Wenn Elektroniker das Reverse Design oder die Reparatur von elektronischen Geräten durchführen, müssen sie zuerst die Beziehung zwischen den Komponenten auf dem Unbekannten verstehen Leiterplatte (PCB), daher muss die Verbindungsbeziehung zwischen den Bauteilpins auf der Leiterplatte gemessen und aufgezeichnet werden.

Am einfachsten ist es, das Multimeter auf die Datei „Kurzschluss-Summer“ umzuschalten, mit zwei Messleitungen nacheinander die Verbindung zwischen den Pins zu messen und dann den Ein-/Aus-Status zwischen den „Pin-Paaren“ manuell aufzuzeichnen. Um den vollständigen Satz der Verbindungsbeziehungen zwischen allen „Stiftpaaren“ zu erhalten, müssen die geprüften „Stiftpaare“ nach dem Kombinationsprinzip organisiert werden. Wenn die Anzahl der Komponenten und Pins auf der Leiterplatte groß ist, wird die Anzahl der zu messenden „Pin-Paare“ enorm sein. Wenn für diese Arbeit manuelle Methoden verwendet werden, ist der Arbeitsaufwand für Messung, Aufzeichnung und Korrektur natürlich sehr groß. Außerdem ist die Messgenauigkeit gering. Wie wir alle wissen, ertönt der Summer immer noch, wenn die Widerstandsimpedanz zwischen den beiden Messstiften eines allgemeinen Multimeters etwa 20 Ohm beträgt, was als Pfad angezeigt wird.

Um die Messeffizienz zu verbessern, muss versucht werden, die automatische Messung, Aufzeichnung und Kalibrierung der Komponente „Pinpaar“ zu realisieren. Dazu entwarf der Autor einen mikrocontrollergesteuerten Wegdetektor als Front-End-Erkennungsgerät und eine leistungsfähige Messnavigationssoftware für die Back-End-Verarbeitung, um gemeinsam die automatische Messung und Aufzeichnung der Wegbeziehung zwischen den Bauteilpins zu realisieren auf der Platine. . In diesem Artikel werden hauptsächlich die Designideen und die Technologie der automatischen Messung durch die Pfaderkennungsschaltung erörtert.

Voraussetzung für die automatische Messung ist die Verbindung der Pins des Messobjekts mit der Detektionsschaltung. Dazu ist das Detektionsgerät mit mehreren Messköpfen ausgestattet, die über Kabel herausgeführt werden. Die Messköpfe können an verschiedene Prüfadapter angeschlossen werden, um Verbindungen zu den Bauteilpins herzustellen. Der Messkopf Die Anzahl der Pins bestimmt die Anzahl der Pins, die mit der Detektionsschaltung in derselben Charge verbunden sind. Anschließend nimmt der Detektor programmgesteuert die geprüften „Stiftpaare“ nach dem Kombinationsprinzip nacheinander in die Messstrecke auf. Im Messpfad wird der Ein-/Aus-Zustand zwischen den „Pin-Paaren“ angezeigt, wenn zwischen den Pins ein Widerstand vorhanden ist, und der Messpfad wandelt ihn in eine Spannung um, wodurch die Ein-/Aus-Beziehung zwischen ihnen beurteilt und aufgezeichnet wird .

Damit die Detektionsschaltung aus den zahlreichen Messköpfen, die mit den Bauteilpins verbunden sind, nach dem Kombinationsprinzip unterschiedliche Pins zur Messung auswählen kann, kann das entsprechende Schalterarray eingestellt werden, und verschiedene Schalter können durch den Schalter geöffnet/geschlossen werden Programm zum Umschalten der Komponentenpins. Geben Sie den Messpfad ein, um die Ein/Aus-Beziehung zu erhalten. Da es sich bei der gemessenen Größe um eine analoge Spannungsgröße handelt, sollte ein analoger Multiplexer verwendet werden, um ein Schalterarray zu bilden. Abbildung 1 zeigt die Idee, ein analoges Schalterarray zum Schalten des getesteten Pins zu verwenden.

