જ્યારે ઈલેક્ટ્રોનિક ઈજનેરો ઈલેક્ટ્રોનિક સાધનોની રિવર્સ ડિઝાઈન અથવા રિપેરિંગ કાર્ય હાથ ધરે છે, ત્યારે તેઓએ પહેલા અજ્ઞાત પરના ઘટકો વચ્ચેના જોડાણ સંબંધને સમજવાની જરૂર છે. પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ (PCB), તેથી PCB પરના ઘટક પિન વચ્ચેના જોડાણ સંબંધને માપવા અને રેકોર્ડ કરવાની જરૂર છે.

મલ્ટિમીટરને “શોર્ટ-સર્કિટ બઝર” ફાઇલમાં સ્વિચ કરવાનો સૌથી સહેલો રસ્તો છે, એક પછી એક પિન વચ્ચેના જોડાણને માપવા માટે બે ટેસ્ટ લીડ્સનો ઉપયોગ કરો અને પછી “પિન જોડીઓ” વચ્ચે ચાલુ/બંધ સ્થિતિને મેન્યુઅલી રેકોર્ડ કરો. તમામ “પિન જોડીઓ” વચ્ચેના જોડાણ સંબંધોનો સંપૂર્ણ સેટ મેળવવા માટે, પરીક્ષણ કરેલ “પિન જોડીઓ” સંયોજનના સિદ્ધાંત અનુસાર ગોઠવવી આવશ્યક છે. જ્યારે PCB પર ઘટકો અને પિનની સંખ્યા મોટી હોય છે, ત્યારે “પિન જોડીઓ” ની સંખ્યા જેને માપવાની જરૂર છે તે વિશાળ હશે. દેખીતી રીતે, જો આ કાર્ય માટે મેન્યુઅલ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે, તો માપન, રેકોર્ડિંગ અને પ્રૂફરીડિંગનો વર્કલોડ ઘણો મોટો હશે. તદુપરાંત, માપનની ચોકસાઈ ઓછી છે. જેમ આપણે બધા જાણીએ છીએ, જ્યારે સામાન્ય મલ્ટિમીટરની બે મીટર પેન વચ્ચેનો પ્રતિકારક અવબાધ લગભગ 20 ઓહ્મ જેટલો ઊંચો હોય છે, ત્યારે પણ બઝર અવાજ કરશે, જે એક માર્ગ તરીકે સૂચવવામાં આવે છે.

માપન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટે, “પિન જોડી” ઘટકના સ્વચાલિત માપન, રેકોર્ડિંગ અને કેલિબ્રેશનને સમજવાનો પ્રયાસ કરવો જરૂરી છે. આ માટે, લેખકે ફ્રન્ટ-એન્ડ ડિટેક્શન ડિવાઇસ તરીકે માઇક્રોકન્ટ્રોલર દ્વારા નિયંત્રિત પાથ ડિટેક્ટરની રચના કરી, અને ઘટક પિન વચ્ચેના પાથ સંબંધના સ્વચાલિત માપન અને રેકોર્ડિંગને સંયુક્ત રીતે સમજવા માટે બેક-એન્ડ પ્રોસેસિંગ માટે એક શક્તિશાળી માપન નેવિગેશન સોફ્ટવેર ડિઝાઇન કર્યું. પીસીબી પર. . આ લેખ મુખ્યત્વે પાથ ડિટેક્શન સર્કિટ દ્વારા સ્વચાલિત માપનના ડિઝાઇન વિચારો અને તકનીકની ચર્ચા કરે છે.

