Když elektronickí inženýři provádějí reverzní návrh nebo opravu elektronického zařízení, musí nejprve pochopit vztah mezi součástmi na neznámém místě. plošných spojů (PCB), takže je třeba změřit a zaznamenat vztah mezi kolíky součástek na desce plošných spojů.

Nejjednodušší způsob je přepnout multimetr do souboru „zkratového bzučáku“, pomocí dvou testovacích vodičů změřit jeden po druhém spojení mezi kolíky a poté ručně zaznamenat stav zapnutí/vypnutí mezi „páry kolíků“. Aby bylo možné získat kompletní sadu vazebních vztahů mezi všemi „páry vývodů“, musí být testované „páry vývodů“ uspořádány podle principu kombinace. Když je počet součástek a kolíků na desce plošných spojů velký, počet „párů kolíků“, které je třeba změřit, bude obrovský. Je zřejmé, že pokud se pro tuto práci použijí manuální metody, pracovní zátěž měření, záznamu a korektur bude velmi velká. Navíc přesnost měření je nízká. Jak všichni víme, když je odporová impedance mezi dvěma měřicími pery běžného multimetru tak vysoká jako asi 20 ohmů, bzučák bude stále znít, což je indikováno jako cesta.

Pro zvýšení efektivity měření je nutné pokusit se realizovat automatické měření, záznam a kalibraci komponentu „pin pair“. Za tímto účelem autor navrhl dráhový detektor řízený mikrokontrolérem jako přední detekční zařízení a navrhl výkonný měřicí navigační software pro back-endové zpracování, aby společně realizovalo automatické měření a záznam vztahu dráhy mezi kolíky součástek. na PCB. . Tento článek pojednává především o návrhových nápadech a technologii automatického měření obvodem detekce cesty.

Předpokladem automatického měření je připojení pinů testované součástky k detekčnímu obvodu. K tomu je detekční zařízení vybaveno několika měřicími hlavicemi, které jsou vyvedeny kabely. Měřicí hlavy mohou být připojeny k různým testovacím přípravkům pro vytvoření spojení s kolíky součástek. Měřicí hlava Počet pinů určuje počet pinů připojených k detekčnímu obvodu ve stejné dávce. Poté detektor pod kontrolou programu začlení testované „páry kolíků“ do měřicí dráhy jeden po druhém podle principu kombinace. V měřicí cestě je stav zapnuto/vypnuto mezi „páry kolíků“ zobrazen jako to, zda je mezi kolíky odpor, a cesta měření jej převede na napětí, čímž se posuzuje vztah mezi nimi a zaznamenává se.

Aby detekční obvod mohl vybrat různé kolíky v pořadí z mnoha měřicích hlav připojených ke kolíkům součástek pro měření podle principu kombinace, lze nastavit odpovídající pole spínačů a různé spínače lze otevřít/zavřít program pro přepínání kolíků součástek. Zadejte cestu měření, abyste získali vztah zapnuto/vypnuto. Protože měřená veličina je analogová napěťová veličina, měl by být k vytvoření pole spínačů použit analogový multiplexer. Obrázek 1 ukazuje myšlenku použití pole analogových přepínačů k přepnutí testovaného kolíku.

Princip návrhu detekčního obvodu je znázorněn na obrázku 2. Dvě sady analogových spínačů ve dvou krabicích I a II na obrázku jsou konfigurovány v párech: I-1 a II-1, I-2 a II-2. . … ., Ⅰ-N a Ⅱ-N. Zda jsou analogové vícenásobné spínače sepnuty nebo ne, je řízeno programem prostřednictvím dekódovacího obvodu znázorněného na obrázku 1. U dvou analogových spínačů I a II může být současně sepnut pouze jeden spínač. Chcete-li například zjistit, zda existuje vztah mezi měřicí hlavou 1 a měřicí hlavou 2, sepněte spínače I-1 a II-2 a vytvořte měřicí dráhu mezi bodem A a zemí přes měřicí hlavy 1 a 2. je dráha, Pak napětí v bodě A VA=0; pokud je otevřený, pak VA>0. Hodnota VA je základem pro posouzení, zda existuje dráhový vztah mezi měřicími hlavami 1 a 2. Tímto způsobem lze v okamžiku změřit vztah mezi všemi kolíky připojenými k měřicí hlavě podle kombinační princip. Protože se tento proces měření provádí mezi kolíky součásti upnuté testovacím přípravkem, autor jej nazývá měřením ve svorce.

Pokud nelze kolík součásti upnout, je nutné jej změřit zkušebním vodičem. Jak je znázorněno na obrázku 2, připojte jeden testovací vodič k analogovému kanálu a druhý k zemi. V tomto okamžiku lze měření provádět, dokud je sepnut ovládací spínač I-1, což se nazývá měření perem. Obvod znázorněný na obrázku 2 lze také použít k dokončení měření mezi všemi upínacími kolíky měřicí hlavy a neupínacími kolíky, kterých se v okamžiku dotkne uzemňovací měřicí pero. V tuto chvíli je nutné postupně ovládat sepnutí výhybek č. I a Výhybky trasy II jsou vždy rozpojeny. Tento proces měření lze nazvat měření pomocí svorky. Teoreticky by měřené napětí měl být obvod, když VA=0, a měl by to být otevřený obvod, když VA>0, a hodnota VA se mění s hodnotou odporu mezi dvěma měřicími kanály. Protože však samotný analogový multiplexor má nezanedbatelnou odporovou hodnotu RON, tímto způsobem po vytvoření dráhy měření, pokud se jedná o cestu, se VA nerovná 0, ale rovná se úbytku napětí na RON. Protože účelem měření je pouze znát vztah zapnuto/vypnuto, není potřeba měřit konkrétní hodnotu VA. Z tohoto důvodu je nutné pouze použít komparátor napětí pro porovnání, zda je VA větší než úbytek napětí na RON. Nastavte prahové napětí komparátoru napětí tak, aby se rovnalo poklesu napětí na RON. Výstupem napěťového komparátoru je výsledek měření, což je digitální veličina, kterou lze přímo číst mikrokontrolérem.

