Ketika insinyur elektronik melakukan desain terbalik atau pekerjaan perbaikan peralatan elektronik, mereka harus terlebih dahulu memahami hubungan koneksi antara komponen yang tidak diketahui. printed circuit board (PCB), sehingga hubungan koneksi antar pin komponen pada PCB perlu diukur dan dicatat.

Cara termudah adalah dengan mengalihkan multimeter ke file “short-circuit buzzer”, menggunakan dua kabel uji untuk mengukur hubungan antara pin satu per satu, dan kemudian secara manual merekam status on/off antara “pasangan pin”. Untuk mendapatkan rangkaian lengkap hubungan koneksi antara semua “pasangan pin”, “pasangan pin” yang diuji harus diatur sesuai dengan prinsip kombinasi. Ketika jumlah komponen dan pin pada PCB besar, jumlah “pasangan pin” yang perlu diukur akan menjadi banyak. Jelas, jika metode manual digunakan untuk pekerjaan ini, beban kerja pengukuran, pencatatan dan proofreading akan sangat besar. Selain itu, akurasi pengukurannya rendah. Seperti yang kita semua tahu, ketika impedansi resistif antara pena dua meter dari multimeter umum setinggi sekitar 20 ohm, bel akan tetap berbunyi, yang ditunjukkan sebagai jalur.

Untuk meningkatkan efisiensi pengukuran, perlu dicoba untuk mewujudkan pengukuran, perekaman, dan kalibrasi otomatis komponen “pasangan pin”. Untuk tujuan ini, penulis merancang detektor jalur yang dikendalikan oleh mikrokontroler sebagai perangkat deteksi front-end, dan merancang perangkat lunak navigasi pengukuran yang kuat untuk pemrosesan back-end untuk bersama-sama mewujudkan pengukuran otomatis dan perekaman hubungan jalur antara pin komponen pada PCBnya. . Artikel ini terutama membahas ide-ide desain dan teknologi pengukuran otomatis oleh sirkuit deteksi jalur.

Prasyarat untuk pengukuran otomatis adalah menghubungkan pin komponen yang diuji ke sirkuit deteksi. Untuk ini, alat pendeteksi dilengkapi dengan beberapa kepala pengukur, yang dibawa keluar melalui kabel. Kepala pengukur dapat dihubungkan ke berbagai perlengkapan uji untuk membuat sambungan dengan pin komponen. Kepala pengukur Jumlah pin menentukan jumlah pin yang terhubung ke sirkuit deteksi dalam batch yang sama. Kemudian, di bawah kendali program, detektor akan menggabungkan “pasangan pin” yang diuji ke dalam jalur pengukuran satu per satu sesuai dengan prinsip kombinasi. Di jalur pengukuran, status on/off antara “pasangan pin” ditampilkan sebagai apakah ada hambatan antara pin, dan jalur pengukuran mengubahnya menjadi tegangan, sehingga menilai hubungan on/off antara mereka dan merekamnya.

Agar rangkaian deteksi dapat memilih pin yang berbeda secara berurutan dari banyak kepala pengukur yang terhubung ke pin komponen untuk pengukuran sesuai dengan prinsip kombinasi, susunan sakelar yang sesuai dapat diatur, dan sakelar yang berbeda dapat dibuka/ditutup oleh program untuk mengganti pin komponen. Masukkan jalur pengukuran untuk mendapatkan hubungan hidup/mati. Karena yang diukur adalah besaran tegangan analog, multiplekser analog harus digunakan untuk membentuk susunan sakelar. Gambar 1 menunjukkan ide menggunakan array sakelar analog untuk mengganti pin yang diuji.

Prinsip desain rangkaian deteksi ditunjukkan pada Gambar 2. Dua set sakelar analog dalam dua kotak I dan II pada gambar dikonfigurasikan berpasangan: I-1 dan II-1, I-2 dan II-2. . .. . ., -N dan -N. Apakah sakelar ganda analog tertutup atau tidak dikendalikan oleh program melalui rangkaian decoding yang ditunjukkan pada Gambar 1. Pada dua sakelar analog I dan II, hanya satu sakelar yang dapat ditutup pada saat yang bersamaan. Misalnya, untuk mendeteksi apakah ada hubungan jalur antara kepala ukur 1 dan kepala ukur 2, tutup sakelar I-1 dan II-2, dan bentuklah jalur pengukuran antara titik A dan ground melalui kepala ukur 1 dan 2. Jika adalah jalur, Maka tegangan di titik A VA=0; jika terbuka, maka VA>0. Nilai VA merupakan dasar untuk menilai apakah ada hubungan jalur antara kepala pengukur 1 dan 2. Dengan cara ini, hubungan on/off antara semua pin yang terhubung ke kepala pengukur dapat diukur secara instan sesuai dengan prinsip kombinasi. Karena proses pengukuran ini dilakukan antara pin komponen yang dijepit dengan test fixture, maka penulis menyebutnya dengan pengukuran in-clamp.

