Cuando los ingenieros electrónicos llevan a cabo el diseño inverso o el trabajo de reparación de equipos electrónicos, primero deben comprender la relación de conexión entre los componentes en el desconocido. placa de circuito impreso (PCB), por lo que es necesario medir y registrar la relación de conexión entre los pines del componente en el PCB.

La forma más fácil es cambiar el multímetro al archivo de “zumbador de cortocircuito”, usar dos cables de prueba para medir la conexión entre los pines uno por uno, y luego registrar manualmente el estado de encendido / apagado entre los “pares de pines”. Para obtener el conjunto completo de relaciones de conexión entre todos los “pares de pines”, los “pares de pines” probados deben organizarse de acuerdo con el principio de combinación. Cuando el número de componentes y pines en la PCB es grande, el número de “pares de pines” que deben medirse será enorme. Obviamente, si se utilizan métodos manuales para este trabajo, la carga de trabajo de medición, registro y revisión será muy grande. Además, la precisión de la medición es baja. Como todos sabemos, cuando la impedancia resistiva entre las plumas de dos metros de un multímetro general es tan alta como unos 20 ohmios, el zumbador seguirá sonando, lo que se indica como una ruta.

Para mejorar la eficiencia de la medición, es necesario intentar realizar la medición, el registro y la calibración automáticos del “par de pines” del componente. Con este fin, el autor diseñó un detector de ruta controlado por un microcontrolador como un dispositivo de detección de front-end, y diseñó un potente software de navegación de medición para el procesamiento de back-end para realizar conjuntamente la medición automática y el registro de la relación de ruta entre los pines de los componentes. en el PCB. . Este artículo analiza principalmente las ideas de diseño y la tecnología de medición automática mediante el circuito de detección de ruta.

El requisito previo para la medición automática es conectar los pines del componente bajo prueba al circuito de detección. Para ello, el dispositivo de detección está equipado con varios cabezales de medición, que salen a través de cables. Los cabezales de medición se pueden conectar a varios dispositivos de prueba para establecer conexiones con los pines de los componentes. El cabezal de medición El número de pines determina el número de pines conectados al circuito de detección en el mismo lote. Luego, bajo el control del programa, el detector incorporará los “pares de pines” probados en la ruta de medición uno por uno según el principio de combinación. En la ruta de medición, el estado de encendido / apagado entre los “pares de pines” se muestra como si hay resistencia entre los pines, y la ruta de medición lo convierte en voltaje, juzgando así la relación de encendido / apagado entre ellos y registrándola.

Para permitir que el circuito de detección seleccione diferentes pines en secuencia de los numerosos cabezales de medición conectados a los pines del componente para la medición de acuerdo con el principio de combinación, se puede configurar la matriz de interruptores correspondiente, y el interruptor puede abrir / cerrar diferentes interruptores. programa para cambiar los pines del componente. Ingrese la ruta de medición para obtener la relación de encendido / apagado. Dado que la medida es una cantidad de voltaje analógico, se debe usar un multiplexor analógico para formar una matriz de interruptores. La Figura 1 muestra la idea de usar una matriz de interruptores analógicos para cambiar el pin probado.

El principio de diseño del circuito de detección se muestra en la Figura 2. Los dos conjuntos de interruptores analógicos en las dos cajas I y II en la figura están configurados en pares: I-1 y II-1, I-2 y II-2. . … ., Ⅰ-N y Ⅱ-N. El programa controla si los interruptores múltiples analógicos están cerrados o no a través del circuito de decodificación que se muestra en la Figura 1. En los dos interruptores analógicos I y II, solo se puede cerrar un interruptor al mismo tiempo. Por ejemplo, para detectar si existe una relación de trayectoria entre el cabezal de medición 1 y el cabezal de medición 2, cierre los interruptores I-1 y II-2 y forme una trayectoria de medición entre el punto A y el suelo a través de los cabezales de medición 1 y 2. Si es un camino, Entonces el voltaje en el punto A VA = 0; si está abierto, entonces VA> 0. El valor de VA es la base para juzgar si existe una relación de trayectoria entre los cabezales de medición 1 y 2. De esta manera, la relación de encendido / apagado entre todos los pines conectados al cabezal de medición se puede medir en un instante de acuerdo con la principio de combinación. Dado que este proceso de medición se lleva a cabo entre las clavijas del componente sujeto por el dispositivo de prueba, el autor lo denomina medición en la abrazadera.

Si la clavija del componente no se puede sujetar, debe medirse con un cable de prueba. Como se muestra en la Figura 2, conecte un cable de prueba a un canal analógico y el otro a tierra. En este momento, la medición se puede realizar siempre que el interruptor de control I-1 esté cerrado, lo que se denomina medición lápiz-lápiz. El circuito que se muestra en la Figura 2 también se puede utilizar para completar la medición entre todos los pines sujetables del cabezal de medición y los pines no sujetables tocados por la pluma del medidor de conexión a tierra en un instante. En este momento, es necesario controlar el cierre de los interruptores del No. I a su vez, y los interruptores de la Ruta II siempre están desconectados. Este proceso de medición se puede denominar medición con pinza de lápiz. El voltaje medido, teóricamente, debería ser un circuito cuando VA = 0, y debería ser un circuito abierto cuando VA> 0, y el valor de VA varía con el valor de resistencia entre los dos canales de medición. Sin embargo, dado que el multiplexor analógico en sí tiene un RON de resistencia de encendido no despreciable, de esta manera, después de que se forma la ruta de medición, si es una ruta, VA no es igual a 0, sino igual a la caída de voltaje en RON. Dado que el propósito de la medición es solo conocer la relación de encendido / apagado, no es necesario medir el valor específico de VA. Por esta razón, solo es necesario usar un comparador de voltaje para comparar si VA es mayor que la caída de voltaje en RON. Establezca el voltaje umbral del comparador de voltaje para que sea igual a la caída de voltaje en RON. La salida del comparador de voltaje es el resultado de la medición, que es una cantidad digital que el microcontrolador puede leer directamente.

