Podziel się doświadczeniem w debugowaniu termometru na podczerwień
1. Problemy, które się pojawiają:
1. Kalibracja jest niewygodna, a pobieranie trudne; istnieje wiele zakłóceń pomiędzy elementami wewnętrznymi.
2. Wartość wyświetlanej temperatury jest niestabilna i skacze w górę i w dół.
3. Po osiągnięciu 900 stopni następuje skok o 15 stopni.
2. Analiza problemu:
1. Konstrukcja portu pobierania jest nieprawidłowa. Wyprowadzone są tylko porty takie jak debugowanie online, ale RXD i TXD nie są wyprowadzone; projekt PCB jest nieuzasadniony, a układ okablowania jest nieuporządkowany.
2. Wewnętrzny problem z zasilaniem, tętnienie zasilania jest bardzo duże, szczególnie ważny jest efekt tętnienia napięcia referencyjnego MCU, im mniejsze, tym lepiej.
3. When the temperature rises, the ADC input waveform is measured with an oscilloscope. Before the temperature value jumps, the waveform is a sine wave. After the jump, the waveform is smooth. When the temperature drops, the waveform is very smooth before the laser is turned on, and the laser turns into a sine wave again. The analysis shows that the amplifier circuit has Self-excited oscillation, the beating after 900 degrees is caused by the oscillation to stop the vibration, when the oscillation cannot be maintained at a certain temperature, the vibration will stop, it will be the average value, and there will also be a sudden change at this time, so there is a 15 degree beating; because The start-up condition is higher than the oscillation condition, so the temperature drops until the laser starts to oscillate. From the back to the front, the oscillation of the result measured with an oscilloscope comes from the first-stage amplifier circuit. To realize sine wave self-excited oscillation, there is a frequency f0 in the low frequency or high frequency band, so that the additional phase shift generated by the circuit is ±∏, and when f=f0 |AF|>1, wystąpią oscylacje samowzbudne. Oprócz tego, że jest ona określana na podstawie rezystancji i pojemności obwodu, częstotliwość oscylacji zależy również od niepewnych czynników, takich jak pojemność międzyelektrodowa tranzystora i rozproszona pojemność obwodu. (Obwód oscylacyjny fali sinusoidalnej musi spełniać funkcję wielokrotnego odwracania o 0 lub 360 stopni, to znaczy ∮=2n∏ i |AF|=1, ale warunek rozruchu jest następujący |AF|ekspres 1).
3. Rozwiąż problem:
1. Przeprojektuj obwód i wyprowadź inne porty, aby zrealizować funkcje pobierania portu szeregowego i nagrywania danych kalibracyjnych w czasie rzeczywistym, co sprawia, że operacja jest prosta i łatwa do kalibracji, a dane dokładniejsze; ponowne rozmieszczenie i okablowanie, tak aby dolna warstwa miała dużą powierzchnię miedzianą (podłączoną do masy), aby zmniejszyć zakłócenia pomiędzy urządzeniami.
2. Wybierz układ precyzyjnego regulatora napięcia, aby zredukować tętnienia zasilania wejściowego i dodaj obwód filtra RC lub kondensator filtrujący bezpośrednio przed wejściem. W ten sposób praca MCU, wzmacniacza operacyjnego, układu napięcie-prąd i innych układów będzie stosunkowo stabilna. Stabilne napięcie odniesienia sprawia, że wewnętrzne dane MCU są stabilne, a dane wyjściowe są odpowiednio stabilne i dokładne.
3. Problem ten był długo debugowany i stosowano wiele metod w oparciu o wiedzę teoretyczną, ale niektóre efekty nie są oczywiste. ①. Zmień powiększenie (zmień wartość rezystancji sprzężenia zwrotnego), jeśli powiększenie będzie zbyt duże, wystąpią oscylacje. Jednak nie ma reakcji na zmianę wartości rezystancji kilkudziesięciu K w tym obwodzie i nadal jest tak jak wcześniej. Możliwą przyczyną jest zbyt duża rezystancja wewnętrzna detektora, więc zmiana rezystancji ma niewielki wpływ; W porównaniu z pierwotnym przebiegiem częstotliwość oscylacji staje się większa, a zakres oscylacji ulega poszerzeniu, a oscylacje nie zatrzymują się, gdy temperatura wzrasta poza efektywny zakres wartości; ③. Na podstawie ② można stwierdzić, że główny punkt wyjściowy wzmocnienia jest także wejściem wzmocnienia wtórnego. Dodając w tym punkcie obwód filtra RC, efekt jest dość oczywisty. Po podaniu odpowiedniej wartości przebieg na ADC, czyli w punkcie wyjściowym wzmocnienia wtórnego, staje się gładki i nie ma skoków. To bardzo dobra metoda, ale przedwzmacniacz nadal wykazuje oscylacje, co będzie miało pewien wpływ na dane, dlatego powinniśmy rozważyć inne metody zapobiegania oscylacjom w obwodzie; ④, ponieważ detektor jest wykonany z diody PIN, a dioda PIN ma pewną pojemność pojemnościową, dlatego zostanie połączona z rezystorem sprzężenia zwrotnego, tworząc obwód oscylatora RC. Jeśli część pojemnościowa diody PIN zostanie osłabiona i zamieniona na rezystancyjną, nie wystąpią oscylacje samowzbudne, więc będzie tam połączenie szeregowe. Odpowiedni kształt fali rezystancji również staje się bardzo piękny, ale nadal występuje skok przy 900 stopniach, więc zakres oscylacji musi zostać rozszerzony, ② Ten krok nadal należy wykonać.
Po czwarte, debugowanie:
1. Zastosowanie oscyloskopów cyfrowych, takich jak odczyt i regulacja danych, nie osiągnęło pewnego poziomu debugowania sprzętowego i nie ma wystarczającej możliwości analizy źródła problemów z rozumowaniem. Oscyloskopy są kluczowym narzędziem. Używając oscyloskopu, ①, użyj odpowiedniego osprzętu, np.: użyj osprzętu AC do pomiaru tętnienia zasilania, jeśli używasz osprzętu DC, nie ma reakcji, gdy mały sygnał AC zostanie nałożony na DC; ②, uziemienie podczas testu. Upewnij się, że znajdujesz się blisko punktu testowego.
2. Naprawdę rozumiem niektóre zasady działania obwodów filtrów RC. Obwody RC mają różne cele, gdy są używane w różnych miejscach. Jeśli chodzi o ten obwód, RC głowicy sondy wytwarza oscylacje, których nie chcemy później. Wave, możemy użyć obwodu RC do odfiltrowania tych fal, jego częstotliwość f=1/2∏RC, jest to pasmo przepustowe w obwodzie wyboru częstotliwości, a w obwodzie filtra ma za zadanie odfiltrować zakłócenia w tego pasma częstotliwości.
3. Problem pojemnościowy diody. Większość ludzi zignoruje pojemnościowy charakter diody podczas jej używania. W szczególności dioda PIN ma większą pojemność pojemnościową ze względu na część wewnętrznego półprzewodnika umieszczoną pośrodku złącza PN, co może być równoważne połączeniu równoległemu. Dodawany jest duży kondensator i ten kondensator wraz z rezystorem sprzężenia zwrotnego tworzą obwód oscylatora RC i pojawia się trzeci problem - przy około 900 stopniach następuje skok o 15 stopni, a wyświetlacz temperatury nie stabilizuje się po skoku.
