Quando os engenheiros eletrônicos realizam o projeto reverso ou o trabalho de reparo de equipamentos eletrônicos, eles primeiro precisam entender a relação de conexão entre os componentes no desconhecido placa de circuito impresso (PCB), então a relação de conexão entre os pinos do componente no PCB precisa ser medida e registrada.

A maneira mais fácil é mudar o multímetro para o arquivo “buzzer de curto-circuito”, usar dois cabos de teste para medir a conexão entre os pinos um a um e, em seguida, registrar manualmente o status ligado / desligado entre os “pares de pinos”. Para obter o conjunto completo de relações de conexão entre todos os “pares de pinos”, os “pares de pinos” testados devem ser organizados de acordo com o princípio de combinação. Quando o número de componentes e pinos no PCB é grande, o número de “pares de pinos” que precisam ser medidos será enorme. Obviamente, se métodos manuais forem usados ​​para este trabalho, a carga de trabalho de medição, registro e revisão será muito grande. Além disso, a precisão da medição é baixa. Como todos sabemos, quando a impedância resistiva entre as duas canetas de um multímetro geral é tão alta quanto cerca de 20 ohms, a campainha ainda soará, o que é indicado como um caminho.

Para melhorar a eficiência da medição, é necessário tentar realizar a medição automática, registro e calibração do componente “par de pinos”. Para este fim, o autor projetou um detector de caminho controlado por um microcontrolador como um dispositivo de detecção de front-end e projetou um poderoso software de navegação de medição para processamento de back-end para realizar conjuntamente a medição automática e registro da relação de caminho entre os pinos componentes no PCB. . Este artigo discute principalmente as idéias de design e tecnologia de medição automática pelo circuito de detecção de caminho.

O pré-requisito para a medição automática é conectar os pinos do componente em teste ao circuito de detecção. Para isso, o dispositivo de detecção está equipado com várias cabeças de medição, as quais são conduzidas através de cabos. As cabeças de medição podem ser conectadas a vários acessórios de teste para estabelecer conexões com os pinos do componente. O cabeçote de medição O número de pinos determina o número de pinos conectados ao circuito de detecção no mesmo lote. Então, sob o controle do programa, o detector irá incorporar os “pares de pinos” testados no caminho de medição um a um de acordo com o princípio de combinação. No caminho de medição, o status ligado / desligado entre os “pares de pinos” é mostrado como se há resistência entre os pinos e o caminho de medição o converte em uma tensão, julgando assim a relação liga / desliga entre eles e registrando-a.

A fim de permitir que o circuito de detecção selecione diferentes pinos em sequência das várias cabeças de medição conectadas aos pinos do componente para medição de acordo com o princípio de combinação, a matriz de chave correspondente pode ser configurada e diferentes chaves podem ser abertas / fechadas pelo programa para alternar os pinos do componente. Insira o caminho de medição para obter a relação liga / desliga. Uma vez que a medida é uma grandeza de tensão analógica, um multiplexador analógico deve ser usado para formar uma matriz de comutação. A Figura 1 mostra a ideia de usar uma matriz de chave analógica para alternar o pino testado.

O princípio do projeto do circuito de detecção é mostrado na Figura 2. Os dois conjuntos de interruptores analógicos nas duas caixas I e II da figura são configurados em pares: I-1 e II-1, I-2 e II-2. . … ., Ⅰ-N e Ⅱ-N. Se as várias chaves analógicas estão fechadas ou não, é controlado pelo programa por meio do circuito de decodificação mostrado na Figura 1. Nas duas chaves analógicas I e II, apenas uma chave pode ser fechada ao mesmo tempo. Por exemplo, para detectar se há uma relação de caminho entre a cabeça de medição 1 e a cabeça de medição 2, feche os interruptores I-1 e II-2 e forme um caminho de medição entre o ponto A e o solo através das cabeças de medição 1 e 2. Se houver é um caminho, então a tensão no ponto A VA = 0; se estiver aberto, VA> 0. O valor de VA é a base para julgar se existe uma relação de caminho entre as cabeças de medição 1 e 2. Desta forma, a relação liga / desliga entre todos os pinos conectados à cabeça de medição pode ser medida em um instante de acordo com o princípio de combinação. Uma vez que este processo de medição é realizado entre os pinos do componente fixado pelo dispositivo de teste, o autor chama isso de medição in-clamp.

