اعداد اشتباهی رو روی نمایشگر نشون بده. حتما بعد از کار، کل برد رو با الکل ایزوپروپیل و یه گوش‌پاک‌کن تمیز کن.

+1

برای قاب دستگاه می‌تونی از یه جعبه پروژه‌های پلاستیکی استاندارد استفاده کنی. جاهای مربوط به جک‌های موزی و سوکت تغذیه رو با دریل سوراخ کن و برای قرار دادن نمایشگر 16x2 هم از یه کاتر داغ یا ابزار ظریف استفاده کن تا یه مستطیل خیلی تمیز دربیاری.

یه نکته مهم برای روتاری انکودر: پایه اتصال به زمین (GND) مربوط به دکمه فشاری روی ماژول رو از لحیم دربیار و اون رو با سیم‌هایی که از برد میاد، به پایه مثبت ال‌ای‌دی وصل کن. برای پین‌هدر LED_START هم باید ترتیب زیر رو رعایت کنی:

• پین 1: پایه منفی ال‌ای‌دی
• پین 2: پایه مثبت ال‌ای‌دی
• پین 3: کلید (سوئیچ)
• پین 4: ولتاژ مثبت 5 ولت

در نهایت یادت نره که پایه دوم کلید رو به پایه مثبت ال‌ای‌دی متصل کنی.

فایل‌های سورس کد رو از حالت فشرده خارج کن. قبل از اینکه بخوای کد رو کامپایل کنی، باید فایل config.h رو باز کنی و یه سری تنظیمات رو بر اساس قطعاتی که خودت استفاده کردی، شخصی‌سازی کنی:

• برو به بخش measurement settings و مقدار R_LOW رو دقیقا همون عددی بذار که با مولتی‌متر برای مقاومت‌های 680 اهم اندازه گرفتی. سعی کن سه تا مقاومتت مقادیر برابری داشته باشن.
• مقدار R_HIGH رو روی عددی که برای مقاومت‌های 470 کیلواهمت با مولتی‌متر خوندی تنظیم کن. هر چی این اعداد دقیق‌تر باشن، تستر بهتر کار می‌کنه.
• مقدار RH_OFFSET رو برای اصلاح خطای سیستماتیک مقاومت‌ها می‌تونی تغییر بدی یا بذاری رو حالت پیش‌فرض بمونه.
• پارامتر R_ZERO مربوط به مقاومت سری دو تا پراب تستر هست (بر حسب 0.01 اهم).
• مقدار CAP_WIRES برای خازن پارازیتی سیم‌های بین برد و پراب‌هاست. برای سیم‌های 10 سانتی‌متری مقدار 2pF رو وارد کن.
• گزینه CAP_PROBELEADS هم مربوط به ظرفیت خازنی خود پراب‌هاست. برای پراب 10 سانتی‌متری حدود 3pF، برای 30 سانتی‌متری 9pF و برای نیم‌متری 15pF در نظر بگیر.
• بقیه مقادیر رو اگه به AVR مسلطی دستکاری کن، وگرنه بذار دست‌نخورده بمونن.

اگه از پروگرامر usbasp استفاده می‌کنی که هیچی، اما اگه پروگرامرت مدل دیگه‌ای هست، باید فایل Makefile رو باز کنی، بری خط 54 و اسم پروگرامرت رو جایگزین کنی.

• تو پوشه کدها، دکمه شیفت رو نگه دار، کلیک راست کن و گزینه Open Command Window Here (یا PowerShell) رو بزن.
• دستور make all رو تایپ کن و اینتر بزن تا فایل‌ها کامپایل بشن.
• پروگرامر رو به پین‌های ISP میکروکنترلر ATmega328 وصل کن.
• دستور make upload رو اجرا کن.
• بعدش دستور make fuses رو بزن تا فیوزبیت‌ها تنظیم بشن.
• در آخر هم برای پاک کردن فایل‌های موقت کامپایل، دستور make clean رو تایپ کن.

نکته مهم: برای اجرای این دستورات باید نرم‌افزار AVRDude از قبل روی سیستم ویندوزی تو نصب شده باشه، در غیر این صورت ترمینال دستورات رو نمی‌شناسه.

قبل از اینکه بخوای همه مدارها رو بندازی تو قاب و همه‌چیز رو محکم کنی، یه تست اولیه بگیر. مدار رو روشن کن و یکی دو تا قطعه بهش وصل کن تا مطمئن بشی نمایشگر و بخش اندازه‌گیری بدون مشکل کار می‌کنن.

+4

خسته نباشی! بالاخره تستر قطعات خودت رو ساختی. این دستگاه از این به بعد یه پای ثابت میز کارت می‌شه و می‌تونی هر قطعه ناشناسی رو باهاش سریع تست و شناسایی کنی.

راستی، این دستگاه فقط یه تستر ساده نیست. اگه بعد از روشن کردن، روتاری انکودر رو به سمت چپ بچرخونی، وارد منوی امکانات اضافیش می‌شی. تو این منو قابلیت‌های جالبی مثل تولید موج PWM، تولید موج مربعی، فرکانس‌متر، گیرنده کدهای مادون قرمز (IR) و البته منوی کالیبراسیون رو داری که می‌تونه خیلی به دردت بخوره.

امیدوارم از این پروژه کاربردی حسابی لذت برده باشی. تو آیسی‌مدار همیشه دنبال این هستیم که پروژه‌هایی رو معرفی کنیم که ارزش ساختن داشته باشن. اگه ایده‌ای برای ارتقای این تستر یا اضافه کردن امکانات جدید بهش داری، حتما تو بخش نظرات برامون بنویس!