Nullregel des Ingenieurs „Es gibt keine Wunder auf der Welt“
"Und der Mörder ist ein Postbote"
Lassen Sie uns die Notizen von Sherlock Oms fortsetzen und wie immer Fälle der unmöglichen Funktionsweise elektronischer Geräte betrachten. Unter dem Schnitt wird eine Sitzung von schwarzer Magie mit Belichtung sein.
Der erste Fall - ein junger Kollege kam zu mir um Hilfe (wenn Sie dies lesen, Andrey, dann danke für den Tipp), der vom Verhalten des von ihm entworfenen Geräts ernsthaft verwirrt war. Zusätzlich zu allem anderen hatte das Gerät Spannungsteiler, deren Signal durch das Tiefpassfilter (50 kΩ Widerstand und 0,2 μF Kondensator) zu den ADC-Eingängen des Mikrocontrollers geleitet wurde - siehe Abbildung in Abbildung 1.
Und hier in dieser einfachen Schaltung gab es ein Rätsel - 3 V wurden am Teiler (Punkt A) und 2,5 V am ADC-Eingang (Punkt B) gemessen, und die Eingangsimpedanz des MC konnte nicht zu einem ähnlichen Ergebnis führen. Wir überlegen uns die möglichen Gründe und experimentieren, da sich der Ingenieur vom normalen Menschen dadurch unterscheidet, dass er „mit den Händen denkt“.
Version 1) Zu einer Zeit hatte ich einen ähnlichen Defekt, der durch das Vorhandensein nicht getrennter Pull-up-Widerstände an den MK-Beinen verursacht wurde, aber eine einfache Überprüfung - das MK-Bein vom Stromkreis abreißen (rotes Kreuz im Diagramm) - ergab, dass der Mikrocontroller nichts damit zu tun hatte.
Version 2) Ein Leck durch den Filterkondensator - nun, möglicherweise hat sich die defekte Kondensatorcharge verfangen - wir entfernen den Kondensator (das zweite rote Kreuz) und es hilft nicht.
Version 3) Ein Leck auf dem Board - wir denken nicht ernsthaft darüber nach, da ich nicht an ein Leck mit einem Nennwert von 2,5 / 0,5 * 50 = 250 kOhm glauben kann. Es sollte ein wild verschmutztes Board sein, nur mit Alkohol gewaschen, nur für den Fall - es hat nicht geholfen.
Version 4) Interferenz, zum Beispiel ein Tipp aus dem Netzwerk - „Natürlich haben wir einen Mangel an Jungen, aber nicht in gleichem Maße“ - 0,5 V pro 50.000 sind kein Hindernis, sondern ein Hindernis (ich bin nicht sicher, ob ich das schreiben kann, aber ich werde es versuchen). . Trotzdem betrachten wir das Oszilloskop mit einem Band von 200 MHz und sehen eine saubere Konstante, so dass es keine Interferenz gibt (oder besser gesagt, es gibt keine Interferenz im Bereich bis zu 100 MHz, aber ich glaube noch weniger an die starke Gigahertz-Hertz-Interferenz, es gibt keine Radare in der Nähe).
Es mangelt an weiteren Ideen - ein Messfehler ist möglich (dh wir stechen in die falsche Richtung) - Ich nehme die Sonden und beginne, mich selbst zu messen (bis zu diesem Zeitpunkt mein junger Kollege dies tat, schaute ich auf die Instrumententafel). Und es stellte sich heraus - ich wollte auf beiden Seiten des Widerstands 3V (naja, eher 3 und 2.9, aber das ist ein und dasselbe). Aber wenn ich die Sonden gebe und wir wieder die Plätze wechseln, kehrt der Effekt zurück, obwohl die Messpunkte gleich bleiben und diesmal sicherlich korrekt sind. Außerdem sehen wir jetzt manchmal beim Messen am Teiler 2,5 V und am Eingang von MK 3 V, der im Allgemeinen in kein Gate geht.
Im Prinzip gibt es genügend Informationen, um die Ursache des Phänomens zu bestimmen. Wir fahren mit der nächsten Aufgabe fort.
Die zweite lustige Situation ist, dass sie uns ein Produkt zur Reparatur bringen, bei dem die LED nicht mehr leuchtet (Schema 2).
Rot funktioniert, Grün nicht - es ist bei uns passiert, diese Details wurden geändert und es gab Anzeichen für eine eindeutige Fälschung, aber hier hat das Produkt früher funktioniert.