સ્વચાલિત માપન માટેની પૂર્વશરત એ તપાસ હેઠળના ઘટકની પિનને ડિટેક્શન સર્કિટ સાથે જોડવાની છે. આ માટે, ડિટેક્શન ડિવાઇસ કેટલાક માપન હેડથી સજ્જ છે, જે કેબલ દ્વારા બહાર લાવવામાં આવે છે. કમ્પોનન્ટ પિન સાથે જોડાણ સ્થાપિત કરવા માટે માપન હેડને વિવિધ ટેસ્ટ ફિક્સર સાથે જોડી શકાય છે. મેઝરિંગ હેડ પિનની સંખ્યા એ જ બેચમાં ડિટેક્શન સર્કિટ સાથે જોડાયેલ પિનની સંખ્યા નક્કી કરે છે. પછી, પ્રોગ્રામના નિયંત્રણ હેઠળ, ડિટેક્ટર સંયોજનના સિદ્ધાંત અનુસાર એક પછી એક માપન પાથમાં પરીક્ષણ કરેલ “પિન જોડીઓ” ને સમાવિષ્ટ કરશે. માપન પાથમાં, “પિન જોડીઓ” વચ્ચેની ચાલુ/બંધ સ્થિતિ બતાવવામાં આવે છે કે શું પિન વચ્ચે પ્રતિકાર છે, અને માપન પાથ તેને વોલ્ટેજમાં રૂપાંતરિત કરે છે, ત્યાં તેમની વચ્ચેના ચાલુ/બંધ સંબંધને નક્કી કરે છે અને તેને રેકોર્ડ કરે છે.

સંયોજનના સિદ્ધાંત અનુસાર માપન માટે ઘટક પિન સાથે જોડાયેલા અસંખ્ય માપન હેડમાંથી ક્રમમાં વિવિધ પિન પસંદ કરવા માટે ડિટેક્શન સર્કિટને સક્ષમ કરવા માટે, અનુરૂપ સ્વીચ એરે સેટ કરી શકાય છે, અને વિવિધ સ્વીચો ખોલી/બંધ કરી શકાય છે. કમ્પોનન્ટ પિન સ્વિચ કરવા માટેનો પ્રોગ્રામ. ચાલુ/બંધ સંબંધ મેળવવા માટે માપન પાથ દાખલ કરો. માપવામાં આવેલો એનાલોગ વોલ્ટેજનો જથ્થો હોવાથી, સ્વીચ એરે બનાવવા માટે એનાલોગ મલ્ટિપ્લેક્સરનો ઉપયોગ થવો જોઈએ. આકૃતિ 1 પરીક્ષણ કરેલ પિનને સ્વિચ કરવા માટે એનાલોગ સ્વિચ એરેનો ઉપયોગ કરવાનો વિચાર બતાવે છે.

ડિટેક્શન સર્કિટનો ડિઝાઇન સિદ્ધાંત આકૃતિ 2 માં બતાવવામાં આવ્યો છે. આકૃતિમાં I અને II બે બૉક્સમાં એનાલોગ સ્વીચોના બે સેટ જોડીમાં ગોઠવાયેલા છે: I-1 અને II-1, I-2 અને II-2. . … ., Ⅰ-N અને Ⅱ-N. એનાલોગ બહુવિધ સ્વીચો બંધ છે કે નહીં તે આકૃતિ 1 માં દર્શાવેલ ડીકોડિંગ સર્કિટ દ્વારા પ્રોગ્રામ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. બે એનાલોગ સ્વીચો I અને II માં, એક જ સમયે માત્ર એક સ્વીચ બંધ કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, હેડ 1 અને મેઝરિંગ હેડ 2 વચ્ચે પાથ સંબંધ છે કે કેમ તે શોધવા માટે, I-1 અને II-2 સ્વીચો બંધ કરો, અને માપન હેડ 1 અને 2 દ્વારા બિંદુ A અને ગ્રાઉન્ડ વચ્ચે માપન પાથ બનાવો. જો તે એક પાથ છે, પછી બિંદુ A VA=0 પરનો વોલ્ટેજ; જો તે ખુલ્લું હોય, તો VA>0. VA નું મૂલ્ય માપન હેડ 1 અને 2 વચ્ચે પાથ સંબંધ છે કે કેમ તે નક્કી કરવા માટેનો આધાર છે. આ રીતે, માપન હેડ સાથે જોડાયેલા તમામ પિન વચ્ચેના ચાલુ/બંધ સંબંધને ત્વરિતમાં માપી શકાય છે. સંયોજન સિદ્ધાંત. કારણ કે આ માપન પ્રક્રિયા ટેસ્ટ ફિક્સ્ચર દ્વારા ક્લેમ્પ્ડ કમ્પોનન્ટની પિન વચ્ચે હાથ ધરવામાં આવે છે, લેખક તેને ઇન-ક્લેમ્પ માપ કહે છે.