Das Konstruktionsprinzip der Erkennungsschaltung ist in Abbildung 2 dargestellt. Die beiden Sätze von Analogschaltern in den beiden Kästen I und II in der Abbildung sind paarweise konfiguriert: I-1 und II-1, I-2 und II-2. . .. . ., -N und Ⅱ-N. Ob die analogen Mehrfachschalter geschlossen sind oder nicht, wird vom Programm durch die in Abbildung 1 gezeigte Decodierschaltung gesteuert. Bei den beiden analogen Schaltern I und II kann nur ein Schalter gleichzeitig geschlossen werden. Um beispielsweise zu erkennen, ob zwischen Messkopf 1 und Messkopf 2 ein Wegzusammenhang besteht, schließen Sie die Schalter I-1 und II-2 und bilden Sie einen Messweg zwischen Punkt A und Masse durch die Messköpfe 1 und 2. ein Pfad ist, dann ist die Spannung am Punkt A VA=0; wenn es offen ist, dann VA>0. Der Wert von VA ist die Grundlage für die Beurteilung, ob eine Wegbeziehung zwischen den Messköpfen 1 und 2 besteht. Auf diese Weise kann die Ein/Aus-Beziehung zwischen allen mit dem Messkopf verbundenen Stiften in einem Augenblick gemäß der gemessen werden Kombinationsprinzip bzw. Da dieser Messvorgang zwischen den Pins des von der Prüfvorrichtung eingespannten Bauteils durchgeführt wird, spricht der Autor von der In-Clamp-Messung.

Kann der Stift des Bauteils nicht geklemmt werden, muss er mit einer Messleitung gemessen werden. Verbinden Sie wie in Abbildung 2 gezeigt eine Messleitung mit einem analogen Kanal und die andere mit Masse. Zu diesem Zeitpunkt kann die Messung durchgeführt werden, solange der Steuerschalter I-1 geschlossen ist, was als Stift-Stift-Messung bezeichnet wird. Die in Abbildung 2 gezeigte Schaltung kann auch verwendet werden, um die Messung zwischen allen klemmbaren Stiften des Messkopfes und den nicht klemmbaren Stiften, die vom Erdungsmessstift berührt werden, im Handumdrehen abzuschließen. Zu diesem Zeitpunkt ist es notwendig, das Schließen der Schalter von Nr. I nacheinander zu steuern, und die Schalter von Route II sind immer getrennt. Dieser Messvorgang kann als Stiftklemmenmessung bezeichnet werden. Die gemessene Spannung sollte theoretisch ein Stromkreis sein, wenn VA = 0, und es sollte ein offener Stromkreis sein, wenn VA > 0, und der Wert von VA variiert mit dem Widerstandswert zwischen den beiden Messkanälen. Da jedoch der analoge Multiplexer selbst einen nicht vernachlässigbaren Einschaltwiderstand RON aufweist, ist auf diese Weise, nachdem der Messpfad gebildet wurde, falls es ein Pfad ist, VA nicht gleich 0, sondern gleich dem Spannungsabfall an RON. Da der Zweck der Messung nur darin besteht, die Ein/Aus-Beziehung zu kennen, besteht keine Notwendigkeit, den spezifischen Wert von VA zu messen. Aus diesem Grund muss nur mit einem Spannungskomparator verglichen werden, ob VA größer als der Spannungsabfall an ROZ ist. Stellen Sie die Schwellenspannung des Spannungskomparators gleich dem Spannungsabfall an RON ein. Der Ausgang des Spannungskomparators ist das Messergebnis, eine digitale Größe, die direkt vom Mikrocontroller gelesen werden kann.

Bestimmung der Schwellenspannung

Experimente haben ergeben, dass RON individuelle Unterschiede aufweist und auch mit der Umgebungstemperatur zusammenhängt. Daher muss die zu ladende Schwellenspannung bei geschlossenem analogen Schaltkanal separat eingestellt werden. Dies kann durch Programmierung des D/A-Wandlers erreicht werden.

Die in Figur 2 gezeigte Schaltung kann verwendet werden, um die Schwellwertdaten einfach zu bestimmen, das Verfahren besteht darin, die Schalterpaare I-1, II-1; I-2, II-2; …; IN, II-N; Bilden Sie eine Pfadschleife, nachdem jedes Schalterpaar geschlossen ist, senden Sie eine Zahl an den D/A-Wandler, und die gesendete Zahl erhöht sich von klein auf groß, und messen Sie zu diesem Zeitpunkt die Ausgabe des Spannungskomparators. Wenn sich der Ausgang des Spannungskomparators von 1 auf 0 ändert, entsprechen die Daten zu diesem Zeitpunkt VA. Auf diese Weise kann die VA jedes Kanals gemessen werden, dh der Spannungsabfall an RON, wenn ein Schalterpaar geschlossen wird. Bei hochpräzisen analogen Multiplexern ist die individuelle Differenz im RON klein, so dass die Hälfte der automatisch vom System gemessenen VA als entsprechende Daten des Spannungsabfalls am jeweiligen RON des Schalterpaares angenähert werden kann. Schwellenwertdaten des Analogschalters.

