Bu yazımın konusu, daha önce
bahsettiğim kendin yap (DIY) osiloskop kiti. Türkiye'de bulunuyor mu
bilmiyorum, ben yurtdışından getirttim. Kitin bağlantısı şöyle:
http://www.dx.com/p/diy-dso138-digital-oscilloscope-kit-electronic-learning-kit-black-red-383995
Özellikleri kısaca:
- 12 bit ADC
- 200Khz'ye kadar bant genişliği
- 0.01/0.1/1V skala; 1x,2x,5x çarpan. Toplamda 10mV'tan 5V'a kadar
- Tek sinyal girişi
- AC/DC ve GND modları
- 2.4 inç TFT LCD (320 X 240 dotmatrix, 262K renk)
Cihazın
ayrıntılı özellikleri sayfasında da var. Bu özellikler masaüstü
modellerin yanından bile geçmese de yeni başlamak ve osiloskop çalışma
prensiplerini kavramak için bence yeterli. Ve elbette masaüstü
modellerin fiyatları da bu cihazın fiyatının yanından geçemez. Parantez
arasında masaüstü modeller hala son kullanıcı için fiyat ve özellikleri
bakımından lüks ama USB bağlantılı modeller bence osiloskopları son
kullanıcı seviyesine indirdiler. USB osiloskoplarda yalnız sinyal
toplama ve ADC katları bulunuyor. Geri kalan, sinyallerin depolanması ve
en önemlisi ekranda gösterilmesi gibi işler bilgisayarla hallediliyor.
Bu cihazların ekranı ve belleği olmadığından ucuzlar ama ADC'leri ve
örnekleme hızları masaüstü cihazlara göre yavaş kalıyor.
Benim sözünü edeceğim kitin üreticisi JYE Tech adında bir Çin firması. Sayfasında hazır osiloskop modelleri ve başka kendin-yap kitler bulunuyor. Benim anlatacağım bu kitlerin en gelişmişi gibi görünen DSO-138 modeli olacak.
 |
| Paketin içeriği |
Öncelikle gelen paketin
içeriği sipariş ettiğim diğer paketlere göre bir hayli iyiydi. Parça
sayısı çok ve çıkan belgeler hem zengin hem de anlaşılır. Fotoğraftaki
kullanıcı kılavuzunda parçaların listesi ve yanında lehimledikçe
işaretlemek için kutucuklar var. Bu belgelere http://www.jyetech.com/Products/LcdScope/UserManual_138.pdf
adresinden ulaşılabilir. Kullanım kılavuzunun son sayfasında tüm devre
katlarının şeması verilmiş. Şema sayesinde lehimleme yada çalışma
sırasında bir hata oluşmuşsa bunu bulmak ve onarmak kolay hale geliyor.
Kiti ilk sipariş ettiğimde SMD elemanların olduğunu bilmiyordum. Daha
doğrusu sitede yazmıyordu. İlk farkettiğimde gözüm korktu ama sonradan
çok da korkutucu olmadığını farkettim. Bu kullanım kılavuzunun dışında
bir tane de SMD elemanların bir listesi geliyor: http://www.jyetech.com/Products/LcdScope/DSO138_SMD_Assembly.pdf
Fotoğrafta baskı devreye lehimli tek bir eleman görünüyor, yukarıdaki
SMD eleman listesinde de pre-soldered olarak geçiyor. Bu eleman Cortex-M3 ARM
mikrodenetleyici (STM32F103C8). JYE Tech'in kendi deyimiyle osiloskobun
kalbi. Osiloskobun firmware'i burada yüklü olarak geliyor. Kodu
derlemeye veya yüklemeye gerek yok ama göz atmak isteyenler için
osiloskobun kaynak kodu da ürünün JYE Tech'teki sayfasında var. SMD
parça listesinin ayrı olmasının nedeni, aynı ürünün tüm SMD elemanları
önceden lehimlenmiş olarak satıldığı başka bir modelinin daha olması.
SKU: 13803K -- One DSO138 kit with all SMD parts pre-soldered
SKU: 13804K -- One DSO138 kit with only the major IC chip (the MCU) pre-soldered
Benim bahsedeceğim ürün ikincisi.
Ürünün
kullanım kılavuzunda gerekli aletler olarak 20W havya, lehim teli,
multimetre, tornavida, yan keski ve cımbız sayılmış. Ben buna bir de
lehim pompasını ekliyorum. Benim kullandığım cihazlar ve çalışma ortamı
aşağıda:
 |
| Çalışma ortamı |
Kullanım
kılavuzundaki sırayı takip ederek öncelikli THT dirençleri lehimlemekle
başladım. Bu arada fotoğrafta görüleceği gibi lehimlemek için boş bir
kabın kenarını kullanıyorum. Mengene de vardı ama çok fazla parça yokken
bu benim kolayıma geliyor.
