Keď elektronickí inžinieri vykonávajú reverzný návrh alebo opravu elektronických zariadení, musia najprv pochopiť vzťah medzi komponentmi na neznámom vytlačená obvodová doska (PCB), takže je potrebné zmerať a zaznamenať vzťah medzi kolíkmi komponentov na PCB.

Najjednoduchším spôsobom je prepnúť multimeter do súboru „skratového bzučiaka“, použiť dva testovacie káble na meranie spojenia medzi kolíkmi jeden po druhom a potom manuálne zaznamenať stav zapnutia/vypnutia medzi „pármi kolíkov“. Aby sa získal úplný súbor väzieb medzi všetkými „pármi kolíkov“, musia byť testované „páry kolíkov“ usporiadané podľa princípu kombinácie. Keď je počet komponentov a kolíkov na doske plošných spojov veľký, počet „párov kolíkov“, ktoré je potrebné zmerať, bude obrovský. Je zrejmé, že ak sa pri tejto práci použijú manuálne metódy, pracovné zaťaženie merania, zaznamenávania a korektúr bude veľmi veľké. Okrem toho je presnosť merania nízka. Ako všetci vieme, keď je odporová impedancia medzi dvoma metrovými perami bežného multimetra tak vysoká ako asi 20 ohmov, bzučiak bude stále znieť, čo je označené ako cesta.

Pre zvýšenie efektívnosti merania je potrebné pokúsiť sa realizovať automatické meranie, záznam a kalibráciu komponentu „pin pair“. Na tento účel autor navrhol detektor cesty riadený mikrokontrolérom ako predné detekčné zariadenie a navrhol výkonný merací navigačný softvér na spracovanie na zadnej strane, aby sa spoločne realizovalo automatické meranie a zaznamenávanie vzťahu medzi kolíkmi komponentov. na PCB. . Tento článok sa zaoberá hlavne návrhovými nápadmi a technológiou automatického merania obvodom detekcie cesty.

Predpokladom automatického merania je pripojenie kolíkov testovaného komponentu k detekčnému obvodu. Na to je detekčné zariadenie vybavené niekoľkými meracími hlavicami, ktoré sú vyvedené cez káble. Meracie hlavy môžu byť pripojené k rôznym testovacím zariadeniam na vytvorenie spojenia s kolíkmi komponentov. Meracia hlava Počet kolíkov určuje počet kolíkov pripojených k detekčnému obvodu v rovnakej dávke. Potom detektor pod kontrolou programu začlení testované „páry kolíkov“ do meracej dráhy jeden po druhom podľa princípu kombinácie. V meracej dráhe sa stav zapnutia/vypnutia medzi „pármi kolíkov“ zobrazí ako to, či je medzi kolíkmi odpor, a meracia dráha ho prevedie na napätie, čím sa posúdi vzťah zapnutia/vypnutia medzi nimi a zaznamená sa.

Aby detekčný obvod mohol vybrať rôzne kolíky v poradí z množstva meracích hláv pripojených k kolíkom komponentov na meranie podľa princípu kombinácie, je možné nastaviť zodpovedajúce pole spínačov a rôzne spínače je možné otvárať/zatvárať program na prepínanie kolíkov komponentov. Zadajte cestu merania, aby ste získali vzťah zapnutia/vypnutia. Keďže nameraná veličina je analógová napäťová veličina, na vytvorenie poľa spínačov by sa mal použiť analógový multiplexor. Obrázok 1 ukazuje myšlienku použitia poľa analógových spínačov na prepnutie testovaného kolíka.

Princíp návrhu detekčného obvodu je znázornený na obrázku 2. Dve sady analógových spínačov v dvoch skrinkách I a II na obrázku sú nakonfigurované v pároch: I-1 a II-1, I-2 a II-2. . … ., Ⅰ-N a Ⅱ-N. Či sú analógové viacnásobné spínače zatvorené alebo nie, je riadené programom cez dekódovací obvod znázornený na obrázku 1. V dvoch analógových spínačoch I a II môže byť súčasne zatvorený iba jeden spínač. Ak chcete napríklad zistiť, či existuje vzťah medzi meracou hlavou 1 a meracou hlavou 2, zatvorte spínače I-1 a II-2 a vytvorte meraciu dráhu medzi bodom A a zemou cez meracie hlavy 1 a 2. je dráha, Potom napätie v bode A VA=0; ak je otvorený, potom VA>0. Hodnota VA je základom pre posúdenie, či existuje dráhový vzťah medzi meracími hlavami 1 a 2. Týmto spôsobom je možné zmerať vzťah medzi všetkými kolíkmi pripojenými k meracej hlave v okamihu podľa kombinačný princíp. Keďže tento proces merania sa vykonáva medzi kolíkmi súčiastky upnuté testovacím prípravkom, autor to nazýva meranie v svorke.

Ak sa kolík súčiastky nedá upnúť, treba to zmerať pomocou meracieho kábla. Ako je znázornené na obrázku 2, pripojte jeden testovací kábel k analógovému kanálu a druhý k zemi. V tomto čase je možné meranie vykonávať, pokiaľ je ovládací spínač I-1 zopnutý, čo sa nazýva meranie perom. Obvod znázornený na obrázku 2 možno použiť aj na dokončenie merania medzi všetkými upínacími kolíkmi meracej hlavy a neupínateľnými kolíkmi, ktorých sa v okamihu dotkne uzemňovacie pero. V tomto čase je potrebné postupne kontrolovať zapínanie výhybiek č. I a výhybky č. 0 sú vždy rozpojené. Tento proces merania možno nazvať meranie pomocou svorky pera. Namerané napätie, teoreticky, by to mal byť obvod, keď VA=0, a mal by to byť otvorený obvod, keď VA>0, a hodnota VA sa mení s hodnotou odporu medzi dvoma meracími kanálmi. Keďže však samotný analógový multiplexor má nezanedbateľný odpor RON, týmto spôsobom po vytvorení meracej dráhy, ak ide o dráhu, sa VA nerovná XNUMX, ale rovná sa poklesu napätia na RON. Keďže účelom merania je len poznať vzťah zapnutia/vypnutia, nie je potrebné merať konkrétnu hodnotu VA. Z tohto dôvodu je potrebné použiť iba komparátor napätia na porovnanie, či je VA väčšia ako úbytok napätia na RON. Nastavte prahové napätie komparátora napätia tak, aby sa rovnalo poklesu napätia na RON. Výstupom napäťového komparátora je výsledok merania, čo je digitálna veličina, ktorú môže priamo čítať mikrokontrolér.

