Когда инженеры-электронщики проводят обратное проектирование или ремонт электронного оборудования, им сначала необходимо понять взаимосвязь между компонентами неизвестного печатная плата (PCB), поэтому необходимо измерить и записать взаимосвязь между выводами компонентов на плате.

Самый простой способ – переключить мультиметр в файл «зуммера короткого замыкания», использовать два тестовых провода для измерения соединения между контактами один за другим, а затем вручную записать состояние включения / выключения между «парами контактов». Чтобы получить полный набор взаимосвязей между всеми «парами контактов», тестируемые «пары контактов» должны быть организованы по принципу комбинирования. Когда количество компонентов и выводов на печатной плате велико, количество «пар выводов», которые необходимо измерить, будет огромным. Очевидно, что при использовании ручных методов для этой работы объем работы по измерению, записи и корректуре будет очень большим. К тому же точность измерения невысока. Как мы все знаем, когда резистивное сопротивление между двумя измерительными ручками обычного мультиметра достигает примерно 20 Ом, зуммер все равно будет звучать, что обозначено как путь.

Чтобы повысить эффективность измерения, необходимо попытаться реализовать автоматическое измерение, запись и калибровку компонентной «пары выводов». С этой целью автор разработал детектор пути, управляемый микроконтроллером, в качестве внешнего устройства обнаружения и разработал мощное программное обеспечение для навигации по измерениям для внутренней обработки, чтобы совместно реализовать автоматическое измерение и запись отношения путей между выводами компонентов. на печатной плате. . В этой статье в основном обсуждаются идеи конструкции и технология автоматического измерения схемой обнаружения пути.

Предварительным условием для автоматического измерения является подключение контактов проверяемого компонента к цепи обнаружения. Для этого детектор снабжен несколькими измерительными головками, выведенными через кабели. Измерительные головки могут быть подключены к различным испытательным приборам для установления соединений с выводами компонентов. Измерительная головка Количество выводов определяет количество выводов, подключенных к схеме обнаружения в одной партии. Затем, под управлением программы, детектор будет включать тестируемые «пары выводов» в измерительный тракт одну за другой в соответствии с принципом комбинирования. На пути измерения состояние включения / выключения между «парами выводов» отображается как наличие сопротивления между выводами, а путь измерения преобразует его в напряжение, тем самым оценивая соотношение включения / выключения между ними и записывая его.

Чтобы схема обнаружения могла последовательно выбирать различные выводы из множества измерительных головок, подключенных к выводам компонентов, для измерения в соответствии с принципом комбинации, можно установить соответствующую группу переключателей, и различные переключатели могут быть открыты / замкнуты с помощью программа для переключения выводов компонентов. Введите путь измерения, чтобы получить соотношение включения / выключения. Поскольку измеряемая величина является аналоговой величиной напряжения, для формирования массива переключателей следует использовать аналоговый мультиплексор. На рисунке 1 показана идея использования массива аналоговых переключателей для переключения тестируемого вывода.

Принцип конструкции схемы обнаружения показан на рисунке 2. Два набора аналоговых переключателей в двух блоках I и II на рисунке сконфигурированы попарно: I-1 и II-1, I-2 и II-2. . … .,-N и Ⅱ-N. Замкнуты ли несколько аналоговых переключателей или нет, контролируется программой через схему декодирования, показанную на рисунке 1. В двух аналоговых переключателях I и II только один переключатель может быть замкнут одновременно. Например, чтобы определить, существует ли взаимосвязь между измерительной головкой 1 и измерительной головкой 2, замкните переключатели I-1 и II-2 и сформируйте измерительный путь между точкой A и землей через измерительные головки 1 и 2. Если он – путь, Тогда напряжение в точке A VA = 0; если он открыт, то VA> 0. Значение VA является основой для оценки наличия траектории между измерительными головками 1 и 2. Таким образом, взаимосвязь включения / выключения между всеми штырями, подключенными к измерительной головке, может быть измерена в мгновение ока в соответствии с принцип комбинирования. Поскольку этот процесс измерения выполняется между штырями компонента, зажатого испытательным приспособлением, автор называет его измерением в зажиме.

Если штифт компонента не может быть зажат, его необходимо измерить с помощью измерительного щупа. Как показано на рисунке 2, подключите один измерительный провод к аналоговому каналу, а другой – к земле. В это время измерение может выполняться до тех пор, пока контрольный переключатель I-1 замкнут, что называется измерением с помощью пера. Схема, показанная на рисунке 2, также может быть использована для мгновенного завершения измерения между всеми зажимаемыми штырями измерительной головки и незажимными штырями, которых касается заземляющая ручка измерителя. В это время необходимо контролировать включение переключателей № I по очереди, а переключатели маршрута II всегда отключены. Этот процесс измерения можно назвать измерением зажима ручки. Измеренное напряжение, теоретически, должно быть в цепи, когда VA = 0, и это должна быть разомкнутая цепь, когда VA> 0, и значение VA зависит от значения сопротивления между двумя измерительными каналами. Однако, поскольку аналоговый мультиплексор сам по себе имеет сопротивление в открытом состоянии, которым нельзя пренебречь, таким образом, после формирования пути измерения, если это путь, VA не равно 0, а равно падению напряжения на RON. Поскольку цель измерения состоит только в том, чтобы узнать соотношение включения / выключения, нет необходимости измерять конкретное значение VA. По этой причине необходимо использовать компаратор напряжения только для сравнения, превышает ли ВА падение напряжения на RON. Установите пороговое напряжение компаратора напряжения равным падению напряжения на RON. Выходом компаратора напряжения является результат измерения, представляющий собой цифровую величину, которая может быть непосредственно считана микроконтроллером.