Her ne kadar THT dirençleri lehimlemek kolay desem de ben yine arada bazı yerlerde soğuk lehim yapmış bulundum.
Baskı
devre çift taraflı. Delikler baskı devrenin her iki yönüne pad'ler
koyulup bırakılmamış; içleri de kaplanmış. Bu nedenle devre elemanlarını
tek bir yüzden lehimlemek yeterli. Lehim bir yüzeyden delik boyunca
diğer yüzeye akıyor. Hatta kullandıkları malzeme neyse çok kaliteli.
Lehim yapmayı keyifli hale getiriyor. Ancak asıl sorun dirençlerin soğuk
lehimlenmesi değildi. Yandaki fotoğraftan da gayet net görülebilir ki
SMD elemanlar lehimlenirken adeta acı çektiler, adeta can çekiştiler.
R23 ve R20 bir bacağında çok fazla lehim var, çünkü bunlarda 1.5mm'lik
lehim telinden küçük bir parça kesmeye çalışıp kesemedim. Kesilen parça
fazla geldi. Diğer bacakları soğuk lehim ve yamuk duruyorlar çünkü
cımbızım da normal cımbızdı ve devre elemanları için ucu çok büyük
kaldı. R17'nin durumu daha da içler acısı. Fotoğrafta belli değil ama
lehim tutmadı diye tekrar tekrar söküp takarken yanlışlıkla bakır yolu
plakadan kaldırdım. En son bir daha denemeyip olduğu biri bırakmaya
karar verdim. Devre şemasından değerine ve direncin bağlantılı olduğu
elemanlara baktım. Multimetre ile deneyip doğru direnç değerini okuyunca
yeterince doğru olduğuna kanaat getirip olduğu gibi bıraktım.
Bu
durum beni SMD lehimleme işinden soğuttu. O hafta sonu baskı devreyi
olduğu gibi bırakıp çalışmaya ara verdim. Ertesi haftasonu
Yazıcıoğlu'ndan kendime bu iş için yeni oyuncaklar aldım:
Sırayla;
ince 0.5mm lehim teli, 0.6mm'lik lehim topu, flux, ince uçlu cımbız ve
lehim sehpası. Kullanışlılık açısından, ince lehim telini almam yararlı
oldu. SMD'lerin yanısıra bacakları birbirine çok yakın 20 pinli
konnektörü lehimlerken işime yaradı. Flux'u yalnızca SMD entegre
lehimlerken kullandım. Dirençleri lehimlerken olmasa da olabilir ama
entegre için en azından benim için olmazsa olmaz. Cımbızın da olması iyi
oldu. Olmasaydı işler çok daha zor olurdu. Bu fotoğraftaki en gereksiz
birinci parça lehim sehpası ki aslında ben böyle birşeyi ne zamandır
almak istiyordum. Hazır bu kadar parçayı almışken sehpayı da alayım
dedim ama boş kap üzerinde de lehimlesem olurmuş. Benim açımdan fazla
farkettirmedi. Lehim toplarıyla elbette BGA entegre lehimlemedim ama
lehim telinden parça kesip lehim yapmaktansa bu toplardan iki tanesini
pad'e koyup havyanın ucunu değdirdim. Sonuç çok iyi oldu.
Bunları
aldıktan sonra devreyi kurmaya geri döndüm. Yukarıda da baskı devrenin
oldukça kaliteli olduğunu söylemiştim. Aşağıdaki fotoğrafta yakın
çekimden hem delikler ve deliklerin iç kaplaması hem de lehimler
görünüyor. Lehimlerin bazılarının gerçekten kötü olduğunun farkındayım.
 |
| Lehim Yüzeyi |
 |
| Devre elemanlarının bulunduğu yüzey |
Yandaki fotoğrafta
başta sözünü ettiğim, osiloskobun kalbini oluşturan ve baskı devreye
lehimli olarak gelen ARM işlemcinin yakın çekim görüntüsü hem de
lehimleme sırasında altta kalan tarafa (parçaların bulunduğu ön yüzeye)
akan lehimin görüntüsü var. R28, R38, R40 ve L4 fena değil. SMD'lerden
R29 ve R30 da fena değil. Yalnız maalesef görüntü biraz bulanık. Burada
henüz yalnızca pasif elemanların lehimlemesini tamamladım. Buraya kadar
zaten çok fazla sorun olmadı.
