När elektroniska ingenjörer utför omvänd design eller reparation av elektronisk utrustning måste de först förstå sambandet mellan komponenterna på det okända kretskort (PCB), så anslutningsförhållandet mellan komponentstiften på kretskortet måste mätas och registreras.

Det enklaste sättet är att växla multimetern till “kortslutningssummer”-filen, använda två testkablar för att mäta anslutningen mellan stiften en efter en och sedan manuellt registrera på/av-status mellan “stiftparen”. För att erhålla den kompletta uppsättningen av anslutningsrelationer mellan alla “stiftpar” måste de testade “stiftparen” organiseras enligt kombinationsprincipen. När antalet komponenter och stift på kretskortet är stort, kommer antalet “stiftpar” som behöver mätas att vara enormt. Uppenbarligen, om manuella metoder används för detta arbete, kommer arbetsbördan med mätning, registrering och korrekturläsning att bli mycket stor. Dessutom är mätnoggrannheten låg. Som vi alla vet, när den resistiva impedansen mellan de två meterpennorna på en allmän multimeter är så hög som cirka 20 ohm, kommer summern fortfarande att ljuda, vilket indikeras som en väg.

För att förbättra mätningseffektiviteten är det nödvändigt att försöka realisera den automatiska mätningen, registreringen och kalibreringen av komponentens “stiftpar”. För detta ändamål designade författaren en vägdetektor styrd av en mikrokontroller som en front-end-detektionsenhet, och designade en kraftfull mätnavigeringsprogramvara för back-end-bearbetning för att gemensamt realisera den automatiska mätningen och registreringen av vägförhållandet mellan komponentstiften på PCB. . Den här artikeln diskuterar huvudsakligen designidéerna och tekniken för automatisk mätning av vägdetekteringskretsen.

Förutsättningen för automatisk mätning är att ansluta stiften på den komponent som testas till detekteringskretsen. För detta är detekteringsanordningen utrustad med flera mäthuvuden, som leds ut genom kablar. Mäthuvudena kan kopplas till olika testfixturer för att upprätta anslutningar till komponentstiften. Mäthuvudet Antalet stift bestämmer antalet stift anslutna till detekteringskretsen i samma batch. Sedan, under kontroll av programmet, kommer detektorn att införliva de testade “stiftparen” i mätbanan en efter en enligt kombinationsprincipen. I mätvägen visas på/av-status mellan “stiftparen” som om det finns motstånd mellan stiften, och mätvägen omvandlar det till en spänning, och bedömer därmed på/av-förhållandet mellan dem och registrerar det.

För att möjliggöra för detektionskretsen att välja olika stift i sekvens från de många mäthuvudena som är anslutna till komponentstiften för mätning enligt kombinationsprincipen, kan motsvarande brytaruppsättning ställas in och olika brytare kan öppnas/stängas av program för att byta komponentstift. Ange mätvägen för att få på/av-förhållandet. Eftersom den uppmätta är en analog spänningsmängd, bör en analog multiplexor användas för att bilda en switcharray. Figur 1 visar idén med att använda en analog switcharray för att byta det testade stiftet.

Designprincipen för detekteringskretsen visas i figur 2. De två uppsättningarna analoga omkopplare i de två boxarna I och II i figuren är konfigurerade i par: I-1 och II-1, I-2 och II-2. . … ., Ⅰ-N och Ⅱ-N. Huruvida de analoga multipelomkopplarna är slutna eller inte styrs av programmet genom avkodningskretsen som visas i figur 1. I de två analoga switcharna I och II kan endast en switch stängas samtidigt. Till exempel, för att upptäcka om det finns ett banförhållande mellan mäthuvud 1 och mäthuvud 2, stäng omkopplarna I-1 och II-2, och bilda en mätbana mellan punkt A och mark genom mäthuvudena 1 och 2. Om det är en väg, då spänningen vid punkt A VA=0; om den är öppen, då VA>0. Värdet på VA ligger till grund för att bedöma om det finns ett vägförhållande mellan mäthuvudena 1 och 2. På så sätt kan på/av-förhållandet mellan alla stift anslutna till mäthuvudet mätas på ett ögonblick enl. kombinationsprincipen. Eftersom denna mätprocess utförs mellan stiften på komponenten som kläms fast av testfixturen, kallar författaren det för in-clamp-mätningen.

Om tappen på komponenten inte kan klämmas måste den mätas med en testkabel. Som visas i figur 2, anslut en testkabel till en analog kanal och den andra till jord. Vid denna tidpunkt kan mätningen utföras så länge manöverbrytaren I-1 är stängd, vilket kallas penn-penna-mätning. Kretsen som visas i figur 2 kan också användas för att slutföra mätningen mellan alla de klämbara stiften på mäthuvudet och de icke klämbara stiften som berörs av den jordade mätarpennan på ett ögonblick. Vid denna tidpunkt är det nödvändigt att i sin tur styra stängningen av strömbrytarna för nr. I, och strömbrytarna på väg II är alltid frånkopplade. Denna mätprocess kan kallas pennklämma-mätning. Den uppmätta spänningen, teoretiskt sett, bör det vara en krets när VA=0, och det bör vara en öppen krets när VA>0, och värdet på VA varierar med resistansvärdet mellan de två mätkanalerna. Men eftersom den analoga multiplexorn själv har en icke försumbar på-resistans RON, på detta sätt, efter att mätbanan har bildats, om det är en väg, är VA inte lika med 0, utan lika med spänningsfallet på RON. Eftersom syftet med mätningen endast är att känna till på/av-sambandet, finns det inget behov av att mäta det specifika värdet av VA. Av denna anledning är det bara nödvändigt att använda en spänningskomparator för att jämföra om VA är större än spänningsfallet på RON. Ställ in tröskelspänningen för spänningskomparatorn så att den är lika med spänningsfallet på RON. Utgången från spänningskomparatorn är mätresultatet, vilket är en digital storhet som kan läsas direkt av mikrokontrollern.