જો ઘટકની પિનને ક્લેમ્પ કરી શકાતી નથી, તો તેને પરીક્ષણ લીડથી માપવામાં આવવી જોઈએ. આકૃતિ 2 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, એક ટેસ્ટ લીડને એનાલોગ ચેનલ સાથે અને બીજાને જમીન સાથે જોડો. આ સમયે, જ્યાં સુધી કંટ્રોલ સ્વીચ I-1 બંધ હોય ત્યાં સુધી માપન કરી શકાય છે, જેને પેન-પેન માપન કહેવામાં આવે છે. આકૃતિ 2 માં બતાવેલ સર્કિટનો ઉપયોગ મેઝરિંગ હેડની તમામ ક્લેમ્પેબલ પિન અને ગ્રાઉન્ડિંગ મીટર પેન દ્વારા ટચ કરાયેલી બિન-ક્લેમ્પેબલ પિન વચ્ચેનું માપન પૂર્ણ કરવા માટે પણ થઈ શકે છે. આ સમયે, બદલામાં નંબર I ના સ્વીચો બંધ થવાને નિયંત્રિત કરવું જરૂરી છે, અને રૂટ II ની સ્વીચો હંમેશા ડિસ્કનેક્ટ થઈ જાય છે. આ માપન પ્રક્રિયાને પેન ક્લેમ્પ માપન કહી શકાય. માપેલ વોલ્ટેજ, સૈદ્ધાંતિક રીતે, જ્યારે VA=0 હોય ત્યારે તે સર્કિટ હોવું જોઈએ, અને જ્યારે VA>0 હોય ત્યારે તે ખુલ્લું સર્કિટ હોવું જોઈએ, અને VA નું મૂલ્ય બે માપન ચેનલો વચ્ચેના પ્રતિકાર મૂલ્ય સાથે બદલાય છે. જો કે, એનાલોગ મલ્ટિપ્લેક્સર પોતે જ બિન-નજીવી ઓન-રેઝિસ્ટન્સ RON ધરાવે છે, આ રીતે, માપન પાથ બન્યા પછી, જો તે પાથ હોય, તો VA 0 ની બરાબર નથી, પરંતુ RON પરના વોલ્ટેજ ડ્રોપની બરાબર છે. કારણ કે માપનનો હેતુ ફક્ત ચાલુ/બંધ સંબંધને જાણવાનો છે, VA ના ચોક્કસ મૂલ્યને માપવાની કોઈ જરૂર નથી. આ કારણોસર, RON પર વોલ્ટેજ ડ્રોપ કરતાં VA વધુ છે કે કેમ તેની સરખામણી કરવા માટે માત્ર વોલ્ટેજ તુલનાકારનો ઉપયોગ કરવો જરૂરી છે. વોલ્ટેજ કમ્પેરેટરના થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજને RON પરના વોલ્ટેજ ડ્રોપની બરાબર સેટ કરો. વોલ્ટેજ કમ્પેરેટરનું આઉટપુટ એ માપન પરિણામ છે, જે ડિજિટલ જથ્થો છે જે માઇક્રોકન્ટ્રોલર દ્વારા સીધો વાંચી શકાય છે.

થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજનું નિર્ધારણ

પ્રયોગોમાં જાણવા મળ્યું છે કે RON માં વ્યક્તિગત તફાવતો છે અને તે આસપાસના તાપમાન સાથે પણ સંબંધિત છે. તેથી, લોડ થવાના થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજને બંધ એનાલોગ સ્વીચ ચેનલ સાથે અલગથી સેટ કરવાની જરૂર છે. આ D/A કન્વર્ટરના પ્રોગ્રામિંગ દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.

