Eksperci dzielą się swoim doświadczeniem w debugowaniu termometrów na podczerwień
1. Pojawiające się problemy:
1. Kalibracja jest niewygodna, a pobieranie trudne; istnieje wiele zakłóceń między elementami wewnętrznymi.
2. Wyświetlana wartość temperatury jest niestabilna i skacze w górę iw dół.
3. Po osiągnięciu temperatury 900 stopni następuje skok o 15 stopni.
2. Analiza problemu:
1. Projekt portu pobierania jest nieprawidłowy, wyprowadzane są tylko porty takie jak debugowanie online, a RXD i TXD nie są wyprowadzane; projekt PCB jest nieuzasadniony, a układ okablowania jest nieuporządkowany.
2. Wewnętrzny problem z zasilaniem, tętnienie zasilania jest bardzo duże, szczególnie efekt tętnienia napięcia odniesienia MCU jest bardzo ważny, im mniejszy, tym lepiej.
3. When the temperature rises, use an oscilloscope to measure the ADC input waveform as a sine wave before the temperature value jumps. 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, wystąpi samowzbudna oscylacja. Oprócz tego, że jest określona przez rezystancję i pojemność w obwodzie, częstotliwość oscylacji zależy również od niepewnych czynników, takich jak pojemność międzyelektrodowa tranzystora i rozproszona pojemność obwodu. (Obwód oscylacyjny fali sinusoidalnej musi spełniać 0 stopni lub całkowite wielokrotne odwracanie o 360 stopni, to znaczy ∮=2n∏ i |AF|{5}}, ale warunek rozruchu to |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, łatwa do kalibracji, a dane są dokładniejsze; ponowne rozplanowanie i okablowanie, tak aby dolna warstwa miała duży obszar miedzi (połączony z ziemią), aby zmniejszyć zakłócenia między urządzeniami.
2. Wybierz precyzyjny układ regulatora napięcia, aby zmniejszyć tętnienia zasilania wejściowego i dodaj obwód filtra RC lub kondensator filtra bezpośrednio przed wejściem. W ten sposób praca MCU, wzmacniacza operacyjnego, napięcia do prądu i innych układów będzie względnie stabilna. Stabilne napięcie odniesienia sprawia, że wewnętrzne dane MCU są stabilne, a dane wyjściowe są odpowiednio stabilne i dokładne.
3. Ten problem był debugowany przez długi czas i zastosowano wiele metod opartych na wiedzy teoretycznej, ale niektóre efekty nie są oczywiste. ①. Zmień powiększenie (zmień wartość rezystancji sprzężenia zwrotnego), jeśli powiększenie jest zbyt duże, wystąpią oscylacje. Ale nie ma żadnej reakcji na zmianę wartości rezystancji kilkudziesięciu K w tym obwodzie i nadal jest tak samo jak wcześniej. Możliwą przyczyną jest zbyt duża rezystancja wewnętrzna detektora, więc zmiana rezystancji ma niewielki wpływ; W porównaniu z oryginalnym przebiegiem częstotliwość oscylacji staje się szybsza, a zakres oscylacji jest poszerzony, a oscylacja nie zatrzymuje się, gdy temperatura wzrasta poza efektywny zakres wartości; ③. Na podstawie ②, główny punkt wyjściowy wzmocnienia jest również dodatkowym wejściem wzmacniającym. Dodając obwód filtra RC w punkcie, efekt jest dość oczywisty. Po podaniu odpowiedniej wartości przebieg na ADC, czyli punkcie wyjścia wzmocnienia wtórnego, staje się gładki i nie ma skoków. Jest to bardzo dobra metoda, ale przedwzmacniacz nadal ma oscylacje, które będą miały pewien wpływ na dane, dlatego powinniśmy rozważyć inne metody zapobiegania oscylacji obwodu; ④, ponieważ detektor jest wykonany z diody PIN, a dioda PIN ma określoną pojemność, więc zostanie połączona z rezystorem sprzężenia zwrotnego, tworząc obwód oscylatora RC. Jeśli część pojemnościowa diody PIN zostanie osłabiona i zamieniona na rezystancyjną, oscylacja samowzbudna nie wystąpi, więc jest tam połączenie szeregowe. Odpowiedni przebieg rezystancji również staje się bardzo piękny, ale nadal występuje skok przy 900 stopniach, więc zakres oscylacji musi zostać rozszerzony, ② ten krok nadal musi zostać wykonany.
Po czwarte, doświadczenie w debugowaniu:
1. Wykorzystanie oscyloskopów cyfrowych, takie jak odczyt i regulacja danych, nie osiągnęło pewnego poziomu w debugowaniu sprzętu i nie ma wystarczającej możliwości analizy źródła problemów z rozumowaniem. Oscyloskopy są kluczowym narzędziem. Podczas korzystania z oscyloskopu, ①, użyj odpowiedniego biegu, takiego jak: użyj biegu AC do pomiaru tętnienia zasilania, jeśli używasz biegu DC, nie ma odpowiedzi, gdy mały sygnał AC jest nakładany na prąd stały; ②, uziemienie podczas testu Upewnij się, że znajdujesz się blisko punktu testowego.
2. Naprawdę zrozumieć 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, a my nie chcemy później tych oscylacji. Fala, możemy użyć obwodu RC do odfiltrowania tych fal, jego częstotliwość f=1/2∏RC, to jest pasmo przepustowe w obwodzie wyboru częstotliwości, a w obwodzie filtra służy do odfiltrowania zakłóceń w tym paśmie częstotliwości.
3. Zagadnienie pojemnościowe diod. Większość ludzi ignoruje pojemnościowy charakter diod, gdy używają diod. W szczególności diody PIN mają większą pojemność pojemnościową ze względu na część samoistnego półprzewodnika umieszczoną w środku złącza PN, co może być równoznaczne z połączeniem równoległym. Dodaje się duży kondensator, a ten kondensator i rezystor sprzężenia zwrotnego tworzą obwód oscylacyjny RC, i jest trzeci problem - jest skok o 15 stopni przy około 900 stopniach, a wyświetlacz temperatury nie stabilizuje się po skoku.