Ohne nachzudenken, schließen wir die Testausrüstung an und geben dem roten Minus ein Erregungssignal (seit vielen Jahren erinnere ich mich nicht mehr daran, wer die Kathode und wer die Anode ist, und für die Lampen gab es einen wunderbaren Reim "Unsere Kathode ist glühend heiß ...", aber für Halbleiter I. Ich weiß das nicht), wir messen mit dem Gerät an Punkt A, anfangs sehen wir 1,5 V, wenn 0 erregt (ich werde keine Volt weiter anzeigen) - alles ist in Ordnung.
Zur Steuerung geben wir ein Signal für das grüne Minus und schauen auf Punkt B, zunächst sehen wir 1,5, wenn 0 angeregt wird, erreicht das Signal wahrscheinlich noch eine LED. Trotzdem ist es notwendig, das Plus der Diode zu untersuchen (natürlich brennen die Widerstände nicht durch, aber Sie wissen es nie), also messen wir am Punkt B und finden -6. Es ist etwas seltsam, wenn man bedenkt, dass das einzige Essen, das auf dem Brett serviert wird, 3,3 ist.
Wir drehen die Platine um und messen sie am Widerstand (Punkte G und D) - an beiden Enden 3.3, damit der Widerstand funktioniert, bedeutet dies, dass die LED immer noch fehlerhaft ist, aber hier bemerken wir, dass sie aufleuchtet.
Der Defekt ist trivial - widerstehen Sie nicht dem Widerstand, aber was für eine seltsame negative Spannung - mit einer unerschütterlichen Hand reißen wir den Widerstand vollständig ab (löten Sie trotzdem), drehen Sie die Platine um - messen Sie an Punkt B und sehen Sie erneut -6. Wir drehen die Platine wieder um und messen wie erwartet am Punkt - 0 (dies ist nicht Null im Sinne eines Nullpotentials). Das heißt, ein Generator mit schwacher negativer Spannung sitzt im Durchgangsloch - "Nun, egal, ein Knödel", es kommt nicht vor, haben sie wirklich begonnen, Leiterplatten mit Lesezeichen zu versehen. Wieder nehme ich meinem jungen Kollegen etwas weg (diesmal noch etwas, nichts, was ich hier erwähne, Danil?). Die Sonden und ich stechen mich an Punkt G und sehen -4, was etwas besser, aber immer noch mysteriös ist.
Auch hier gibt es genügend Informationen, um zu verstehen, was passiert. Wer noch nicht genug hat, kann auf die Schaltfläche klicken.
Und hier ist die Enthüllung der Magie, wie immer, der Naturwissenschaft, "Ich bin ein Materialist" (Graf Cagliostro, herausgegeben von Gorin).
In beiden Fällen handelt es sich um das Pauli-Prinzip über den Einfluss der Messung auf den Messparameter. Es wurde angenommen, dass es sich nur in der Mikrowelt manifestiert, aber auf Makroebene haben wir es geschafft, es zu beobachten. Dies ist natürlich ein unglücklicher Witz, aber die Sache ist genau im Messgerät, da neben dem Gerät auch eine Person an den Messungen teilgenommen hat (wir werden es das Messgerät weiter nennen).
Tatsache ist, dass die erste Karte bezahlt wurde und die auf dem KDPV abgebildete Sonde verwendet wurde, um auf die Punkte zuzugreifen. Normalerweise hält eine Person die Messsonde an einem Isolierkissen und hat keinen Einfluss auf den zu untersuchenden Stromkreis. Es ist jedoch äußerst schwierig, sich von der Sonde zu isolieren, wenn Sie keine Handschuhe tragen. Ja, ich weiß, dass es Bereiche der Elektrotechnik gibt, in denen sie den Zugang zu einem solchen Verhalten sofort verweigern (und es richtig machen), aber wir sind schwachsinnig (der Begriff Niederspanner hat sich irgendwie nicht etabliert, obwohl er das Wesentliche der Unterscheidung besser widerspiegelt) und erlauben viel.
Übrigens, über Schwäche - als ich jung war, hatte ich in einem Produkt Kondensatoren (Elektrolyt, natürlich K50-18) mit einer Kapazität von 100.000 Mikrofarad bei 6,3 (diejenigen, die sahen, denken Sie daran, der Rest kann Bilder im Web sehen, um sie zu bewerten Ausmaß der Not). Wir hatten also Unterhaltung - um es aufzuladen und dann einen Schraubendreher auf die Klemmen zu setzen und zu beobachten, wie ein Stück Metall von Millimeter 3 daraus frisst. Und es gab ein interessantes Verhalten - wir haben vollkommen verstanden, dass die Spannung absolut sicher ist, aber trotzdem nach Erhalt einer Garbe Funken berührten die Anschlüsse des Kondensators mit offensichtlicher Besorgnis - der Verstand sagt eine Sache, und Instinkte sagen, dass nicht alles so einfach ist und diese Sache nicht sicher sein kann.