Bestämning av tröskelspänning

Experiment har funnit att RON har individuella skillnader och är också relaterat till omgivande temperatur. Därför måste tröskelspänningen som ska laddas ställas in separat med den slutna analoga switchkanalen. Detta kan uppnås genom att programmera D/A-omvandlaren.

Kretsen som visas i figur 2 kan användas för att enkelt bestämma tröskeldata, metoden är att slå på omkopplarparen I-1, II-1; 2-2, 1-0; …; IN, II-N; form Path loop, efter att varje par av omkopplare är stängda, skicka ett nummer till D/A-omvandlaren, och det skickade numret ökar från litet till stort, och mät utsignalen från spänningskomparatorn vid denna tidpunkt. När utsignalen från spänningskomparatorn ändras från XNUMX till XNUMX, motsvarar data vid denna tidpunkt VA. På detta sätt kan VA för varje kanal mätas, det vill säga spänningsfallet på RON när ett par omkopplare är slutna. För analoga multiplexorer med hög precision är den individuella skillnaden i RON liten, så hälften av den VA som automatiskt mäts av systemet kan approximeras som motsvarande data för spänningsfallet på respektive RON för paret av switchar. Tröskeldata för den analoga omkopplaren.

Dynamisk inställning av tröskelspänning

Använd tröskeldata som mäts ovan för att bygga en tabell. När du mäter i klämman, ta ut motsvarande data från tabellen enligt numren på de två slutna omkopplarna och skicka deras summa till D/A-omvandlaren för att bilda en tröskelspänning. För pennklämma-mätning och penn-pen-mätning, eftersom mätvägen endast passerar genom den analoga omkopplaren av nr. I, krävs endast en omkopplartröskeldata.

Dessutom, eftersom själva kretsen (D/A-omvandlare, spänningskomparator, etc.) har fel, och det finns ett kontaktmotstånd mellan testfixturen och det testade stiftet under faktisk mätning, bör den faktiska tröskelspänningen som appliceras vara inom tröskeln bestäms enligt ovanstående metod. Lägg till ett korrigeringsbelopp på basen för att inte missbedöma banan som en öppen krets. Men den ökade tröskelspänningen kommer att överväldiga det lilla motståndsmotståndet, det vill säga det lilla motståndet mellan de två stiften bedöms som en väg, så korrigeringsmängden för tröskelspänningen bör väljas rimligt enligt den faktiska situationen. Genom experiment kan detekteringskretsen exakt bestämma resistansen mellan de två stiften med ett resistansvärde större än 5 ohm, och dess noggrannhet är betydligt högre än för en multimeter.

Flera specialfall av mätresultat

Kapacitansens inverkan

När en kondensator är ansluten mellan de testade stiften ska den vara i ett öppet kretsförhållande, men mätvägen laddar kondensatorn när omkopplaren är stängd, och de två mätpunkterna är som en väg. Vid denna tidpunkt är mätresultatet avläst från spänningskomparatorn vägen. För denna typ av falsk väg-fenomen orsakad av kapacitans, kan följande två metoder användas för att lösa: öka mätströmmen på lämpligt sätt för att förkorta laddningstiden, så att laddningsprocessen avslutas innan mätresultaten läses; lägg till inspektionen av sanna och falska vägar till mätprogrammet Programsegmentet (se avsnitt 5).

Påverkan av induktans

Om en induktor är ansluten mellan de testade stiften bör den vara i ett öppet kretsförhållande, men eftersom induktorns statiska resistans är mycket liten är resultatet mätt med en multimeter alltid en väg. I motsats till fallet med kapacitansmätning, i det ögonblick då den analoga omkopplaren är stängd, finns det en inducerad elektromotorisk kraft på grund av induktansen. På detta sätt kan induktansen bedömas korrekt genom att använda egenskaperna för den snabba insamlingshastigheten för detekteringskretsen. Men detta strider mot mätkravet för kapacitans.

Inverkan av analog switch jitter

I själva mätningen finner man att den analoga omkopplaren har en stabil process från öppet tillstånd till stängt tillstånd, vilket visar sig som fluktuationen av spänningen VA, vilket gör de första mätresultaten inkonsekventa. Av denna anledning är det nödvändigt att bedöma resultaten av banan flera gånger och vänta på att mätresultaten är konsekventa. Bekräfta senare.

Bekräftelse och registrering av mätresultat

Med tanke på ovanstående olika situationer, för att anpassa sig till olika testade objekt, används programvarublockdiagrammet som visas i figur 3 för att bekräfta och registrera mätresultaten.