Teilen Sie Ihre Erfahrung beim Debuggen eines Infrarot-Thermometers
1. Auftauchende Probleme:
1. Die Kalibrierung ist umständlich und das Herunterladen ist schwierig. Es gibt viele Interferenzen zwischen internen Komponenten.
2. Der Temperaturanzeigewert ist instabil und springt auf und ab.
3. Es gibt einen 15-Grad-Sprung, nachdem die Temperatur 900 Grad erreicht hat.
2. Analyse des Problems:
1. Das Design des Download-Ports ist falsch. Es werden nur Ports wie Online-Debugging herausgeführt, RXD und TXD jedoch nicht. Das PCB-Design ist unzumutbar und die Verdrahtungsanordnung ist ungeordnet.
2. Das interne Stromversorgungsproblem, die Welligkeit der Stromversorgung ist sehr groß, insbesondere der Welligkeitseffekt der MCU-Referenzspannung ist sehr wichtig, je kleiner desto besser.
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 kommt es zu einer selbsterregten Schwingung. Die Schwingungsfrequenz wird nicht nur durch den Widerstand und die Kapazität im Stromkreis bestimmt, sondern hängt auch von unsicheren Faktoren wie der Zwischenelektrodenkapazität des Transistors und der verteilten Kapazität des Stromkreises ab. (Der Sinusschwingkreis muss 0 Grad oder 360 Grad ganzzahlige Mehrfachumkehrung erfüllen, d. h. ∮=2n∏ und |AF|=1, aber die Startbedingung ist |AF| Express 1).
3. Lösen Sie das Problem:
1. Entwerfen Sie die Schaltung neu und führen Sie andere Anschlüsse heraus, um die Funktionen des Herunterladens der seriellen Schnittstelle und des Echtzeitbrennens von Kalibrierungsdaten zu realisieren, wodurch der Vorgang einfach, leicht zu kalibrieren und die Daten genauer werden. Neulayout und Verkabelung, sodass die untere Schicht eine große Kupferfläche aufweist (mit der Erde verbunden), um die Interferenzen zwischen Geräten zu reduzieren.
2. Wählen Sie einen hochpräzisen Spannungsreglerchip, um die Welligkeit der Eingangsstromversorgung zu reduzieren, und fügen Sie direkt vor dem Eingang eine RC-Filterschaltung oder einen Filterkondensator hinzu. Auf diese Weise wird die Arbeit von MCU, Operationsverstärker, Spannungs-Strom- und anderen Chips relativ stabil sein. Durch die stabile Referenzspannung sind die internen Daten der MCU stabil und die Ausgangsdaten sind entsprechend stabil und genau.
3. Dieses Problem wurde schon lange behoben und viele Methoden wurden basierend auf theoretischem Wissen verwendet, aber einige Auswirkungen sind nicht offensichtlich. ①. Ändern Sie die Vergrößerung (ändern Sie den Rückkopplungswiderstandswert). Wenn die Vergrößerung zu groß ist, treten Schwingungen auf. Es gibt jedoch keine Reaktion auf eine Änderung des Widerstandswerts von Dutzenden von K in dieser Schaltung, und es ist immer noch dasselbe wie zuvor. Der mögliche Grund ist, dass der Innenwiderstand des Detektors zu groß ist, sodass eine Änderung des Widerstands nur geringe Auswirkungen hat; Im Vergleich zur ursprünglichen Wellenform wird die Schwingungsfrequenz schneller und der Schwingungsbereich wird erweitert, und die Schwingung hört nicht auf, wenn die Temperatur über den effektiven Wertebereich hinaus ansteigt; ③. Basierend auf ② ist der primäre Verstärkungsausgangspunkt auch der sekundäre Verstärkungseingang. Durch Hinzufügen einer RC-Filterschaltung an diesem Punkt ist der Effekt ziemlich offensichtlich. Nachdem ein geeigneter Wert angegeben wurde, wird die Wellenform am ADC, also am Ausgangspunkt der Sekundärverstärkung, glatt und es gibt keinen Sprung. Dies ist eine sehr gute Methode, aber die Vorverstärkung weist immer noch Schwingungen auf, die einen gewissen Einfluss auf die Daten haben. Daher sollten wir andere Methoden in Betracht ziehen, um zu verhindern, dass die Schaltung schwingt. ④, da der Detektor aus einer PIN-Diode besteht und die PIN-Diode eine bestimmte kapazitive Kapazität hat, wird sie mit dem Rückkopplungswiderstand kombiniert, um eine RC-Oszillatorschaltung zu bilden. Wird der kapazitive Teil der PIN-Diode geschwächt und in einen ohmschen umgewandelt, kommt es nicht zu selbsterregten Schwingungen, es liegt also dort eine Reihenschaltung vor. Die entsprechende Widerstandswellenform wird ebenfalls sehr schön, aber es gibt immer noch einen Sprung bei 900 Grad, sodass der Schwingungsbereich erweitert werden muss, ② dieser Schritt muss noch durchgeführt werden.
Viertens Debugging-Erfahrung:
1. Die Verwendung digitaler Oszilloskope, z. B. zum Lesen und Anpassen von Daten, hat beim Hardware-Debugging noch kein bestimmtes Niveau erreicht, und es gibt nicht genügend Möglichkeiten, die Ursache von Argumentationsproblemen zu analysieren. Oszilloskope sind ein wichtiges Werkzeug. Verwenden Sie bei der Verwendung des Oszilloskops ① das entsprechende Gerät, z. B.: Verwenden Sie das Wechselstromgerät, um die Welligkeit der Stromversorgung zu messen. Wenn Sie das Gleichstromgerät verwenden, erfolgt keine Reaktion, wenn das kleine Wechselstromsignal dem überlagert wird Gleichstrom; ②, Erdung während des Tests. Achten Sie darauf, dass Sie sich in der Nähe des Testpunkts befinden.
2. Einige Funktionsprinzipien von RC-Filterschaltungen wirklich verstehen. RC-Schaltungen erfüllen unterschiedliche Zwecke, wenn sie an unterschiedlichen Orten eingesetzt werden. Was diese Schaltung betrifft, erzeugt der RC des Sondenkopfes Schwingungen, und diese Schwingungen wollen wir später nicht haben. Welle, wir können eine RC-Schaltung verwenden, um diese Wellen herauszufiltern, ihre Frequenz f=1/2∏RC, dies ist das Durchlassband in der Frequenzauswahlschaltung, und in der Filterschaltung dient es dazu, die Störungen herauszufiltern dieses Frequenzband.
3. Das kapazitive Problem der Diode. Die meisten Menschen werden die kapazitive Natur der Diode ignorieren, wenn sie die Diode verwenden. Insbesondere die PIN-Diode verfügt aufgrund des in der Mitte des PN-Übergangs eingebetteten Teils des intrinsischen Halbleiters über eine stärkere kapazitive Kapazität, was einer Parallelschaltung gleichkommen kann. Ein großer Kondensator wird hinzugefügt, und dieser Kondensator und der Rückkopplungswiderstand bilden eine RC-Oszillatorschaltung, und es gibt ein drittes Problem: Es gibt einen 15-Grad-Sprung bei etwa 900 Grad, und die Temperaturanzeige stabilisiert sich nach dem Sprung nicht.