Se o pino do componente não puder ser fixado, ele deve ser medido com um cabo de teste. Conforme mostrado na Figura 2, conecte um cabo de teste a um canal analógico e o outro ao aterramento. Neste momento, a medição pode ser realizada enquanto a chave de controle I-1 estiver fechada, o que é chamado de medição caneta-caneta. O circuito mostrado na Figura 2 também pode ser usado para completar a medição entre todos os pinos fixáveis ​​da cabeça de medição e os pinos não fixáveis ​​tocados pela caneta do medidor de aterramento em um instante. Neste momento, é necessário controlar o fechamento das chaves do nº I por sua vez, e as chaves da Rota II estão sempre desconectadas. Este processo de medição pode ser chamado de medição de grampo de caneta. A tensão medida, teoricamente, deve ser um circuito quando VA = 0, e deve ser um circuito aberto quando VA> 0, e o valor de VA varia com o valor da resistência entre os dois canais de medição. No entanto, como o próprio multiplexador analógico possui um RON na resistência não desprezível, desta forma, após a formação do caminho de medição, se for um caminho, VA não é igual a 0, mas igual à queda de tensão no RON. Uma vez que o objetivo da medição é apenas conhecer a relação liga / desliga, não há necessidade de medir o valor específico de VA. Por esse motivo, é necessário apenas usar um comparador de tensão para comparar se VA é maior do que a queda de tensão em RON. Defina a tensão limite do comparador de tensão para ser igual à queda de tensão no RON. A saída do comparador de tensão é o resultado da medição, que é uma grandeza digital que pode ser lida diretamente pelo microcontrolador.

Determinação da tensão limite

Experimentos descobriram que RON tem diferenças individuais e também está relacionado à temperatura ambiente. Portanto, a tensão limite a ser carregada precisa ser definida separadamente com o canal de comutação analógico fechado. Isso pode ser feito programando o conversor D / A.

O circuito mostrado na Figura 2 pode ser usado para determinar facilmente os dados de limite, o método é ligar os pares de chaves I-1, II-1; I-2, II-2; …; IN, II-N; form loop de caminho, após cada par de interruptores ser fechado, envie um número para o conversor D / A, e o número enviado aumenta de pequeno para grande, e meça a saída do comparador de tensão neste momento. Quando a saída do comparador de tensão muda de 1 para 0, os dados neste momento correspondem a VA. Desta forma, pode-se medir o VA de cada canal, ou seja, a queda de tensão no RON quando um par de chaves é fechado. Para multiplexadores analógicos de alta precisão, a diferença individual em RON é pequena, então metade do VA medido automaticamente pelo sistema pode ser aproximado como os dados correspondentes da queda de tensão no respectivo RON do par de chaves. Dados de limite da chave analógica.

Configuração dinâmica de tensão limite

Use os dados de limite medidos acima para construir uma tabela. Ao medir no alicate, retire os dados correspondentes da tabela de acordo com os números das duas chaves fechadas e envie sua soma para o conversor D / A para formar uma tensão limite. Para medição de clipe de caneta e medição de caneta-caneta, como o caminho de medição passa apenas pelo switch analógico de No. I, apenas um dado de limite de switch é necessário.

Além disso, como o próprio circuito (conversor D / A, comparador de tensão, etc.) tem erros e há uma resistência de contato entre o acessório de teste e o pino testado durante a medição real, a tensão de limite real aplicada deve estar dentro do limite determinado de acordo com o método acima. Adicione um valor de correção com base, para não julgar mal o caminho como um circuito aberto. Mas o aumento da tensão de limiar irá superar a pequena resistência de resistência, ou seja, a pequena resistência entre os dois pinos é julgada como um caminho, portanto, a quantidade de correção de tensão de limiar deve ser selecionada razoavelmente de acordo com a situação real. Por meio de experimentos, o circuito de detecção pode determinar com precisão a resistência entre os dois pinos com um valor de resistência maior que 5 ohms, e sua precisão é significativamente maior do que a de um multímetro.

Vários casos especiais de resultados de medição

A influência da capacitância

Quando um capacitor é conectado entre os pinos testados, ele deve estar em uma relação de circuito aberto, mas o caminho de medição carrega o capacitor quando a chave está fechada e os dois pontos de medição são como um caminho. Neste momento, o resultado da medição lido do comparador de tensão é o caminho. Para este tipo de fenômeno de caminho falso causado pela capacitância, os dois métodos a seguir podem ser usados ​​para resolver: aumentar apropriadamente a corrente de medição para encurtar o tempo de carregamento, de modo que o processo de carregamento termine antes de ler os resultados da medição; adicione a inspeção de caminhos verdadeiros e falsos ao software de medição O segmento do programa (consulte a seção 5).

Influência da indutância

Se um indutor for conectado entre os pinos testados, ele deve estar em uma relação de circuito aberto, mas como a resistência estática do indutor é muito pequena, o resultado medido com um multímetro é sempre um caminho. Ao contrário do caso da medição de capacitância, no momento em que a chave analógica é fechada, há uma força eletromotriz induzida devido à indutância. Desta forma, a indutância pode ser avaliada corretamente usando as características da velocidade de aquisição rápida do circuito de detecção. Mas isso está em contradição com o requisito de medição de capacitância.

A influência do jitter do switch analógico

Na medição real, verifica-se que a chave analógica tem um processo estável do estado aberto para o estado fechado, que se manifesta como a flutuação da tensão VA, o que torna os primeiros resultados de medição inconsistentes. Por este motivo, é necessário julgar os resultados do caminho várias vezes e esperar que os resultados da medição sejam consistentes. Confirme mais tarde.

Confirmação e registro dos resultados da medição

Considerando as várias situações acima, a fim de se adaptar aos diferentes objetos testados, o diagrama de blocos do programa de software mostrado na Figura 3 é usado para confirmar e registrar os resultados da medição.