Wir kehren zu unseren Messungen zurück und schließen daraus, dass wir dem ersten Stromkreis ein weiteres Element hinzufügen müssen - ein Messgerät, dessen Ersatzschaltbild in diesem Fall durch einen Widerstand dargestellt wird (Stromkreis 1a).
Dann können Sie für einen jungen Kollegen den Widerstand berechnen und er beträgt 250.000 - ich bitte ihn, in jede Hand eine Sonde zu nehmen, und wir sehen diese Zahl wirklich. Für mich sollte der entsprechende Widerstand 2 m betragen, was durch das Experiment hervorragend bestätigt wurde. Das Schema, das von einem Kollegen entworfen wurde, funktioniert vollständig und funktioniert ordnungsgemäß. Greifen Sie es einfach nicht mit bloßen Händen.
Mit dem zweiten Fall ist es interessanter und unsere äquivalente Beobachterschaltung kann nicht antworten, warum die Versorgungsspannung nicht nur abnahm, sondern auch invertierte. Wir müssen ein erweitertes Modell anziehen, bei dem sich das sphärische Messgerät nicht im Vakuum befindet, sondern in einem realen Medium, das durch elektromagnetische Wellen gekennzeichnet ist, die hauptsächlich mit der Netzspannung verbunden sind. Dann können wir es als äquivalente Signalquelle betrachten (Abbildung 2a):
Wenn Sie die Sonde des Oszilloskops in die Hand nehmen, kann dieses Signal beobachtet werden. Seine Frequenz wird 50 Hz betragen, die Form wird sehr weit von sinusförmig entfernt sein (übrigens, warum ist es weit - ich glaube, dass aufgrund der Reaktivität des Verbrauchs, aber ich kann mich irren), aber die Amplitude ist von Meter zu Meter sehr unterschiedlich.
Wenn wir jedoch die Sonde des Geräts in die Hand nehmen, beobachten wir keine Spannung (im Gleichspannungsmessmodus), da der Durchschnittswert des induzierten Signals Null ist und auf der Platine eine negative Spannung angezeigt wird. Diese Tatsache wird perfekt durch das Vorhandensein einer Arbeitsdiode am Pluspunkt der Verbindung erklärt. Die Diode unterdrückt die positive Halbwelle des Signals mit einer Amplitude von mehr als 1,5 und es erscheint ein durchschnittlicher negativer Wert, der vom Gerät angezeigt wird. Da die Karte nicht bezahlt wird, ist es nicht erforderlich, auf die Dienste einer Sonde zurückzugreifen. Auf der Rückseite der Karte sehen wir uns einfach die Sonde an und dort haben wir die erwartete 0, und auf den Beinen der Diode befindet sich ein Mastix. Wir verwenden die Sonde und erhalten die induzierte Spannung mit einem negativen Durchschnitt, dessen Wert hängt vom spezifischen Messgerät ab, insbesondere vom Zustand seiner Haut (natürlich auch von vielen anderen Faktoren, aber wir werden uns nicht darauf konzentrieren, es ist eher ein Thema der Biologie, nicht der Elektronik).
„Apropos Vögel“, als ich über 0 schrieb, meinte ich überhaupt nicht das Potenzial der Erde, sondern nur das Fehlen einer signifikanten Spannung an der Sonde, dh eines offenen Stromkreises. Solange ich im Beruf bin, träume ich so sehr von einem Gerät, das auf unterschiedliche Weise echte Null und das Fehlen eines Signals anzeigt. Wenn es unter den Lesern dieses Beitrags Hersteller von kompakten Messgeräten gibt (was unwahrscheinlich ist, da ich nicht auf Chinesisch schreibe), betrachten Sie diesen Absatz als technische Aufgabe, die auch für Sonden für Oszilloskope gilt. Es scheint mir, dass diese Funktion durchaus implementiert werden kann (und zwar nicht teuer, aber was machen unsere südlichen Kollegen teuer?) Mit dem aktuellen Entwicklungsstand der Elektronik, aber ich weiß wahrscheinlich nicht, was.
Dies sind zwei lustige Geschichten, die von der Hauptfigur vereint werden - eine Messsonde in Kombination mit einem Messgerät, die den Leser daran erinnern soll, dass alle Faktoren, die den Schaltkreis beeinflussen, während des Messvorgangs berücksichtigt werden müssen.