เมื่อวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ดำเนินการออกแบบย้อนกลับหรือซ่อมแซมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ พวกเขาต้องเข้าใจความสัมพันธ์ในการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบบนสิ่งที่ไม่รู้จักก่อน คณะกรรมการวงจรพิมพ์ (PCB) ดังนั้นจึงต้องวัดและบันทึกความสัมพันธ์ในการเชื่อมต่อระหว่างพินส่วนประกอบบน PCB

วิธีที่ง่ายที่สุดคือสลับมัลติมิเตอร์เป็นไฟล์ “เสียงลัดวงจร” ใช้สายทดสอบสองสายเพื่อวัดการเชื่อมต่อระหว่างหมุดทีละตัว จากนั้นจึงบันทึกสถานะเปิด/ปิดระหว่าง “คู่พิน” ด้วยตนเอง เพื่อให้ได้ชุดความสัมพันธ์ที่สมบูรณ์ระหว่าง “พินคู่” ทั้งหมด ต้องจัด “พินคู่” ที่ทดสอบแล้วตามหลักการของการรวมกัน เมื่อจำนวนส่วนประกอบและพินบน PCB มีขนาดใหญ่ จำนวน “พินคู่” ที่ต้องวัดจะมีจำนวนมาก เห็นได้ชัดว่า หากใช้วิธีการแบบแมนนวลสำหรับงานนี้ ปริมาณงานในการวัด การบันทึก และการพิสูจน์อักษรจะมีขนาดใหญ่มาก นอกจากนี้ความแม่นยำในการวัดยังต่ำ อย่างที่เราทราบกันดีว่าเมื่ออิมพีแดนซ์ต้านทานระหว่างปากกาสองเมตรของมัลติมิเตอร์ทั่วไปสูงถึง 20 โอห์ม ออดจะยังส่งเสียงซึ่งแสดงเป็นเส้นทาง

เพื่อที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพการวัด จำเป็นต้องพยายามที่จะตระหนักถึงการวัดอัตโนมัติ การบันทึก และการสอบเทียบของส่วนประกอบ “พินคู่” ด้วยเหตุนี้ ผู้เขียนจึงออกแบบเครื่องตรวจจับเส้นทางที่ควบคุมโดยไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นอุปกรณ์ตรวจจับส่วนหน้า และออกแบบซอฟต์แวร์การนำทางการวัดที่มีประสิทธิภาพสำหรับการประมวลผลส่วนหลังเพื่อร่วมกันรับรู้การวัดอัตโนมัติและบันทึกความสัมพันธ์ของเส้นทางระหว่างหมุดส่วนประกอบ บน PCB . บทความนี้กล่าวถึงแนวคิดการออกแบบและเทคโนโลยีการวัดอัตโนมัติโดยวงจรการตรวจจับเส้นทางเป็นหลัก

ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการวัดอัตโนมัติคือการเชื่อมต่อพินของส่วนประกอบที่ทดสอบกับวงจรตรวจจับ ด้วยเหตุนี้ อุปกรณ์ตรวจจับจึงมีหัววัดหลายแบบซึ่งนำออกทางสายเคเบิล สามารถเชื่อมต่อหัววัดเข้ากับอุปกรณ์ทดสอบต่างๆ เพื่อสร้างการเชื่อมต่อกับหมุดส่วนประกอบ หัววัด จำนวนพินกำหนดจำนวนพินที่เชื่อมต่อกับวงจรการตรวจจับในชุดเดียวกัน จากนั้น ภายใต้การควบคุมของโปรแกรม เครื่องตรวจจับจะรวม “พินคู่” ที่ทดสอบแล้วเข้าไปในเส้นทางการวัดทีละตัวตามหลักการของการรวมกัน ในเส้นทางการวัด สถานะเปิด/ปิดระหว่าง “พินคู่” จะแสดงว่ามีความต้านทานระหว่างพินหรือไม่ และเส้นทางการวัดจะเปลี่ยนเป็นแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นจะเป็นการตัดสินความสัมพันธ์การเปิด/ปิดระหว่างพินเหล่านั้นและการบันทึก

