Khi các kỹ sư điện tử thực hiện công việc thiết kế ngược hoặc sửa chữa thiết bị điện tử, trước tiên họ cần hiểu mối quan hệ kết nối giữa các thành phần trên chưa biết bảng mạch in (PCB), vì vậy mối quan hệ kết nối giữa các chân linh kiện trên PCB cần được đo và ghi lại.

Cách dễ nhất là chuyển đồng hồ vạn năng sang tệp “bộ rung ngắn mạch”, sử dụng hai dây dẫn kiểm tra để đo lần lượt kết nối giữa các chân và sau đó ghi lại trạng thái bật / tắt giữa các “cặp chân” theo cách thủ công. Để có được tập hợp đầy đủ các quan hệ kết nối giữa tất cả các “cặp chân”, các “cặp chân” được thử nghiệm phải được tổ chức theo nguyên tắc kết hợp. Khi số lượng linh kiện và chân cắm trên PCB lớn, số lượng “cặp chân cắm” cần được đo sẽ là rất lớn. Rõ ràng, nếu sử dụng các phương pháp thủ công cho công việc này thì khối lượng công việc đo đạc, ghi chép và hiệu đính sẽ rất lớn. Hơn nữa, độ chính xác của phép đo thấp. Như chúng ta đã biết, khi trở kháng điện trở giữa hai đầu bút của một đồng hồ vạn năng thông thường cao tới khoảng 20 ôm, còi sẽ vẫn phát ra âm thanh, được biểu thị dưới dạng đường dẫn.

Để nâng cao hiệu quả đo, cần phải cố gắng thực hiện phép đo, ghi và hiệu chuẩn tự động của “cặp chân” thành phần. Để đạt được mục tiêu này, tác giả đã thiết kế một bộ dò đường được điều khiển bởi vi điều khiển như một thiết bị phát hiện đầu cuối và thiết kế một phần mềm điều hướng đo lường mạnh mẽ cho quá trình xử lý phía sau để cùng nhận ra phép đo tự động và ghi lại mối quan hệ đường dẫn giữa các chân thành phần trên PCB. . Bài viết này chủ yếu thảo luận về các ý tưởng thiết kế và công nghệ đo lường tự động bằng mạch dò đường.

Điều kiện tiên quyết để đo tự động là kết nối các chân của linh kiện cần thử nghiệm với mạch phát hiện. Đối với điều này, thiết bị phát hiện được trang bị một số đầu đo, được dẫn ra ngoài qua dây cáp. Các đầu đo có thể được kết nối với các thiết bị thử nghiệm khác nhau để thiết lập kết nối với các chân linh kiện. Đầu đo Số lượng chân xác định số lượng chân kết nối với mạch phát hiện trong cùng một lô. Sau đó, dưới sự điều khiển của chương trình, máy dò sẽ kết hợp lần lượt các “cặp chân” đã được kiểm tra vào đường đo theo nguyên tắc kết hợp. Trong đường đo, trạng thái bật / tắt giữa các “cặp chân” được hiển thị như liệu có điện trở giữa các chân hay không và đường đo chuyển đổi nó thành điện áp, do đó đánh giá mối quan hệ bật / tắt giữa chúng và ghi lại.

Để cho phép mạch phát hiện chọn các chân khác nhau theo thứ tự từ nhiều đầu đo được kết nối với các chân linh kiện để đo theo nguyên tắc kết hợp, dãy công tắc tương ứng có thể được đặt và các công tắc khác nhau có thể được đóng / mở bằng chương trình chuyển đổi các chân linh kiện. Nhập đường dẫn đo lường để có được mối quan hệ bật / tắt. Vì số đo được là đại lượng điện áp tương tự, nên sử dụng bộ ghép kênh tương tự để tạo thành mảng chuyển mạch. Hình 1 cho thấy ý tưởng sử dụng mảng chuyển mạch tương tự để chuyển đổi chân được thử nghiệm.

