Quan els enginyers electrònics realitzen el disseny invers o el treball de reparació d’equips electrònics, primer han d’entendre la relació de connexió entre els components al desconegut. placa de circuit imprès (PCB), de manera que s’ha de mesurar i registrar la relació de connexió entre els pins dels components de la PCB.

La manera més senzilla és canviar el multímetre al fitxer de “sonor de curtcircuit”, utilitzar dos cables de prova per mesurar la connexió entre els pins un per un i, a continuació, registrar manualment l’estat d’encesa/desactivació entre els “parells de pins”. Per obtenir el conjunt complet de relacions de connexió entre tots els “parells de pins”, els “parells de pins” provats s’han d’organitzar segons el principi de combinació. Quan el nombre de components i pins del PCB sigui gran, el nombre de “parells de pins” que s’han de mesurar serà enorme. Evidentment, si s’utilitzen mètodes manuals per a aquest treball, la càrrega de treball de mesura, enregistrament i correcció serà molt gran. A més, la precisió de mesura és baixa. Com tots sabem, quan la impedància resistiva entre les plomes de dos metres d’un multímetre general és tan alta com uns 20 ohms, el timbre continuarà sonant, que s’indica com un camí.

Per millorar l’eficiència de la mesura, cal intentar realitzar la mesura automàtica, l’enregistrament i el calibratge del component “parell de pins”. Amb aquesta finalitat, l’autor va dissenyar un detector de camí controlat per un microcontrolador com a dispositiu de detecció frontal i va dissenyar un potent programari de navegació de mesura per al processament de fons per realitzar conjuntament el mesurament i l’enregistrament automàtic de la relació del camí entre els pins dels components. al PCB. . Aquest article discuteix principalment les idees de disseny i la tecnologia de mesura automàtica mitjançant el circuit de detecció de camins.

El requisit previ per a la mesura automàtica és connectar els pins del component a prova al circuit de detecció. Per a això, el dispositiu de detecció està equipat amb diversos capçals de mesura, que surten a través de cables. Els capçals de mesura es poden connectar a diversos accessoris de prova per establir connexions amb els pins dels components. El capçal de mesura El nombre de pins determina el nombre de pins connectats al circuit de detecció en el mateix lot. Aleshores, sota el control del programa, el detector incorporarà els “parells de pins” provats a la ruta de mesura un per un segons el principi de combinació. Al camí de mesura, l’estat d’activació/desactivació entre els “parells de pins” es mostra com si hi ha resistència entre els pins, i el camí de mesura la converteix en una tensió, jutjant així la relació d’encesa/apagada entre ells i gravant-la.

Per tal de permetre que el circuit de detecció seleccioni diferents pins en seqüència dels nombrosos capçals de mesura connectats als pins dels components per mesurar-los segons el principi de combinació, es pot configurar la matriu d’interruptors corresponent i es poden obrir/tancar diferents interruptors mitjançant el programa per canviar els pins dels components. Introduïu la ruta de mesura per obtenir la relació d’activació/desactivació. Com que la mesura és una quantitat de tensió analògica, s’hauria d’utilitzar un multiplexor analògic per formar una matriu de commutadors. La figura 1 mostra la idea d’utilitzar una matriu de commutadors analògics per canviar el pin provat.

El principi de disseny del circuit de detecció es mostra a la figura 2. Els dos conjunts d’interruptors analògics de les dues caixes I i II de la figura es configuren per parells: I-1 i II-1, I-2 i II-2. . .. . ., Ⅰ-N i Ⅱ-N. El programa controla si els interruptors múltiples analògics es tanquen o no mitjançant el circuit de descodificació que es mostra a la figura 1. En els dos interruptors analògics I i II, només es pot tancar un interruptor alhora. Per exemple, per detectar si hi ha una relació de trajectòria entre el capçal de mesura 1 i el capçal de mesura 2, tanqueu els interruptors I-1 i II-2 i formeu un camí de mesura entre el punt A i el terra a través dels capçals de mesura 1 i 2. és un camí, Aleshores la tensió al punt A VA=0; si està obert, aleshores VA>0. El valor de VA és la base per jutjar si hi ha una relació de camí entre els capçals de mesura 1 i 2. D’aquesta manera, la relació d’encesa/apagada entre tots els pins connectats al capçal de mesura es pot mesurar en un instant segons el principi de combinació. Com que aquest procés de mesura es realitza entre els pins del component subjectat per l’aparell de prova, l’autor l’anomena mesura en pinça.

Si el pin del component no es pot subjectar, s’ha de mesurar amb un cable de prova. Com es mostra a la figura 2, connecteu un cable de prova a un canal analògic i l’altre a terra. En aquest moment, la mesura es pot realitzar sempre que l’interruptor de control I-1 estigui tancat, que s’anomena mesura de ploma-bolígraf. El circuit que es mostra a la figura 2 també es pot utilitzar per completar la mesura entre tots els pins subjectables del capçal de mesura i els pins no subjectables tocats per la ploma del mesurador de connexió a terra en un instant. En aquest moment, cal controlar el tancament dels interruptors del número I al seu torn, i els interruptors de la ruta II sempre estan desconnectats. Aquest procés de mesura es pot anomenar mesurament de la pinça del bolígraf. La tensió mesurada, teòricament, hauria de ser un circuit quan VA=0, i hauria de ser un circuit obert quan VA>0, i el valor de VA varia amb el valor de la resistència entre els dos canals de mesura. Tanmateix, com que el mateix multiplexor analògic té una resistència RON no negligible, d’aquesta manera, després de formar el camí de mesura, si és un camí, VA no és igual a 0, sinó igual a la caiguda de tensió a RON. Com que l’objectiu de la mesura és només conèixer la relació d’encesa/apagada, no cal mesurar el valor específic de VA. Per aquest motiu, només cal utilitzar un comparador de tensió per comparar si VA és més gran que la caiguda de tensió en RON. Estableix la tensió llindar del comparador de tensió perquè sigui igual a la caiguda de tensió a RON. La sortida del comparador de tensió és el resultat de la mesura, que és una quantitat digital que el microcontrolador pot llegir directament.