เพื่อให้วงจรการตรวจจับสามารถเลือกพินต่างๆ ตามลำดับจากหัววัดจำนวนมากที่เชื่อมต่อกับพินส่วนประกอบสำหรับการวัดตามหลักการของการรวมกัน สามารถตั้งค่าอาร์เรย์สวิตช์ที่สอดคล้องกัน และสวิตช์ต่างๆ สามารถเปิด/ปิดได้โดย โปรแกรมเปลี่ยนพินส่วนประกอบ ป้อนเส้นทางการวัดเพื่อรับความสัมพันธ์เปิด/ปิด เนื่องจากการวัดเป็นปริมาณแรงดันไฟฟ้าแบบแอนะล็อก ควรใช้มัลติเพล็กเซอร์แบบแอนะล็อกเพื่อสร้างอาร์เรย์สวิตช์ รูปที่ 1 แสดงแนวคิดในการใช้อาร์เรย์สวิตช์อนาล็อกเพื่อสลับพินที่ทดสอบ

หลักการออกแบบของวงจรตรวจจับแสดงในรูปที่ 2 สวิตช์อนาล็อกสองชุดในกล่อง I และ II สองกล่องในรูปมีการกำหนดค่าเป็นคู่: I-1 และ II-1, I-2 และ II-2 . . . . ., Ⅰ-N และ Ⅱ-N ไม่ว่าสวิตช์อนาล็อกหลายตัวจะปิดหรือไม่ถูกควบคุมโดยโปรแกรมผ่านวงจรถอดรหัสที่แสดงในรูปที่ 1 ในสวิตช์อนาล็อก I และ II สองตัว สามารถปิดสวิตช์ได้เพียงตัวเดียวในเวลาเดียวกัน ตัวอย่างเช่น ในการตรวจสอบว่ามีความสัมพันธ์ของเส้นทางระหว่างหัววัด 1 กับหัววัด 2 หรือไม่ ให้ปิดสวิตช์ I-1 และ II-2 และสร้างเส้นทางการวัดระหว่างจุด A กับพื้นผ่านหัววัด 1 และ 2 หากมี เป็นเส้นทาง จากนั้นแรงดันที่จุด A VA=0; ถ้าเปิดอยู่ ให้ VA>0 ค่า VA เป็นพื้นฐานในการตัดสินว่ามีความสัมพันธ์ของเส้นทางระหว่างหัววัด 1 และ 2 หรือไม่ ด้วยวิธีนี้ ความสัมพันธ์การเปิด/ปิดระหว่างหมุดทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับหัววัดสามารถวัดได้ในทันทีตาม หลักการรวมกัน เนื่องจากกระบวนการวัดนี้ดำเนินการระหว่างหมุดของส่วนประกอบที่ยึดด้วยฟิกซ์เจอร์ทดสอบ ผู้เขียนจึงเรียกสิ่งนี้ว่าการวัดในแคลมป์

หากไม่สามารถยึดหมุดของส่วนประกอบได้ จะต้องวัดด้วยสายวัดทดสอบ ดังแสดงในรูปที่ 2 เชื่อมต่อสายทดสอบหนึ่งตัวกับช่องสัญญาณแอนะล็อกและอีกสายหนึ่งเข้ากับกราวด์ ในขณะนี้ การวัดสามารถทำได้ตราบเท่าที่สวิตช์ควบคุม I-1 ปิดอยู่ ซึ่งเรียกว่าการวัดด้วยปากกากับปากกา วงจรที่แสดงในรูปที่ 2 ยังสามารถนำมาใช้ในการวัดค่าระหว่างหมุดยึดทั้งหมดของหัววัดและหมุดแบบหนีบไม่ได้ที่สัมผัสด้วยปากกามิเตอร์กราวด์ในทันที ในเวลานี้จำเป็นต้องควบคุมการปิดสวิตช์ของหมายเลข I และสวิตช์ของ Route II จะถูกตัดการเชื่อมต่อเสมอ กระบวนการวัดนี้เรียกว่าการวัดแคลมป์ปากกา ในทางทฤษฎี แรงดันที่วัดได้ควรเป็นวงจรเมื่อ VA=0 และควรเป็นวงจรเปิดเมื่อ VA>0 และค่า VA จะแปรผันตามค่าความต้านทานระหว่างช่องการวัดทั้งสองช่อง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมัลติเพล็กเซอร์แบบแอนะล็อกมี RON บนความต้านทานที่ไม่มีความสำคัญ ดังนั้น หลังจากเส้นทางการวัดถูกสร้างขึ้น หากเป็นเส้นทาง VA จะไม่เท่ากับ 0 แต่เท่ากับแรงดันตกคร่อมบน RON เนื่องจากจุดประสงค์ของการวัดเป็นเพียงเพื่อให้ทราบถึงความสัมพันธ์ในการเปิด/ปิด ไม่จำเป็นต้องวัดค่าเฉพาะของ VA ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องใช้เครื่องเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าเพื่อเปรียบเทียบว่า VA มากกว่าแรงดันตกบน RON หรือไม่ ตั้งค่าเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าของตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าให้เท่ากับแรงดันตกคร่อมบน RON เอาต์พุตของเครื่องเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าคือผลการวัด ซึ่งเป็นปริมาณดิจิทัลที่ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถอ่านได้โดยตรง

การกำหนดแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์

การทดลองพบว่า RON มีความแตกต่างของแต่ละบุคคลและสัมพันธ์กับอุณหภูมิแวดล้อมด้วย ดังนั้น จำเป็นต้องตั้งค่าแรงดันธรณีประตูที่จะโหลดแยกต่างหากด้วยช่องสวิตช์อนาล็อกแบบปิด ซึ่งสามารถทำได้โดยการเขียนโปรแกรมตัวแปลง D/A

วงจรที่แสดงในรูปที่ 2 สามารถใช้เพื่อกำหนดข้อมูลเกณฑ์ได้ง่าย วิธีการคือเปิดสวิตช์คู่ I-1, II-1; I-2, II-2; …; ใน, II-N; แบบวนซ้ำของเส้นทาง หลังจากปิดสวิตช์แต่ละคู่แล้ว ให้ส่งตัวเลขไปยังตัวแปลง D/A และจำนวนที่ส่งจะเพิ่มขึ้นจากน้อยไปมาก และวัดเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าในเวลานี้ เมื่อเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนจาก 1 เป็น 0 ข้อมูล ณ เวลานี้สอดคล้องกับ VA ด้วยวิธีนี้ สามารถวัด VA ของแต่ละช่องสัญญาณได้ กล่าวคือ แรงดันตกที่ RON เมื่อปิดสวิตช์คู่หนึ่ง สำหรับมัลติเพล็กเซอร์อนาล็อกที่มีความแม่นยำสูง ความแตกต่างของ RON แต่ละตัวจะมีน้อย ดังนั้นครึ่งหนึ่งของ VA ที่ระบบวัดโดยอัตโนมัติสามารถประมาณได้ว่าเป็นข้อมูลที่สอดคล้องกันของแรงดันไฟฟ้าตกบน RON ตามลำดับของสวิตช์คู่ ข้อมูลเกณฑ์ของสวิตช์อนาล็อก

การตั้งค่าไดนามิกของแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์

ใช้ข้อมูลเกณฑ์ที่วัดด้านบนเพื่อสร้างตาราง เมื่อทำการวัดในแคลมป์ ให้นำข้อมูลที่เกี่ยวข้องออกจากตารางตามตัวเลขของสวิตช์ปิดสองตัว แล้วส่งผลรวมไปที่ตัวแปลง D/A เพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าตามเกณฑ์ สำหรับการวัดคลิปปากกาและการวัดปากกา-ปากกา เนื่องจากเส้นทางการวัดผ่านสวิตช์แอนะล็อกของ No. I เท่านั้น จำเป็นต้องมีข้อมูลขีดจำกัดของสวิตช์เพียงรายการเดียวเท่านั้น