આકૃતિ 2 માં બતાવેલ સર્કિટનો ઉપયોગ થ્રેશોલ્ડ ડેટાને સરળતાથી નિર્ધારિત કરવા માટે થઈ શકે છે, પદ્ધતિ I-1, II-1 ની સ્વીચ જોડીઓને ચાલુ કરવાની છે; I-2, II-2; …; IN, II-N; ફોર્મ પાથ લૂપ, સ્વીચોની દરેક જોડી બંધ થયા પછી, D/A કન્વર્ટરને એક નંબર મોકલો, અને મોકલેલ નંબર નાનાથી મોટા સુધી વધે છે, અને આ સમયે વોલ્ટેજ કમ્પેરેટરના આઉટપુટને માપો. જ્યારે વોલ્ટેજ તુલનાકારનું આઉટપુટ 1 થી 0 સુધી બદલાય છે, ત્યારે આ સમયેનો ડેટા VA ને અનુરૂપ છે. આ રીતે, દરેક ચેનલનો VA માપી શકાય છે, એટલે કે, જ્યારે સ્વીચોની જોડી બંધ હોય ત્યારે RON પર વોલ્ટેજ ડ્રોપ થાય છે. ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા એનાલોગ મલ્ટિપ્લેક્સર્સ માટે, RON માં વ્યક્તિગત તફાવત નાનો છે, તેથી સિસ્ટમ દ્વારા આપમેળે માપવામાં આવેલ VA નો અડધો ભાગ સ્વીચોની જોડીના સંબંધિત RON પર વોલ્ટેજ ડ્રોપના અનુરૂપ ડેટા તરીકે અંદાજિત કરી શકાય છે. એનાલોગ સ્વીચનો થ્રેશોલ્ડ ડેટા.

થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજની ગતિશીલ સેટિંગ

કોષ્ટક બનાવવા માટે ઉપર માપેલ થ્રેશોલ્ડ ડેટાનો ઉપયોગ કરો. ક્લેમ્પમાં માપતી વખતે, બે બંધ સ્વીચોની સંખ્યા અનુસાર કોષ્ટકમાંથી અનુરૂપ ડેટા લો અને થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ બનાવવા માટે તેનો સરવાળો D/A કન્વર્ટર પર મોકલો. પેન ક્લિપ માપન અને પેન-પેન માપન માટે, કારણ કે માપન પાથ માત્ર નંબર I ના એનાલોગ સ્વીચમાંથી પસાર થાય છે, માત્ર એક સ્વીચ થ્રેશોલ્ડ ડેટા જરૂરી છે.

વધુમાં, કારણ કે સર્કિટમાં જ (D/A કન્વર્ટર, વોલ્ટેજ કમ્પેરેટર, વગેરે) ભૂલો છે, અને વાસ્તવિક માપન દરમિયાન ટેસ્ટ ફિક્સ્ચર અને ચકાસાયેલ પિન વચ્ચે સંપર્ક પ્રતિકાર છે, વાસ્તવિક થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ થ્રેશોલ્ડની અંદર હોવું જોઈએ. ઉપરોક્ત પદ્ધતિ અનુસાર નક્કી કરવામાં આવે છે. પાથને ઓપન સર્કિટ તરીકે ગેરસમજ ન કરવા માટે, આધાર પર સુધારણા રકમ ઉમેરો. પરંતુ વધેલા થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ નાના પ્રતિકાર પ્રતિકારને વટાવી દેશે, એટલે કે, બે પિન વચ્ચેના નાના પ્રતિકારને પાથ તરીકે ગણવામાં આવે છે, તેથી થ્રેશોલ્ડ વોલ્ટેજ સુધારણાની રકમ વાસ્તવિક પરિસ્થિતિ અનુસાર વ્યાજબી રીતે પસંદ કરવી જોઈએ. પ્રયોગો દ્વારા, ડિટેક્શન સર્કિટ 5 ઓહ્મ કરતાં વધુ પ્રતિકાર મૂલ્ય સાથે બે પિન વચ્ચેના પ્રતિકારને ચોક્કસ રીતે નિર્ધારિત કરી શકે છે, અને તેની ચોકસાઈ મલ્ટિમીટર કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે.