Determinació de la tensió llindar

Els experiments han trobat que el RON té diferències individuals i també està relacionat amb la temperatura ambient. Per tant, la tensió llindar que s’ha de carregar s’ha de configurar per separat amb el canal de commutació analògic tancat. Això es pot aconseguir programant el convertidor D/A.

El circuit que es mostra a la figura 2 es pot utilitzar per determinar fàcilment les dades del llindar, el mètode és encendre els parells d’interruptors I-1, II-1; I-2, II-2; …; IN, II-N; Formeu el bucle del camí, després de tancar cada parell d’interruptors, envieu un número al convertidor D/A i el nombre enviat augmenta de petit a gran i mesureu la sortida del comparador de tensió en aquest moment. Quan la sortida del comparador de tensió canvia d’1 a 0, les dades en aquest moment corresponen a VA. D’aquesta manera es pot mesurar el VA de cada canal, és a dir, la caiguda de tensió en RON quan es tanquen un parell d’interruptors. Per als multiplexors analògics d’alta precisió, la diferència individual en RON és petita, de manera que la meitat del VA mesurat automàticament pel sistema es pot aproximar com a dades corresponents de la caiguda de tensió al RON respectiu del parell d’interruptors. Dades de llindar de l’interruptor analògic.

Configuració dinàmica de la tensió llindar

Utilitzeu les dades del llindar mesurades anteriorment per crear una taula. Quan mesureu a la pinça, traieu les dades corresponents de la taula segons els números dels dos interruptors tancats i envieu la seva suma al convertidor D/A per formar una tensió llindar. Per a la mesura del clip de bolígraf i la mesura del bolígraf, com que el camí de mesura només passa per l’interruptor analògic del número I, només calen dades de llindar d’un interruptor.

A més, com que el propi circuit (conversor D/A, comparador de tensió, etc.) té errors i hi ha una resistència de contacte entre l’aparell de prova i el pin provat durant la mesura real, la tensió llindar real aplicada hauria d’estar dins del llindar. determinat segons el mètode anterior. Afegiu una quantitat de correcció sobre la base, per no jutjar malament el camí com un circuit obert. Però l’augment de la tensió de llindar aclapararà la petita resistència de la resistència, és a dir, la petita resistència entre els dos pins es considera un camí, de manera que la quantitat de correcció de la tensió llindar s’ha de seleccionar raonablement segons la situació real. Mitjançant experiments, el circuit de detecció pot determinar amb precisió la resistència entre els dos pins amb un valor de resistència superior a 5 ohms, i la seva precisió és significativament superior a la d’un multímetre.

Diversos casos especials de resultats de mesura

La influència de la capacitat

Quan es connecta un condensador entre els pins provats, hauria d’estar en una relació de circuit obert, però el camí de mesura carrega el condensador quan l’interruptor està tancat i els dos punts de mesura són com un camí. En aquest moment, el resultat de la mesura llegit des del comparador de tensió és el camí. Per a aquest tipus de fenomen de camí fals causat per la capacitat, es poden utilitzar els dos mètodes següents per resoldre: augmentar adequadament el corrent de mesura per escurçar el temps de càrrega, de manera que el procés de càrrega acabi abans de llegir els resultats de la mesura; afegir la inspecció de camins veritables i falsos al programari de mesurament El segment del programa (vegeu la secció 5).

Influència de la inductància

Si es connecta un inductor entre els pins provats, hauria d’estar en una relació de circuit obert, però com que la resistència estàtica de l’inductor és molt petita, el resultat mesurat amb un multímetre sempre és un camí. Contràriament al cas de la mesura de capacitat, en el moment en què l’interruptor analògic està tancat, hi ha una força electromotriu induïda a causa de la inductància. D’aquesta manera, la inductància es pot jutjar correctament utilitzant les característiques de la velocitat d’adquisició ràpida del circuit de detecció. Però això està en contradicció amb el requisit de mesura de la capacitat.

La influència de la fluctuació de l’interruptor analògic

En la mesura real, es troba que l’interruptor analògic té un procés estable des de l’estat obert fins a l’estat tancat, que es manifesta com la fluctuació de la tensió VA, la qual cosa fa que els primers resultats de mesura siguin inconsistents. Per aquest motiu, cal jutjar els resultats de la ruta diverses vegades i esperar que els resultats de la mesura siguin coherents. Confirmeu més tard.

Confirmació i registre dels resultats de mesura

Tenint en compte les diverses situacions anteriors, per adaptar-se a diferents objectes provats, s’utilitza el diagrama de blocs del programa de programari que es mostra a la figura 3 per confirmar i registrar els resultats de la mesura.