Stanovenie prahového napätia

Experimenty zistili, že RON má individuálne rozdiely a súvisí aj s teplotou okolia. Preto musí byť prahové napätie, ktoré sa má zaťažiť, nastavené oddelene s uzavretým kanálom analógového spínača. To sa dá dosiahnuť naprogramovaním D/A prevodníka.

Obvod znázornený na obrázku 2 sa môže použiť na jednoduché určenie prahových údajov, metóda spočíva v zapnutí párov spínačov I-1, II-1; 2-2, 1-0; …; IN, II-N; zo slučky Path, po zatvorení každého páru spínačov, pošlite číslo do D/A prevodníka a odoslané číslo sa zvýši z malého na veľké a v tomto čase zmerajte výstup komparátora napätia. Keď sa výstup napäťového komparátora zmení z XNUMX na XNUMX , Údaje v tomto čase zodpovedajú VA. Týmto spôsobom možno merať VA každého kanála, to znamená pokles napätia na RON, keď je pár spínačov zatvorený. Pre vysoko presné analógové multiplexory je individuálny rozdiel v RON malý, takže polovica VA automaticky meraná systémom môže byť aproximovaná ako zodpovedajúci údaj o úbytku napätia na príslušnom RON páru spínačov. Prahové údaje analógového prepínača.

Dynamické nastavenie prahového napätia

Na zostavenie tabuľky použite prahové údaje namerané vyššie. Pri meraní v kliešte vyberte z tabuľky zodpovedajúce údaje podľa čísel dvoch zopnutých spínačov a ich súčet odošlite do D/A prevodníka na vytvorenie prahového napätia. Na meranie klipu pera a meranie perom, pretože meracia dráha prechádza iba cez analógový prepínač č. I, sú potrebné len jedny prahové údaje prepínača.

Okrem toho, pretože samotný obvod (D/A prevodník, napäťový komparátor atď.) má chyby a medzi testovacím prípravkom a testovaným kolíkom počas skutočného merania existuje prechodový odpor, skutočné použité prahové napätie by malo byť v rámci prahu stanovené podľa vyššie uvedenej metódy. Pridajte korekčné množstvo na základe, aby nedošlo k nesprávnemu odhadu cesty ako otvoreného okruhu. Ale zvýšené prahové napätie prekoná malý odpor odporu, to znamená, že malý odpor medzi dvoma kolíkmi sa posudzuje ako cesta, takže korekčné množstvo prahového napätia by sa malo zvoliť primerane podľa skutočnej situácie. Pomocou experimentov dokáže detekčný obvod presne určiť odpor medzi dvoma kolíkmi s hodnotou odporu väčšou ako 5 ohmov a jeho presnosť je výrazne vyššia ako u multimetra.

Niekoľko špeciálnych prípadov výsledkov meraní

Vplyv kapacity

Keď je kondenzátor pripojený medzi testované kolíky, mal by byť vo vzťahu s otvoreným obvodom, ale meracia dráha nabíja kondenzátor, keď je spínač zatvorený a dva meracie body sú ako cesta. V tomto čase je výsledok merania odčítaný z komparátora napätia cesta. Pre tento druh javu falošnej dráhy, ktorý je spôsobený kapacitou, možno použiť na vyriešenie nasledujúce dve metódy: vhodne zvýšiť merací prúd, aby sa skrátil čas nabíjania, aby sa proces nabíjania skončil pred odčítaním výsledkov merania; pridajte kontrolu pravdivých a nepravdivých ciest do meracieho softvéru Programový segment (pozri časť 5).

Vplyv indukčnosti

Ak je medzi testovanými kolíkmi zapojená tlmivka, mala by byť v otvorenom obvode, ale keďže statický odpor tlmivky je veľmi malý, výsledok nameraný multimetrom je vždy cesta. Na rozdiel od merania kapacity sa v momente zopnutého analógového spínača indukuje elektromotorická sila v dôsledku indukčnosti. Týmto spôsobom možno správne posúdiť indukčnosť pomocou charakteristík vysokej rýchlosti snímania detekčného obvodu. To je však v rozpore s požiadavkou na meranie kapacity.

Vplyv chvenia analógového spínača

Pri samotnom meraní sa zistí, že analógový spínač má stabilný priebeh z otvoreného stavu do zopnutého stavu, čo sa prejavuje kolísaním napätia VA, čo robí niekoľko prvých výsledkov meraní nekonzistentnými. Z tohto dôvodu je potrebné niekoľkokrát posúdiť výsledky cesty a počkať, kým budú výsledky merania konzistentné. Potvrďte neskôr.

Potvrdenie a zaznamenanie výsledkov merania

Vzhľadom na vyššie uvedené rôzne situácie, aby sa prispôsobili rôznym testovaným objektom, na potvrdenie a zaznamenanie výsledkov merania sa používa bloková schéma softvérového programu znázornená na obrázku 3.