માપનના પરિણામોના કેટલાક વિશેષ કેસો

કેપેસિટેન્સનો પ્રભાવ

જ્યારે કેપેસિટર ચકાસાયેલ પિન વચ્ચે જોડાયેલ હોય, ત્યારે તે ઓપન-સર્કિટ સંબંધમાં હોવું જોઈએ, પરંતુ જ્યારે સ્વીચ બંધ હોય ત્યારે માપન પાથ કેપેસિટરને ચાર્જ કરે છે, અને બે માપન બિંદુઓ પાથ જેવા હોય છે. આ સમયે, વોલ્ટેજ તુલનાકાર દ્વારા વાંચવામાં આવેલ માપન પરિણામ પાથ છે. કેપેસીટન્સને કારણે થતી આ પ્રકારની ખોટા પાથની ઘટનાને હલ કરવા માટે નીચેની બે પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરી શકાય છે: ચાર્જિંગનો સમય ઓછો કરવા માટે માપન પ્રવાહને યોગ્ય રીતે વધારવો, જેથી માપન પરિણામો વાંચતા પહેલા ચાર્જિંગ પ્રક્રિયા સમાપ્ત થઈ જાય; માપન સોફ્ટવેર પ્રોગ્રામ સેગમેન્ટમાં સાચા અને ખોટા પાથનું નિરીક્ષણ ઉમેરો (વિભાગ 5 જુઓ).

ઇન્ડક્ટન્સનો પ્રભાવ

જો ઇન્ડક્ટર પરીક્ષણ કરેલ પિન વચ્ચે જોડાયેલ હોય, તો તે ઓપન-સર્કિટ સંબંધમાં હોવું જોઈએ, પરંતુ ઇન્ડક્ટરનો સ્થિર પ્રતિકાર ખૂબ જ નાનો હોવાથી, મલ્ટિમીટર વડે માપવામાં આવેલ પરિણામ હંમેશા એક માર્ગ છે. કેપેસીટન્સ માપનના કિસ્સામાં વિપરીત, જ્યારે એનાલોગ સ્વીચ બંધ હોય ત્યારે, ઇન્ડક્ટન્સને કારણે પ્રેરિત ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ હોય છે. આ રીતે, ડિટેક્શન સર્કિટની ઝડપી એક્વિઝિશન સ્પીડની લાક્ષણિકતાઓનો ઉપયોગ કરીને ઇન્ડક્ટન્સને યોગ્ય રીતે નક્કી કરી શકાય છે. પરંતુ આ કેપેસીટન્સ માપનની જરૂરિયાત સાથે વિરોધાભાસી છે.

એનાલોગ સ્વીચ જીટરનો પ્રભાવ

વાસ્તવિક માપનમાં, એવું જોવા મળે છે કે એનાલોગ સ્વીચમાં ખુલ્લી સ્થિતિથી બંધ સ્થિતિમાં સ્થિર પ્રક્રિયા છે, જે વોલ્ટેજ VA ની વધઘટ તરીકે પ્રગટ થાય છે, જે પ્રથમ થોડા માપન પરિણામોને અસંગત બનાવે છે. આ કારણોસર, પાથના પરિણામોનો ઘણી વખત નિર્ણય કરવો જરૂરી છે અને માપન પરિણામો સુસંગત થવાની રાહ જોવી જરૂરી છે. પછીથી પુષ્ટિ કરો.

માપન પરિણામોની પુષ્ટિ અને રેકોર્ડિંગ

ઉપરોક્ત વિવિધ પરિસ્થિતિઓને ધ્યાનમાં લેતા, વિવિધ પરીક્ષણ કરેલ ઑબ્જેક્ટ્સને અનુકૂલિત કરવા માટે, આકૃતિ 3 માં બતાવેલ સોફ્ટવેર પ્રોગ્રામ બ્લોક ડાયાગ્રામનો ઉપયોગ માપન પરિણામોની પુષ્ટિ કરવા અને રેકોર્ડ કરવા માટે થાય છે.