Determinación de la tensión umbral

Los experimentos han encontrado que RON tiene diferencias individuales y también está relacionado con la temperatura ambiente. Por lo tanto, la tensión de umbral que se va a cargar debe configurarse por separado con el canal de conmutación analógico cerrado. Esto se puede lograr programando el convertidor D / A.

El circuito que se muestra en la Figura 2 se puede usar para determinar fácilmente los datos de umbral, el método es encender los pares de interruptores I-1, II-1; I-2, II-2; …; IN, II-N; Forme el bucle de ruta, después de cerrar cada par de interruptores, envíe un número al convertidor D / A, y el número enviado aumenta de pequeño a grande, y mida la salida del comparador de voltaje en este momento. Cuando la salida del comparador de voltaje cambia de 1 a 0, los datos en este momento corresponden a VA. De esta forma, se puede medir el VA de cada canal, es decir, la caída de voltaje en RON cuando un par de interruptores están cerrados. Para los multiplexores analógicos de alta precisión, la diferencia individual en RON es pequeña, por lo que la mitad del VA medido automáticamente por el sistema se puede aproximar como los datos correspondientes de la caída de voltaje en el RON respectivo del par de interruptores. Datos de umbral del interruptor analógico.

Ajuste dinámico de la tensión de umbral

Utilice los datos de umbral medidos anteriormente para crear una tabla. Al medir en la pinza, saque los datos correspondientes de la tabla de acuerdo con los números de los dos interruptores cerrados y envíe su suma al convertidor D / A para formar un voltaje de umbral. Para la medición del clip de lápiz y la medición de lápiz con lápiz, debido a que la ruta de medición solo pasa a través del interruptor analógico No. I, solo se requiere un valor de umbral de interruptor.

Además, debido a que el circuito en sí (convertidor D / A, comparador de voltaje, etc.) tiene errores y existe una resistencia de contacto entre el dispositivo de prueba y el pin probado durante la medición real, el voltaje de umbral real aplicado debe estar dentro del umbral. determinado de acuerdo con el método anterior. Agregue una cantidad de corrección sobre la base, para no juzgar mal la ruta como un circuito abierto. Pero el aumento de voltaje de umbral superará la pequeña resistencia de resistencia, es decir, la pequeña resistencia entre los dos pines se juzga como una ruta, por lo que la cantidad de corrección de voltaje de umbral debe seleccionarse razonablemente de acuerdo con la situación real. Mediante experimentos, el circuito de detección puede determinar con precisión la resistencia entre los dos pines con un valor de resistencia superior a 5 ohmios, y su precisión es significativamente mayor que la de un multímetro.

Varios casos especiales de resultados de medición.

La influencia de la capacitancia.

Cuando se conecta un capacitor entre los pines probados, debe estar en una relación de circuito abierto, pero la ruta de medición carga el capacitor cuando el interruptor está cerrado, y los dos puntos de medición son como una ruta. En este momento, el resultado de la medición leído en el comparador de voltaje es la ruta. Para este tipo de fenómeno de ruta falsa causado por capacitancia, se pueden utilizar los dos métodos siguientes para resolverlo: aumentar adecuadamente la corriente de medición para acortar el tiempo de carga, de modo que el proceso de carga finalice antes de leer los resultados de la medición; agregue la inspección de rutas verdaderas y falsas al software de medición El segmento del programa (consulte la sección 5).

Influencia de la inductancia

Si se conecta un inductor entre los pines probados, debe estar en una relación de circuito abierto, pero como la resistencia estática del inductor es muy pequeña, el resultado medido con un multímetro es siempre una ruta. Al contrario que en el caso de la medición de capacitancia, en el momento en que el interruptor analógico está cerrado, existe una fuerza electromotriz inducida debido a la inductancia. De esta manera, la inductancia se puede juzgar correctamente utilizando las características de la velocidad de adquisición rápida del circuito de detección. Pero esto está en contradicción con el requisito de medición de capacitancia.

La influencia de la fluctuación del conmutador analógico

En la medición real, se encuentra que el interruptor analógico tiene un proceso estable desde el estado abierto al estado cerrado, que se manifiesta como la fluctuación del voltaje VA, lo que hace que los primeros resultados de la medición sean inconsistentes. Por esta razón, es necesario juzgar los resultados de la ruta varias veces y esperar a que los resultados de la medición sean consistentes. Confirmar más tarde.

Confirmación y registro de resultados de medición.

Teniendo en cuenta las diversas situaciones anteriores, para adaptarse a diferentes objetos probados, el diagrama de bloques del programa de software que se muestra en la Figura 3 se utiliza para confirmar y registrar los resultados de la medición.