นอกจากนี้ เนื่องจากตัววงจรเอง (ตัวแปลง D/A เครื่องเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้า ฯลฯ) มีข้อผิดพลาด และมีความต้านทานการสัมผัสระหว่างฟิกซ์เจอร์ทดสอบและพินที่ทดสอบในระหว่างการวัดจริง แรงดันธรณีประตูที่ใช้จริงควรอยู่ภายในเกณฑ์ กำหนดตามวิธีการข้างต้น เพิ่มจำนวนการแก้ไขบนพื้นฐานเพื่อไม่ให้เข้าใจผิดเส้นทางเป็นวงจรเปิด แต่แรงดันไฟเกณฑ์ที่เพิ่มขึ้นจะครอบงำความต้านทานขนาดเล็ก นั่นคือ ความต้านทานขนาดเล็กระหว่างพินทั้งสองจะถูกตัดสินว่าเป็นเส้นทาง ดังนั้นควรเลือกจำนวนเงินที่แก้ไขแรงดันธรณีประตูอย่างสมเหตุสมผลตามสถานการณ์จริง จากการทดลอง วงจรการตรวจจับสามารถกำหนดความต้านทานระหว่างพินทั้งสองได้อย่างแม่นยำด้วยค่าความต้านทานที่มากกว่า 5 โอห์ม และความแม่นยำนั้นสูงกว่ามัลติมิเตอร์อย่างมาก

ผลการวัดพิเศษหลายกรณี

อิทธิพลของความจุ

เมื่อตัวเก็บประจุเชื่อมต่อระหว่างพินที่ทดสอบแล้ว ตัวเก็บประจุควรอยู่ในความสัมพันธ์แบบวงจรเปิด แต่เส้นทางการวัดจะชาร์จตัวเก็บประจุเมื่อปิดสวิตช์ และจุดวัดทั้งสองจุดเปรียบเสมือนเส้นทาง ในขณะนี้ ผลการวัดที่อ่านจากเครื่องเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าคือเส้นทาง สำหรับปรากฏการณ์เส้นทางเท็จที่เกิดจากความจุ สามารถใช้สองวิธีต่อไปนี้ในการแก้ปัญหา: เพิ่มกระแสการวัดอย่างเหมาะสมเพื่อลดเวลาในการชาร์จ เพื่อให้กระบวนการชาร์จสิ้นสุดลงก่อนอ่านผลการวัด เพิ่มการตรวจสอบเส้นทางจริงและเท็จในซอฟต์แวร์การวัด ส่วนโปรแกรม (ดูหัวข้อ 5)

อิทธิพลของการเหนี่ยวนำ

หากตัวเหนี่ยวนำเชื่อมต่อระหว่างหมุดที่ทดสอบ ควรมีความสัมพันธ์แบบวงจรเปิด แต่เนื่องจากความต้านทานแบบสถิตของตัวเหนี่ยวนำมีขนาดเล็กมาก ผลลัพธ์ที่วัดด้วยมัลติมิเตอร์จึงเป็นเส้นทางเสมอ ตรงกันข้ามกับกรณีของการวัดความจุ ในขณะที่ปิดสวิตช์อนาล็อก มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำเนื่องจากการเหนี่ยวนำ ด้วยวิธีนี้ สามารถตัดสินความเหนี่ยวนำได้อย่างถูกต้องโดยใช้คุณลักษณะของความเร็วในการรับที่รวดเร็วของวงจรตรวจจับ แต่สิ่งนี้ขัดแย้งกับข้อกำหนดการวัดความจุ

อิทธิพลของความกระวนกระวายใจของสวิตช์อนาล็อก

ในการวัดจริง พบว่าสวิตช์อนาล็อกมีกระบวนการที่เสถียรตั้งแต่สถานะเปิดจนถึงสถานะปิด ซึ่งแสดงให้เห็นเป็นความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า VA ซึ่งทำให้ผลการวัดสองสามครั้งแรกไม่สอดคล้องกัน ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องตัดสินผลลัพธ์ของเส้นทางหลายๆ ครั้ง และรอผลการวัดที่สม่ำเสมอ ยืนยันภายหลัง

การยืนยันและการบันทึกผลการวัด

เมื่อพิจารณาจากสถานการณ์ต่างๆ ข้างต้น เพื่อปรับให้เข้ากับวัตถุที่ทดสอบที่แตกต่างกัน แผนภาพบล็อกของโปรแกรมซอฟต์แวร์ที่แสดงในรูปที่ 3 จะใช้เพื่อยืนยันและบันทึกผลการวัด