Коли інженери-електроники виконують роботи з проектування або ремонту електронного обладнання, вони спочатку повинні зрозуміти зв’язок між компонентами на невідомому друкована плата (PCB), тому зв’язок між контактами компонентів на друкованій платі необхідно виміряти та записати.

Найпростіший спосіб – переключити мультиметр на файл «зумна сигналу короткого замикання», за допомогою двох тестових проводів виміряти з’єднання між контактами один за одним, а потім вручну записати статус увімкнення/вимкнення між «парами контактів». Щоб отримати повний набір зв’язків між усіма «парами контактів», перевірені «шпильки» повинні бути організовані за принципом комбінації. Коли кількість компонентів і контактів на друкованій платі велика, кількість «пар контактів», які потрібно виміряти, буде величезною. Очевидно, якщо для цієї роботи використовувати ручні методи, навантаження на вимірювання, запис і коректуру буде дуже великим. Крім того, точність вимірювання низька. Як ми всі знаємо, коли резистивний опір між двома метровими ручками загального мультиметра досягає приблизно 20 Ом, звуковий сигнал все одно лунатиме, що позначається як шлях.

Щоб підвищити ефективність вимірювань, необхідно спробувати реалізувати автоматичне вимірювання, запис і калібрування компонента «шпилькова пара». З цією метою автор розробив детектор шляху, керований мікроконтролером, як інтерфейсний пристрій виявлення, і розробив потужне програмне забезпечення для навігації вимірювань для внутрішньої обробки, щоб спільно реалізувати автоматичне вимірювання та запис взаємовідношень шляху між контактами компонентів. на друкованій платі. . У цій статті в основному розглядаються ідеї дизайну та технології автоматичного вимірювання схемою визначення шляху.

Обов’язковою умовою автоматичного вимірювання є підключення контактів досліджуваного компонента до схеми виявлення. Для цього детектор оснащений кількома вимірювальними головками, які виводяться назовні через кабелі. Вимірювальні головки можна під’єднати до різних випробувальних приладів, щоб встановити з’єднання з компонентними штифтами. Вимірювальна головка Кількість контактів визначає кількість контактів, підключених до схеми виявлення в одній партії. Потім під керуванням програми детектор по черзі введе перевірені «шпильки» в шлях вимірювання за принципом комбінації. У шляху вимірювання статус увімкнення/вимкнення між «парами контактів» відображається як опір між контактами, а шлях вимірювання перетворює його в напругу, таким чином оцінюючи співвідношення між ними та записуючи.

Щоб схема виявлення могла вибирати різні контакти послідовно з численних вимірювальних головок, підключених до штирів компонентів для вимірювання відповідно до принципу комбінації, можна встановити відповідний масив перемикачів, а різні перемикачі можуть відкриватися/замикатися за допомогою програма для перемикання контактів компонентів. Введіть шлях вимірювання, щоб отримати співвідношення ввімкнено/вимкнено. Оскільки вимірювана величина є аналоговою величиною напруги, для формування масиву перемикачів слід використовувати аналоговий мультиплексор. На малюнку 1 показана ідея використання аналогового масиву комутаторів для перемикання тестованого контакту.

Принцип конструкції схеми виявлення показано на рисунку 2. Два комплекти аналогових перемикачів у двох блоках I і II на малюнку сконфігуровані попарно: I-1 і II-1, I-2 і II-2. . … ., Ⅰ-N і Ⅱ-N. Чи замикаються аналогові кілька перемикачів чи ні, контролюється програмою через схему декодування, показану на малюнку 1. У двох аналогових перемикачах I та II одночасно можна замикати лише один перемикач. Наприклад, щоб визначити, чи існує зв’язок між вимірювальною головкою 1 і вимірювальною головкою 2, замкніть перемикачі I-1 і II-2 і сформуйте вимірювальний шлях між точкою A і землею через вимірювальні головки 1 і 2. Якщо це – це шлях, Тоді напруга в точці A VA=0; якщо він відкритий, то VA>0. Значення VA є основою для оцінки того, чи існує зв’язок між вимірювальними головками 1 і 2. Таким чином, співвідношення ввімкнення/вимкнення між усіма штифтами, під’єднаними до вимірювальної головки, може бути виміряно миттєво відповідно до принцип комбінації. Оскільки цей процес вимірювання здійснюється між штифтами компонента, затиснутого випробувальним приладом, автор називає його вимірюванням у затискачі.

Якщо штифт компонента не може бути затиснутий, його необхідно виміряти за допомогою контрольного проводу. Як показано на малюнку 2, підключіть один тестовий провідник до аналогового каналу, а інший до заземлення. У цей час вимірювання можна виконувати, поки перемикач управління I-1 закритий, що називається вимірюванням ручкою. Схема, показана на малюнку 2, також може бути використана для завершення вимірювання між усіма затискаючими штифтами вимірювальної головки та незатискаючими штифтами, яких миттєво торкнеться заземлююча ручка вимірювача. У цей час необхідно контролювати замикання вимикачів № I по черзі, а вимикачі маршруту II завжди відключені. Цей процес вимірювання можна назвати вимірюванням затискачем пера. Виміряна напруга, теоретично, має бути ланцюгом, коли VA=0, і це має бути розімкнутий ланцюг, коли VA>0, і значення VA змінюється в залежності від значення опору між двома каналами вимірювання. Однак, оскільки сам аналоговий мультиплексор має невелике значення опору RON, таким чином, після формування шляху вимірювання, якщо це шлях, VA не дорівнює 0, а дорівнює падінню напруги на RON. Оскільки мета вимірювання полягає лише в тому, щоб знати співвідношення включення/вимкнення, немає необхідності вимірювати конкретне значення VA. З цієї причини необхідно лише використовувати компаратор напруги, щоб порівняти, чи VA більше падіння напруги на RON. Встановіть порогову напругу компаратора напруги рівним падінню напруги на RON. Виходом компаратора напруги є результат вимірювання, який є цифровою величиною, яка може бути безпосередньо прочитана мікроконтролером.