Определение порогового напряжения

Эксперименты показали, что RON имеет индивидуальные различия и также зависит от температуры окружающей среды. Следовательно, пороговое напряжение, которое необходимо нагружать, необходимо устанавливать отдельно с замкнутым аналоговым каналом переключения. Этого можно добиться, запрограммировав цифро-аналоговый преобразователь.

Схема, показанная на рисунке 2, может быть использована для простого определения пороговых данных, метод состоит в том, чтобы включить пары переключателей I-1, II-1; I-2, II-2; …; В, II-Н; сформируйте контур тракта, после того, как каждая пара переключателей замкнется, отправьте число на цифро-аналоговый преобразователь, и отправленное число увеличивается от малого до большого, и измерьте выходной сигнал компаратора напряжения в это время. Когда выход компаратора напряжения изменяется с 1 на 0, данные в это время соответствуют ВА. Таким образом можно измерить ВА каждого канала, то есть падение напряжения на RON, когда пара переключателей замкнута. Для высокоточных аналоговых мультиплексоров индивидуальная разница в RON невелика, поэтому половина ВА, автоматически измеренная системой, может быть аппроксимирована как соответствующие данные падения напряжения на соответствующем RON пары переключателей. Пороговые данные аналогового переключателя.

Динамическая установка порогового напряжения

Используйте измеренные выше пороговые данные для построения таблицы. При измерении в зажиме возьмите соответствующие данные из таблицы в соответствии с номерами двух замкнутых переключателей и отправьте их сумму на цифро-аналоговый преобразователь для формирования порогового напряжения. Для измерения зажима для пера и измерения с помощью пера, поскольку путь измерения проходит только через аналоговый переключатель № I, требуются только данные порогового значения для одного переключателя.

Кроме того, поскольку сама схема (цифро-аналоговый преобразователь, компаратор напряжения и т. Д.) Имеет ошибки, и существует контактное сопротивление между испытательным приспособлением и проверяемым выводом во время фактического измерения, фактическое приложенное пороговое напряжение должно быть в пределах порогового значения. определяется в соответствии с описанным выше методом. Добавьте поправку на основании, чтобы не ошибиться в оценке пути как разомкнутой цепи. Но повышенное пороговое напряжение будет преодолевать небольшое сопротивление сопротивления, то есть небольшое сопротивление между двумя выводами оценивается как путь, поэтому величину коррекции порогового напряжения следует выбирать разумно в соответствии с реальной ситуацией. Путем экспериментов схема обнаружения может точно определить сопротивление между двумя контактами со значением сопротивления более 5 Ом, и ее точность значительно выше, чем у мультиметра.

Несколько частных случаев результатов измерений

Влияние емкости

Когда конденсатор подключен между тестируемыми выводами, он должен быть в разомкнутой цепи, но измерительный тракт заряжает конденсатор, когда переключатель замкнут, и две точки измерения подобны тракту. В это время результатом измерения, считываемым с компаратора напряжения, является путь. Для такого рода явления ложного пути, вызванного емкостью, можно использовать следующие два метода для решения: соответствующим образом увеличить измерительный ток, чтобы сократить время зарядки, чтобы процесс зарядки завершился до считывания результатов измерения; добавить в программу измерения проверку истинных и ложных путей. Программный сегмент (см. раздел 5).

Влияние индуктивности

Если между проверяемыми контактами подключается индуктор, он должен быть в разомкнутой цепи, но поскольку статическое сопротивление индуктора очень мало, результат, измеренный мультиметром, всегда представляет собой путь. В отличие от случая измерения емкости, в момент, когда аналоговый переключатель замкнут, возникает наведенная электродвижущая сила из-за индуктивности. Таким образом, индуктивность может быть правильно оценена, используя характеристики быстрой скорости сбора данных схемы обнаружения. Но это противоречит требованиям измерения емкости.

Влияние джиттера аналогового переключателя

При фактическом измерении обнаруживается, что аналоговый переключатель имеет стабильный процесс перехода из открытого состояния в закрытое, что проявляется как колебание напряжения VA, что делает несколько первых результатов измерения несовместимыми. По этой причине необходимо несколько раз оценить результаты трассы и дождаться согласования результатов измерений. Подтвердите позже.

Подтверждение и запись результатов измерений

Учитывая вышеупомянутые различные ситуации, с целью адаптации к различным тестируемым объектам блок-схема программного обеспечения, показанная на рисунке 3, используется для подтверждения и записи результатов измерений.