Yandaki
fotoğrafta baskı devrenin tümü daha net bir şekilde görülebiliyor.
Dikkatle bakılırsa baskı devrede üst sırada AV+, AV-, 3.3V, 5V pad'leri;
alt sırada V1, V2, V3, TLVL, biraz yanında VBus, D+, D- vb. ve biraz
daha sağda OSC gibi pad'ler var. Tahmin edileceği üzere bu pad'ler
çalışma sırasında referans gerilim değerlerini okumak için. Kullanım
kılavuzunda doğru çalışmada pinlerin üzerinde olması gereken gerilim
değerleri ve bu pinlerden hangisinde sorun varsa hangi devre katının
doğru çalışmadığını gösteren ufak bir akış şeması var. Bu da devrede bir
sorun varsa ayrıca kolaylık sağlıyor. Bu fotoğrafta SMD elemanlara
bakınca R32 ve R33'te lehim fazlam olmuş. Bir de bir uyarı yapmakta
yarar var. Lehimlerken sıcaktan etkilenmesinler diye transistörerin
(aslında iki TO-92 paketli transistör ile iki tane de TO-92 paketli regülatör. Halbuki bunların TO-220
paketlileri de var. Onlardan olsa karışmazdı.) bacaklarını elimden
geldiğince uzun tutmaya çalıştım. Fakat LCD ekran son adımda bunların
üzerine oturuyor. Transistörler uzun kalınca LCD baskı devresinin düzgün
oturmasına engel oldu. Transistörleri biraz büküp iyi kötü oturttum ama
bununla uğraşmamak için en baştan transistörlerin bacaklarını kısa tutmakta yarar var.
 |
| Transistör görünümlü regülatörler |
Bu
adımdan sonra zurnanın zırt dediği yere geldim. Daha önce başka bir
devrede SMD transistör yaktığımdan dolayı entegreyi nasıl lehimlerin
diye bir hayli düşünüyordum. En kötü olasılıkla aynı entegreden 4-5 tane
daha alıp bozulmadan lehimlenene kadar denemeyi düşündüm. Bu adımda,
izlediğim videolardan görüp anladığım kadarını uygulamaya karar verdim.
Önce entegrenin birinci bacağını (aslında hangisi olduğunun bir önemi
yok. Köşesindeki herhangi bir bacağını) flux'ladım ve çok az bir lehimle
entegreyi yerine idareten sabitledim. Sonra entegrenin bir sıradaki
geri kalan bacaklarını flux'ladım ve bacak başına 2-2.5 top düşecek
kadar lehim topu koydum. Bunu yapmamdaki amaç bir elle havyayı tutarken
diğer elimle cımbızı tutabilmek böylelikle lehimlerken telle uğraşmadan
zamandan kazanmaktı. Bu arada fotoğrafı çektiğimde arka sırada kalan
bacakları bu şekilde lehimlemiştim. Ön tarafı lehimlerken aynı tekniği
kullandım. İlk sıra çok güzel ve sorunsuz lehimlendi. Tam ben bu işi
yaparım derken ön sıradaki iki bacak arasında köprü oluştu. Havyayla
aralarını ayırdımsa da düzelmedi. Havyanın ucunu temizleyip tekrar
denedim yine olmadı. İkinci denemeden sonra entegreden zaten umudu
kesmiştim. Aradaki fazla lehimi pompayla temizledim. Son defa çok az
ince telle tekrar lehimledim. Sonuç aşağıda fotoğraftaki gibiydi. |
| Biraz lehim fazlası var ama fena değil. |
Eğer en
sonunda hiçbir şey çalışmazsa sorumlusu entegredir diyip lehimlemeye
kaldığım parçadan devam ettim. Öte yandan entegre aslında tüm girişlere
bağlı bir Op-Amp paketi ve eğer bozulursa dijital kısım doğru çalışır
ama girişlerde sorun olduğundan giriş sinyali işlenemez (en azından bazı
durumlar için. Örn. X5 için çalışmaz ama X2 için çalışır vb). Benzer
şekilde flux sürüp topları üzerine yerleştirerek diğer entegreyi de (U3 -
LM 1117) lehimledim.