Nguyên lý thiết kế của mạch phát hiện được trình bày trong Hình 2. Hai bộ chuyển mạch tương tự trong hai hộp I và II trong hình được cấu hình theo cặp: I-1 và II-1, I-2 và II-2. . … ., Ⅰ-N và Ⅱ-N. Việc nhiều công tắc tương tự có đóng hay không là do chương trình điều khiển thông qua mạch giải mã như hình 1. Trong hai công tắc tương tự I và II, chỉ một công tắc có thể được đóng cùng một lúc. Ví dụ: để phát hiện xem có mối quan hệ về đường đi giữa đầu đo 1 và đầu đo 2 hay không, hãy đóng các công tắc I-1 và II-2 và tạo đường đo giữa điểm A và mặt đất thông qua đầu đo 1 và 2. Nếu nó là một đường đi, Khi đó điện áp tại điểm A VA = 0; nếu nó đang mở, thì VA> 0. Giá trị của VA là cơ sở để đánh giá liệu có mối quan hệ đường đi giữa các đầu đo 1 và 2. Bằng cách này, mối quan hệ bật / tắt giữa tất cả các chân kết nối với đầu đo có thể được đo ngay lập tức theo nguyên tắc kết hợp. Vì quá trình đo này được thực hiện giữa các chân của linh kiện được kẹp bởi vật cố định thử nghiệm, nên tác giả gọi nó là phép đo trong kẹp.

Nếu chân của linh kiện không thể kẹp được, thì nó phải được đo bằng một dây dẫn thử nghiệm. Như thể hiện trong Hình 2, kết nối một dây dẫn thử nghiệm với một kênh tương tự và dây còn lại với đất. Tại thời điểm này, phép đo có thể được thực hiện miễn là công tắc điều khiển I-1 được đóng lại, được gọi là phép đo pen-pen. Mạch điện trong Hình 2 cũng có thể được sử dụng để hoàn thành phép đo giữa tất cả các chân kẹp được của đầu đo và các chân không kẹp được bút tiếp đất chạm vào ngay lập tức. Lúc này cần điều khiển đóng lần lượt các công tắc Đường số I, Các công tắc Lộ trình II luôn ngắt. Quá trình đo này có thể được gọi là đo kẹp bút. Theo lý thuyết, điện áp đo được là mạch khi VA = 0, là mạch hở khi VA> 0 và giá trị của VA thay đổi theo giá trị điện trở giữa hai kênh đo. Tuy nhiên, vì bản thân bộ ghép kênh tương tự có RON trên điện trở không đáng kể, theo cách này, sau khi đường đo được hình thành, nếu nó là đường dẫn, VA không bằng 0, nhưng bằng điện áp rơi trên RON. Vì mục đích của phép đo chỉ để biết mối quan hệ bật / tắt nên không cần đo giá trị cụ thể của VA. Vì lý do này, chỉ cần sử dụng bộ so sánh điện áp để so sánh xem VA có lớn hơn điện áp rơi trên RON hay không. Đặt điện áp ngưỡng của bộ so sánh điện áp bằng điện áp rơi trên RON. Đầu ra của bộ so sánh điện áp là kết quả đo, là một đại lượng kỹ thuật số có thể được đọc trực tiếp bởi vi điều khiển.

Xác định điện áp ngưỡng

Các thí nghiệm đã phát hiện ra rằng RON có những khác biệt riêng lẻ và cũng liên quan đến nhiệt độ môi trường xung quanh. Do đó, điện áp ngưỡng cần tải cần được đặt riêng với kênh chuyển mạch tương tự đóng. Điều này có thể đạt được bằng cách lập trình bộ chuyển đổi D / A.

Mạch điện trong hình 2 có thể được sử dụng để dễ dàng xác định dữ liệu ngưỡng, phương pháp là bật các cặp công tắc I-1, II-1; I-2, II-2; …; IN, II-N; hình thức Vòng lặp đường dẫn, sau khi đóng mỗi cặp công tắc, gửi một số đến bộ chuyển đổi D / A và số đã gửi tăng từ nhỏ đến lớn và đo đầu ra của bộ so sánh điện áp tại thời điểm này. Khi đầu ra của bộ so sánh điện áp thay đổi từ 1 đến 0, Dữ liệu tại thời điểm này tương ứng với VA. Bằng cách này, có thể đo VA của mỗi kênh, tức là điện áp rơi trên RON khi một cặp công tắc được đóng. Đối với bộ ghép kênh tương tự có độ chính xác cao, sự khác biệt riêng lẻ trong RON là nhỏ, do đó một nửa VA do hệ thống tự động đo có thể được tính gần đúng như dữ liệu tương ứng của điện áp giảm trên RON tương ứng của cặp công tắc. Dữ liệu ngưỡng của công tắc tương tự.