Dynamische Einstellung der Schwellenspannung

Verwenden Sie die oben gemessenen Schwellenwertdaten, um eine Tabelle zu erstellen. Entnehmen Sie beim Messen in der Zange die entsprechenden Daten entsprechend der Nummern der beiden geschlossenen Schalter aus der Tabelle und senden Sie deren Summe an den D/A-Wandler, um eine Schwellenspannung zu bilden. Da der Messpfad nur durch den Analogschalter von Nr. I verläuft, sind für die Stiftclipmessung und die Stiftstiftmessung nur ein Schaltschwellenwert erforderlich.

Da die Schaltung selbst (D/A-Wandler, Spannungskomparator usw.) Fehler aufweist und während der tatsächlichen Messung ein Kontaktwiderstand zwischen der Testhalterung und dem getesteten Pin besteht, sollte die tatsächlich angelegte Schwellenspannung innerhalb des Schwellenwerts liegen nach obiger Methode bestimmt. Addieren Sie auf dieser Grundlage einen Korrekturbetrag, um den Pfad nicht als offenen Kreis zu verkennen. Aber die erhöhte Schwellenspannung überwältigt den kleinen Widerstandswiderstand, d. h. der kleine Widerstand zwischen den beiden Pins wird als ein Pfad beurteilt, so dass der Schwellenspannungskorrekturbetrag entsprechend der tatsächlichen Situation angemessen gewählt werden sollte. Durch Experimente kann die Erkennungsschaltung den Widerstand zwischen den beiden Pins mit einem Widerstandswert von mehr als 5 Ohm genau bestimmen, und ihre Genauigkeit ist deutlich höher als die eines Multimeters.

Mehrere Sonderfälle von Messergebnissen

Der Einfluss der Kapazität

Wenn ein Kondensator zwischen die getesteten Pins geschaltet ist, sollte dieser im Leerlauf sein, aber der Messpfad lädt den Kondensator auf, wenn der Schalter geschlossen ist, und die beiden Messpunkte sind wie ein Pfad. Zu diesem Zeitpunkt ist das vom Spannungskomparator gelesene Messergebnis Pfad. Für diese Art von kapazitiven Fehlpfadphänomenen können die folgenden zwei Methoden zur Lösung verwendet werden: den Messstrom entsprechend erhöhen, um die Ladezeit zu verkürzen, so dass der Ladevorgang endet, bevor die Messergebnisse gelesen werden; Fügen Sie der Messsoftware die Überprüfung von wahren und falschen Pfaden hinzu Das Programmsegment (siehe Abschnitt 5).

Einfluss der Induktivität

Wenn zwischen den getesteten Pins eine Induktivität geschaltet ist, sollte diese im Leerlauf sein, aber da der statische Widerstand der Induktivität sehr klein ist, ist das mit einem Multimeter gemessene Ergebnis immer ein Pfad. Im Gegensatz zur Kapazitätsmessung tritt im Moment des Schließens des Analogschalters aufgrund der Induktivität eine induzierte elektromotorische Kraft auf. Auf diese Weise kann die Induktivität richtig beurteilt werden, indem die Eigenschaften der schnellen Erfassungsgeschwindigkeit der Erfassungsschaltung verwendet werden. Dies steht jedoch im Widerspruch zur Messanforderung der Kapazität.

Der Einfluss von analogem Switch-Jitter

Bei der eigentlichen Messung zeigt sich, dass der Analogschalter einen stabilen Prozess vom geöffneten in den geschlossenen Zustand hat, was sich in der Schwankung der Spannung VA manifestiert, die die ersten Messergebnisse inkonsistent macht. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Ergebnisse des Pfades mehrmals zu beurteilen und abzuwarten, bis die Messergebnisse konsistent sind. Bestätigen Sie später.

Bestätigung und Aufzeichnung der Messergebnisse

Unter Berücksichtigung der oben genannten verschiedenen Situationen wird zur Anpassung an verschiedene getestete Objekte das in Abbildung 3 gezeigte Softwareprogramm-Blockdiagramm verwendet, um die Messergebnisse zu bestätigen und aufzuzeichnen.