Stanovení prahového napětí

Experimenty zjistily, že RON má individuální rozdíly a souvisí také s okolní teplotou. Proto musí být prahové napětí, které má být zatíženo, nastaveno samostatně s uzavřeným kanálem analogového spínače. Toho lze dosáhnout naprogramováním D/A převodníku.

Obvod znázorněný na obrázku 2 lze použít ke snadnému určení prahových dat, metoda spočívá v zapnutí párů spínačů I-1, II-1; 2-2, 1-0; …; IN, II-N; ze smyčky Path, po sepnutí každého páru spínačů, odešlete číslo do D/A převodníku a zaslané číslo se zvýší z malého na velké a změřte v tomto okamžiku výstup komparátoru napětí. Když se výstup napěťového komparátoru změní z XNUMX na XNUMX, údaje v tomto okamžiku odpovídají VA. Tímto způsobem lze měřit VA každého kanálu, to znamená úbytek napětí na RON, když je pár spínačů sepnut. U vysoce přesných analogových multiplexerů je individuální rozdíl v RON malý, takže polovinu VA automaticky měřenou systémem lze aproximovat jako odpovídající údaj úbytku napětí na příslušném RON dvojice spínačů. Prahová data analogového přepínače.

Dynamické nastavení prahového napětí

K vytvoření tabulky použijte prahová data naměřená výše. Při měření ve svorce vyjměte z tabulky odpovídající údaje podle čísel dvou sepnutých spínačů a pošlete jejich součet do D/A převodníku pro vytvoření prahového napětí. Pro měření klipu s perem a měření s perem, protože dráha měření prochází pouze analogovým přepínačem č. I, jsou vyžadována pouze jedna prahová data přepínače.

Navíc, protože samotný obvod (D/A převodník, napěťový komparátor atd.) má chyby a mezi testovacím zařízením a testovaným kolíkem je během skutečného měření přechodový odpor, skutečné použité prahové napětí by mělo být v mezích stanoveno podle výše uvedené metody. Přidejte korekční částku na základě, aby nedošlo k nesprávnému posouzení cesty jako otevřeného okruhu. Ale zvýšené prahové napětí přebije malý odporový odpor, to znamená, že malý odpor mezi dvěma kolíky je posuzován jako cesta, takže korekce prahového napětí by měla být zvolena rozumně podle skutečné situace. Pomocí experimentů dokáže detekční obvod přesně určit odpor mezi dvěma piny s hodnotou odporu větší než 5 ohmů a jeho přesnost je výrazně vyšší než u multimetru.

Několik speciálních případů výsledků měření

Vliv kapacity

Když je kondenzátor připojen mezi testované kolíky, měl by být v otevřeném obvodu, ale měřicí cesta nabíjí kondenzátor, když je spínač sepnut, a dva měřicí body jsou jako cesta. V tomto okamžiku je výsledek měření přečtený z komparátoru napětí cesta. Pro tento druh jevu falešné dráhy způsobeného kapacitou lze k řešení použít následující dvě metody: vhodným zvýšením měřicího proudu zkrátit dobu nabíjení, aby proces nabíjení skončil před přečtením výsledků měření; přidejte kontrolu pravdivých a nepravdivých cest do měřicího softwaru Programový segment (viz část 5).

Vliv indukčnosti

Pokud je mezi testované piny zapojena tlumivka, měla by být v otevřeném obvodu, ale protože statický odpor tlumivky je velmi malý, výsledek naměřený multimetrem je vždy cesta. Na rozdíl od měření kapacity dochází v okamžiku sepnutí analogového spínače k ​​indukci elektromotorické síly vlivem indukčnosti. Tímto způsobem může být indukčnost správně posouzena pomocí charakteristik vysoké rychlosti snímání detekčního obvodu. To je však v rozporu s požadavkem na měření kapacity.

Vliv jitteru analogového spínače

Při vlastním měření je zjištěno, že analogový spínač má stabilní průběh z otevřeného stavu do sepnutého stavu, což se projevuje jako kolísání napětí VA, díky čemuž je prvních několik výsledků měření nekonzistentní. Z tohoto důvodu je nutné výsledky cesty několikrát posoudit a počkat, až budou výsledky měření konzistentní. Potvrďte později.

Potvrzení a záznam výsledků měření

Vezmeme-li v úvahu výše uvedené různé situace, za účelem přizpůsobení různým testovaným objektům je k potvrzení a zaznamenání výsledků měření použito blokové schéma softwarového programu znázorněné na obrázku 3.