Cài đặt động của điện áp ngưỡng

Sử dụng dữ liệu ngưỡng được đo ở trên để xây dựng bảng. Khi đo trong kẹp, lấy ra dữ liệu tương ứng từ bảng theo số của hai công tắc đã đóng và gửi tổng của chúng đến bộ chuyển đổi D / A để tạo thành điện áp ngưỡng. Đối với phép đo kẹp bút và đo bút bút, vì đường đo chỉ đi qua công tắc tương tự của số I nên chỉ cần một dữ liệu ngưỡng của công tắc.

Ngoài ra, do bản thân mạch (bộ chuyển đổi D / A, bộ so sánh điện áp, v.v.) có lỗi và có điện trở tiếp xúc giữa bộ cố định thử nghiệm và chân được thử nghiệm trong quá trình đo thực tế, điện áp ngưỡng thực tế được áp dụng phải nằm trong ngưỡng xác định theo phương pháp trên. Thêm một lượng hiệu chỉnh trên cơ sở, để không đánh giá sai đường dẫn là một mạch hở. Nhưng điện áp ngưỡng tăng lên sẽ lấn át điện trở kháng nhỏ, tức là điện trở nhỏ giữa hai chân được đánh giá là một đường dẫn, do đó, lượng hiệu chỉnh điện áp ngưỡng cần được lựa chọn hợp lý theo tình hình thực tế. Thông qua các thí nghiệm, mạch phát hiện có thể xác định chính xác điện trở giữa hai chân với giá trị điện trở lớn hơn 5 ôm, và độ chính xác của nó cao hơn đáng kể so với đồng hồ vạn năng.

Một số trường hợp đặc biệt của kết quả đo

Ảnh hưởng của điện dung

Khi một tụ điện được kết nối giữa các chân được thử nghiệm, nó phải ở trong mối quan hệ hở mạch, nhưng đường đo sẽ sạc tụ điện khi đóng công tắc và hai điểm đo giống như một đường dẫn. Lúc này, kết quả đo được đọc từ bộ so sánh điện áp là đường dẫn. Đối với loại hiện tượng sai đường do điện dung gây ra, có thể sử dụng hai phương pháp sau để giải quyết: tăng cường độ dòng điện đo một cách thích hợp để rút ngắn thời gian nạp, để quá trình nạp kết thúc trước khi đọc kết quả đo; thêm việc kiểm tra các đường dẫn đúng và sai vào phần mềm đo lường Đoạn chương trình (xem phần 5).

Ảnh hưởng của điện cảm

Nếu một cuộn cảm được nối giữa các chân được thử nghiệm, thì nó phải ở trong mối quan hệ mạch hở, nhưng vì điện trở tĩnh của cuộn cảm rất nhỏ, nên kết quả đo bằng đồng hồ vạn năng luôn là một đường dẫn. Ngược lại với trường hợp đo điện dung, tại thời điểm đóng công tắc tương tự, xuất hiện suất điện động cảm ứng do cuộn cảm. Bằng cách này, điện cảm có thể được đánh giá một cách chính xác bằng cách sử dụng các đặc tính của tốc độ thu nhận nhanh của mạch phát hiện. Nhưng điều này lại mâu thuẫn với yêu cầu đo điện dung.

Ảnh hưởng của jitter chuyển mạch tương tự

Trong thực tế đo, người ta thấy rằng công tắc tương tự có quá trình ổn định từ trạng thái mở sang trạng thái đóng, biểu hiện là sự dao động của điện áp VA, điều này làm cho một số kết quả đo đầu tiên không đồng nhất. Vì lý do này, cần phải phán đoán kết quả của đường đi nhiều lần và đợi kết quả đo nhất quán. Xác nhận sau.

Xác nhận và ghi kết quả đo

Xem xét các tình huống khác nhau ở trên, để thích ứng với các đối tượng được thử nghiệm khác nhau, sơ đồ khối chương trình phần mềm thể hiện trong Hình 3 được sử dụng để xác nhận và ghi lại kết quả đo.