Aşağıda
soldaki fotoğraf bütün lehimlemeler bitip sıra LCD ekranı takmaya
geldiğinde baskı devreyi gösteriyor. Transistörlerden dolayı LCD ekran
tam oturmasa da en azından sinyalleri alacak kadar oturdu. Fakat
kullanım kılavuzunun ikinci bölümünde ikinci madde gözümden kaçmış: "If voltage at TP22 is good disconnect power. Short JP4 with solder permanently". İlk başta LCD'de görüntü gelmediğinde kendi hatama bağlamıştım ama durum farklıymış. Herneyse JP4'ü kısa devre yaptım.
 |
| LCD ekran takılmaya hazır |
Bunu yaptıktan sonra
ekran görüntüsü yine gelmedi. Kullanım kılavuzundaki akış diyagramında
herşey doğruydu. En sondaki "Check LCD board" adımına kadar geldim.
Devre kartının oturmasında sorun yoktu. Bu arada sol taraftaki ikili iki
konektör yalnız LCD ekranı sabitlemek için. Bu nedenle onlardan çıkması
pahasına sağ tarafını konektöre daha iyi oturttumsa da sonuç alamadım.
Devre şemasından tek tek konektörün hangi pini nereye bağlı takip ederek
bağlantıların hangisine sinyal gelmediğini anlamaya çalıştım ama hiç
hata bulamadım. Sonunda bütün konektör pinlerinin lehimlerini soğuk
lehim olasılığına karşı tekrar lehimledim. Bir yandan da sorunu gidermek
için internette araştırırken JYE Tech'in kullanıcı forumu olduğunu
farkettim. http://www.jyetech.com/forum
 |
| Booting... |
Forumdan arattığım
kadarıyla da sorunun LCD'nin sinyallemesinde olduğu yazıyordu. Lehimleri
yeniledikten sonra bir şekilde çalıştı ve "Booting..." yazan ekran
geldi. Bu ekrandan kısa bir zaman sonra da osiloskobun alışıldık ekranı
geldi.
Bu
arada araştırırken veya denerken öğrendiğim bir kaç şey oldu. Bunlardan
biri, yeşil LED sanıyorum osiloskobun tetikleme mekanizması bağlı. Kare
dalga vb. bağlandığı zaman frekansla uyumlu olarak yanıp sönmeye
başlıyor. Elle tutulunca da benzer davranışlar sergiliyor. İkincisi,
forumda firmware güncellemesi yapılabileceğinden bahsediliyor. Yalnız,
baskı devrenin alt kenarındaki USB konektörden hareketle bilgisayara
bağlanarak yapılıyor gibi görünse de dökümanda konektörün hemen
sağındaki seri port pinlerinin kullanılmasından bahsediliyor. Buna ek
olarak forumda USB portla ilgili şu açıklama
var: "USB port şu anda çalışmamaktadır. Gelecekteki firmware
güncellemeleriyle kullanılması düşünülmekte yada kullanıcıların kendi
amaçları doğrultusunda kullanmaları için eklenmiştir.". Uzun lafın
kısası cihaz henüz ekran görüntüsünü bilgisayara vermekten uzak. Elbette
ki kaynak kodları açık olduğundan yapılamaz değil. Zamanım olsa kendi
uğraşmak isterdim.
Kurulumu
tamamladıktan sonra osiloskopla bir kaç deneme yapmak istedim. Birinci
olarak aletin kendi 1 Khz kalibrasyon osilatörünü girişe bağlayıp ekran
için uygun ayarlamayı seçtiğimde herşeyin gayet iyi çalıştığını gördüm.
Sinyalin üst ve alt uçlarındaki titreşimler fazlaysa bunları kırpmak
için soldaki trimmerleri kullanın diyor ama ben uygun tornavida
bulamadığım için o anda ayarlayamadım. Bir de başka bir sinyal üretici
olarak flip-flop tabanlı bir yürüyen ışık devresini kullandım. Bu
devrede de sayacı (counter) tetikleyen flip-flop katındaki dolma/boşalma
fazları osiloskobun ekranından kolayca izlenebiliyor. Sinyal giriş
katında sorun olmaması yani SMD entegrenin lehimlerken yanmamış olması
entegrenin sıcaklığa çok hassas olmamasından kaynaklandığını
düşündürüyor ama bundan çok da emin değilim. 
Böylelikle osiloskop çalışabilir duruma geldi.
Bu
cihazı internette bulmadan önce kendime, kurduğum radyo devrelerini
denemek için alabileceğim bir USB osiloskop bakmaktaydım. Bu cihaz
elbette radyo devrelerini incelemek için yetersiz kalıyor ancak en başta
belirttiğim gibi ilk öğrenme ve kurcalama amaçlı olarak çok pahalı
değil ve bunun yanında işlevsel bir cihaz.