Jika pin komponen tidak dapat dijepit, maka harus diukur dengan kabel uji. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, sambungkan satu kabel uji ke saluran analog dan yang lainnya ke ground. Pada saat ini, pengukuran dapat dilakukan selama sakelar kontrol I-1 tertutup, yang disebut pengukuran pena-pen. Sirkuit yang ditunjukkan pada Gambar 2 juga dapat digunakan untuk menyelesaikan pengukuran antara semua pin yang dapat dijepit dari kepala pengukur dan pin yang tidak dapat dijepit yang disentuh oleh pena meteran pembumian dalam sekejap. Pada saat ini, perlu untuk mengontrol penutupan sakelar No. I secara bergantian, dan sakelar Rute II selalu terputus. Proses pengukuran ini bisa disebut pengukuran penjepit pena. Tegangan terukur, secara teoritis, harus berupa rangkaian ketika VA=0, dan harus berupa rangkaian terbuka ketika VA>0, dan nilai VA bervariasi dengan nilai resistansi antara dua saluran pengukuran. Namun, karena multiplexer analog itu sendiri memiliki RON on-resistance yang tidak dapat diabaikan, dengan cara ini, setelah jalur pengukuran terbentuk, jika itu adalah jalur, VA tidak sama dengan 0, tetapi sama dengan drop tegangan pada RON. Karena tujuan pengukuran hanya untuk mengetahui hubungan on/off, maka tidak perlu mengukur nilai spesifik VA. Untuk itu hanya perlu menggunakan pembanding tegangan untuk membandingkan apakah VA lebih besar dari drop tegangan pada RON. Atur tegangan threshold dari voltage comparator agar sama dengan voltage drop pada RON. Keluaran dari komparator tegangan adalah hasil pengukuran berupa besaran digital yang dapat langsung dibaca oleh mikrokontroler.

Penentuan tegangan ambang

Experiments have found that RON has individual differences and is also related to ambient temperature. Therefore, the threshold voltage to be loaded needs to be set separately with the closed analog switch channel. This can be achieved by programming the D/A converter.

The circuit shown in Figure 2 can be used to easily determine the threshold data, the method is to turn on the switch pairs I-1, II-1; I-2, II-2; …; I-N, II-N; form Path loop, after each pair of switches are closed, send a number to the D/A converter, and the sent number increases from small to large, and measure the output of the voltage comparator at this time. When the output of the voltage comparator changes from 1 to 0 , The data at this time corresponds to VA. In this way, the VA of each channel can be measured, that is, the voltage drop on RON when a pair of switches are closed. For high-precision analog multiplexers, the individual difference in RON is small, so half of the VA automatically measured by the system can be approximated as the corresponding data of the voltage drop on the respective RON of the pair of switches. Threshold data of the analog switch.

Dynamic setting of threshold voltage

Gunakan data ambang batas yang diukur di atas untuk membuat tabel. Saat mengukur di klem, keluarkan data yang sesuai dari tabel sesuai dengan nomor dua sakelar tertutup, dan kirim jumlahnya ke konverter D/A untuk membentuk tegangan ambang. Untuk pengukuran klip pena dan pengukuran pena-pena, karena jalur pengukuran hanya melewati sakelar analog No. I, hanya satu data ambang batas sakelar yang diperlukan.

Selain itu, karena sirkuit itu sendiri (konverter D/A, pembanding tegangan, dll.) memiliki kesalahan, dan ada resistansi kontak antara perlengkapan uji dan pin yang diuji selama pengukuran aktual, tegangan ambang batas aktual yang diterapkan harus berada dalam ambang batas. ditentukan dengan cara di atas. Tambahkan jumlah koreksi pada basis, agar tidak salah menilai jalur sebagai sirkuit terbuka. Tetapi tegangan ambang yang meningkat akan membanjiri resistansi resistansi kecil, yaitu resistansi kecil antara dua pin dinilai sebagai jalur, sehingga jumlah koreksi tegangan ambang harus dipilih secara wajar sesuai dengan situasi aktual. Melalui eksperimen, rangkaian deteksi dapat secara akurat menentukan resistansi antara dua pin dengan nilai resistansi lebih besar dari 5 ohm, dan akurasinya jauh lebih tinggi daripada multimeter.

Several special cases of measurement results

The influence of capacitance

When a capacitor is connected between the tested pins, it should be in an open-circuit relationship, but the measurement path charges the capacitor when the switch is closed, and the two measurement points are like a path. At this time, the measurement result read from the voltage comparator is path. For this kind of false path phenomenon caused by capacitance, the following two methods can be used to solve: appropriately increase the measurement current to shorten the charging time, so that the charging process ends before reading the measurement results; add the inspection of true and false paths to the measurement software The program segment (see section 5).

Influence of inductance

Jika sebuah induktor dihubungkan antara pin yang diuji, itu harus dalam hubungan rangkaian terbuka, tetapi karena resistansi statis induktor sangat kecil, hasil yang diukur dengan multimeter selalu berupa jalur. Berlawanan dengan kasus pengukuran kapasitansi, pada saat sakelar analog ditutup, ada gaya gerak listrik yang diinduksi karena induktansi. Dengan cara ini, induktansi dapat dinilai dengan benar dengan menggunakan karakteristik kecepatan akuisisi cepat dari rangkaian deteksi. Tapi ini bertentangan dengan persyaratan pengukuran kapasitansi.

Pengaruh jitter sakelar analog

Dalam pengukuran yang sebenarnya, ditemukan bahwa sakelar analog memiliki proses yang stabil dari keadaan terbuka ke keadaan tertutup, yang dimanifestasikan sebagai fluktuasi tegangan VA, yang membuat beberapa hasil pengukuran pertama tidak konsisten. Untuk alasan ini, perlu untuk menilai hasil jalur beberapa kali dan menunggu hasil pengukuran menjadi konsisten. Konfirmasikan nanti.

Konfirmasi dan pencatatan hasil pengukuran

Mempertimbangkan berbagai situasi di atas, untuk beradaptasi dengan objek uji yang berbeda, diagram blok program perangkat lunak yang ditunjukkan pada Gambar 3 digunakan untuk mengonfirmasi dan mencatat hasil pengukuran.