Compartilhe a experiência de depuração de termômetro infravermelho
1. Problemas que surgem:
1. A calibração é inconveniente e o download é difícil; há muita interferência entre os componentes internos.
2. O valor de exibição da temperatura é instável e salta para cima e para baixo.
3. Há um salto de 15 graus depois que a temperatura atinge 900 graus.
2. Analisando o problema:
1. O design da porta de download está incorreto. Somente portas como depuração online são exibidas, mas RXD e TXD não são exibidas; o design da PCB não é razoável e o layout da fiação está desordenado.
2. O problema da fonte de alimentação interna, a ondulação da fonte de alimentação é muito grande, especialmente o efeito de ondulação da tensão de referência do MCU é muito importante, quanto menor, melhor.
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, ocorrerá oscilação autoexcitada. Além de ser determinada pela resistência e capacitância do circuito, a frequência de oscilação também depende de fatores incertos, como a capacitância entre eletrodos do transistor e a capacitância distribuída do circuito. (O circuito oscilante de onda senoidal deve satisfazer 0 graus ou inversão múltipla integral de 360 graus, ou seja, ∮=2n∏ e |AF|=1, mas a condição de inicialização é |AF| expresso 1).
3. Resolva o problema:
1. Redesenhe o circuito e conduza outras portas para realizar as funções de download da porta serial e gravação de dados de calibração em tempo real, o que torna a operação simples, fácil de calibrar e os dados mais precisos; re-layout e fiação, de modo que a camada inferior tenha uma grande área de cobre (conectada ao terra), para reduzir a interferência entre os dispositivos.
2. Selecione um chip regulador de tensão de alta precisão para reduzir a ondulação da fonte de alimentação de entrada e adicione um circuito de filtro RC ou um capacitor de filtro diretamente antes da entrada. Desta forma, o trabalho do MCU, amplificador operacional, tensão-corrente e outros chips será relativamente estável. A tensão de referência estável torna os dados internos do MCU estáveis e os dados de saída são correspondentemente estáveis e precisos.
3. Este problema foi depurado há muito tempo e muitos métodos têm sido utilizados com base no conhecimento teórico, mas alguns efeitos não são óbvios. ①. Altere a ampliação (altere o valor da resistência de feedback), se a ampliação for muito grande, ocorrerá oscilação. Mas não há resposta à alteração do valor da resistência de dezenas de K neste circuito, e ainda é o mesmo de antes. A possível razão é que a resistência interna do detector é muito grande, portanto, alterar a resistência tem pouco efeito; Em comparação com a forma de onda original, a frequência de oscilação torna-se mais rápida e a faixa de oscilação é ampliada, e a oscilação não para quando a temperatura sobe além da faixa de valor efetivo; ③. Com base em ②, o ponto de saída de amplificação primário também é a entrada de amplificação secundária. Adicionando um circuito de filtro RC no ponto, o efeito é bastante óbvio. Depois que um valor adequado é fornecido, a forma de onda no ADC, ou seja, o ponto de saída da amplificação secundária, torna-se suave e não há salto. Este é um método muito bom, mas a pré-amplificação ainda apresenta oscilação, o que terá um certo impacto nos dados, por isso devemos considerar outros métodos para evitar que o circuito oscile; ④, porque o detector é feito de um diodo PIN, e o diodo PIN tem uma certa capacidade capacitiva, então ele será combinado com o resistor de feedback para formar um circuito oscilador RC. Se a parte capacitiva do diodo PIN for enfraquecida e transformada em resistiva, a oscilação autoexcitada não ocorrerá, portanto, há uma conexão em série ali. A forma de onda de resistência apropriada também se torna muito bonita, mas ainda há um salto de 900 graus, então a faixa de oscilação deve ser estendida, ② essa etapa ainda precisa ser executada.
Quarto, experiência de depuração:
1. O uso de osciloscópios digitais, como leitura e ajuste de dados, não atingiu um certo nível na depuração de hardware e não há capacidade suficiente para analisar a origem dos problemas de raciocínio. Os osciloscópios são uma ferramenta fundamental. No uso do osciloscópio, ①, use a engrenagem apropriada, como: use a engrenagem AC para medir a ondulação da fonte de alimentação, se você usar a engrenagem DC, não há resposta quando o pequeno sinal AC é sobreposto ao CD; ②, aterramento durante o teste Certifique-se de estar próximo ao ponto de teste.
2. Compreenda realmente alguns princípios de funcionamento dos circuitos de filtro RC. Os circuitos RC têm finalidades diferentes quando usados em locais diferentes. No que diz respeito a este circuito, o RC da cabeça da sonda produz oscilações e não queremos essas oscilações posteriormente. Onda, podemos usar o circuito RC para filtrar essas ondas, sua frequência f=1/2∏RC, esta é a banda passante no circuito de seleção de frequência, e no circuito de filtro, é para filtrar a desordem em esta faixa de frequência.
3. O problema capacitivo do diodo. A maioria das pessoas irá ignorar a natureza capacitiva do diodo ao usá-lo. Em particular, o diodo PIN possui uma capacidade capacitiva mais forte devido à parte do semicondutor intrínseco imprensada no meio da junção PN, o que pode ser equivalente a uma conexão paralela. Um grande capacitor é adicionado, e este capacitor e o resistor de feedback formam um circuito oscilador RC, e há um terceiro problema - há um salto de 15 graus em cerca de 900 graus, e o display de temperatura não se estabiliza após o salto.