Визначення порогової напруги

Експерименти виявили, що RON має індивідуальні відмінності і також пов’язаний з температурою навколишнього середовища. Таким чином, порогова напруга, що підлягає завантаженню, повинна бути встановлена ​​окремо з закритим аналоговим каналом перемикання. Цього можна досягти за допомогою програмування цифро-аналогового перетворювача.

Схема, показана на малюнку 2, може бути використана для легкого визначення порогових даних, спосіб полягає у включенні перемикачів пар I-1, II-1; І-2, ІІ-2; …; ІН, ІІ-Н; Після того, як кожна пара перемикачів замикається, подайте число на Ц/А перетворювач, і надіслане число збільшується від малого до великого, і виміряйте вихід компаратора напруги в цей час. Коли вихід компаратора напруги змінюється від 1 до 0, дані в цей момент відповідають VA. Таким чином можна виміряти VA кожного каналу, тобто падіння напруги на RON при замиканні пари перемикачів. Для високоточних аналогових мультиплексорів індивідуальна різниця в RON невелика, тому половину VA, автоматично виміряної системою, можна апроксимувати як відповідні дані падіння напруги на відповідному RON пари перемикачів. Порогові дані аналогового перемикача.

Динамічне налаштування порогової напруги

Використовуйте порогові дані, виміряні вище, щоб побудувати таблицю. При вимірюванні в затискачі вийміть відповідні дані з таблиці за номерами двох замкнутих перемикачів і надішліть їх суму в цифро-аналоговий перетворювач для формування порогової напруги. Для вимірювання затискачем і ручкою, оскільки шлях вимірювання проходить тільки через аналоговий перемикач № I, потрібні лише один пороговий перемикач.

Крім того, оскільки сама схема (цифро-аналоговий перетворювач, компаратор напруги тощо) має помилки, а під час фактичного вимірювання існує контактний опір між випробувальним приладом і випробовуваним штифтом, фактична порогова напруга, що застосовується, має бути в межах порогового значення. визначається за вищевказаною методикою. Додайте величину корекції на основі, щоб не помилково оцінити шлях як обрив. Але підвищена порогова напруга переважить невеликий опір опору, тобто малий опір між двома висновками розцінюється як шлях, тому величину корекції порогової напруги слід вибирати розумно відповідно до фактичної ситуації. За допомогою експериментів схема виявлення може точно визначити опір між двома контактами зі значенням опору більше 5 Ом, і його точність значно вище, ніж у мультиметра.

Кілька особливих випадків результатів вимірювань

Вплив ємності

Коли конденсатор під’єднано між перевіреними висновками, він повинен бути у відношенні розімкнутого ланцюга, але шлях вимірювання заряджає конденсатор, коли перемикач замкнутий, і дві точки вимірювання є як шлях. У цей час результат вимірювання, зчитований з компаратора напруги, є трактом. Для такого типу явища помилкового шляху, викликаного ємністю, можна використовувати наступні два методи для вирішення: належним чином збільшити вимірювальний струм, щоб скоротити час зарядки, щоб процес зарядки закінчився до зчитування результатів вимірювання; додайте перевірку істинних і хибних шляхів до програмного забезпечення вимірювання Програмний сегмент (див. розділ 5).

Вплив індуктивності

Якщо індуктивність підключена між перевіреними контактами, вона повинна бути в розімкнутому ланцюзі, але оскільки статичний опір індуктивності дуже малий, результат, виміряний мультиметром, завжди є контуром. На відміну від виміру ємності, в момент, коли аналоговий перемикач замкнутий, виникає індукована електрорушійна сила через індуктивність. Таким чином, індуктивність можна правильно оцінити, використовуючи характеристики швидкої швидкості отримання ланцюга виявлення. Але це суперечить вимогам вимірювання ємності.

Вплив джитера аналогового перемикача

При фактичному вимірюванні виявлено, що аналоговий перемикач має стабільний перехід з відкритого стану в закритий, що проявляється як коливання напруги VA, що робить перші кілька результатів вимірювань неузгодженими. З цієї причини необхідно кілька разів оцінити результати шляху і дочекатися узгодженості результатів вимірювань. Підтвердьте пізніше.

Підтвердження та запис результатів вимірювань

Враховуючи вищенаведені різні ситуації, для того, щоб адаптуватися до різних тестованих об’єктів, для підтвердження та запису результатів вимірювань використовується блок-схема програмної програми, показана на малюнку 3.