Regla cero del ingeniero "No hay milagros en el mundo"
"Y el asesino es un cartero"
Continuemos con las notas de Sherlock Oms y, como siempre, consideremos casos del funcionamiento imposible de dispositivos electrónicos. Debajo del corte habrá una sesión de magia negra con exposición.
El primer caso: un joven colega acudió a mí en busca de ayuda (si lees esto, Andrey, entonces gracias por la sugerencia), que estaba muy desconcertado por el comportamiento del dispositivo que diseñó. Además de todo lo demás, el dispositivo tenía divisores de voltaje, cuya señal se alimentaba a través del filtro de paso bajo (resistencia de 50 kΩ y condensador de 0.2 μF) a las entradas ADC del microcontrolador; consulte el diagrama en la Figura 1.
Y aquí, en este circuito simple, hubo un acertijo: se midieron 3V en el divisor (punto A) y 2.5V en la entrada ADC (punto B), y la impedancia de entrada del MC no pudo conducir a un resultado similar. Reflexionamos sobre las posibles razones y experimentamos, ya que el ingeniero difiere de la persona común en que "piensa con las manos".
Versión 1) En un momento tuve un defecto similar causado por la presencia de resistencias pull-up no desconectadas en las patas MK, pero una simple verificación, arrancando la rama MK del circuito (cruz roja en el diagrama), mostró que el microcontrolador no tenía nada que ver con eso.
Versión 2) Una fuga a través del condensador del filtro, bueno, tal vez el lote defectuoso de condensadores quedó atrapado, retiramos el condensador (la segunda cruz roja), y no ayuda.
Versión 3) Una fuga en el tablero: no lo consideramos seriamente, porque no puedo creer en una fuga con un valor nominal de 2.5 / 0.5 * 50 = 250 kOhm, debería ser una tabla muy sucia, solo lavada con alcohol por si acaso, no ayudó.
Versión 4) Interferencia, por ejemplo, un consejo de la red - "por supuesto, tenemos una escasez de niños, pero no en la misma medida" - 0.5 V por 50k no es un obstáculo, sino un obstáculo (no estoy seguro de poder escribirlo, pero lo intentaré) . Sin embargo, miramos el osciloscopio con una banda de 200 MHz y vemos una constante limpia, de modo que no hay interferencia (o más bien, no hay interferencia en el rango de hasta 100 MHz, pero creo aún menos en la poderosa interferencia gigahercio-Hertz, no hay radares cerca).
Hay una escasez de ideas adicionales: es posible un error de medición (es decir, tocamos en la dirección incorrecta). Tomo las sondas y empiezo a medirme (hasta ese momento mi joven colega estaba haciendo esto, estaba mirando el panel de instrumentos). Y resultó: tenía la intención de que en ambos lados de la resistencia 3V (bueno, más bien, 3 y 2.9, pero este es el mismo). Pero, cuando doy las sondas y volvemos a cambiar de lugar, el efecto vuelve, a pesar de que los puntos de medición siguen siendo los mismos y, esta vez, ciertamente correctos. Además, ahora a veces cuando medimos en el divisor vemos 2.5V, y en la entrada de MK 3V, que generalmente no entra en ninguna puerta.
En principio, hay suficiente información para determinar la causa del fenómeno, pasamos a la siguiente tarea.
La segunda situación divertida es que nos traen un producto para reparación en el que el LED ha dejado de encenderse (Esquema 2).
El rojo funciona, el verde no: sucedió con nosotros, se cambiaron estos detalles y había signos de una falsificación clara, pero aquí ese producto funcionó antes.
Sin pensarlo dos veces, conectamos el equipo de prueba, le damos una señal de excitación al signo menos rojo (durante muchos años no recuerdo quién es el cátodo y quién es el ánodo, y para las lámparas hubo una rima maravillosa "nuestro cátodo está al rojo vivo ...", pero para los semiconductores I No lo sé), medimos con el dispositivo en el punto A, inicialmente vemos 1.5V, cuando se excita 0 (no indicaré más voltios) - todo está bien.
Para el control, damos una señal para el signo menos verde y miramos el punto B, inicialmente vemos 1.5, cuando 0 está excitado, la señal alcanza, probablemente, todavía un LED. Sin embargo, es necesario examinar la ventaja del diodo (por supuesto, las resistencias no se queman, pero nunca se sabe), por lo que medimos en el punto B y encontramos -6. Es un poco extraño, teniendo en cuenta que la única comida que se sirve en el tablero es 3.3.
Volteamos la placa y la medimos en la resistencia (puntos G y D): en ambos extremos 3.3, para que la resistencia funcione, significa que el LED todavía está defectuoso, pero aquí notamos que se ilumina.
El defecto es trivial: no resistas la resistencia, pero qué extraño voltaje negativo: con una mano inquebrantable derribamos la resistencia por completo (de todos modos, soldamos), volteamos la placa, midamos en el punto B y veamos nuevamente -6. Volvemos el tablero nuevamente y medimos en el punto - 0 (esto no es cero en el sentido de potencial cero), como se esperaba. Es decir, un generador de voltaje negativo débil se encuentra en el orificio pasante: "bueno, no importa una bola de masa", no sucede, ¿realmente han comenzado a marcar las placas de circuito impreso? Nuevamente, le quito a mi joven colega (esta vez, ¿nada de lo que te menciono aquí, Danil?). Las sondas y yo nos pinchamos en el punto G y veo -4, que es algo mejor, pero aún misterioso.
Nuevamente, hay suficiente información para entender lo que está sucediendo, aquellos que aún no tienen suficiente pueden hacer clic en el botón.
Y aquí está la exposición de la magia, como siempre, las ciencias naturales, "Soy un materialista" (Conde Cagliostro editado por Gorin).
En ambos casos, estamos tratando con el principio de Pauli sobre la influencia del hecho de la medición en el parámetro medido. Se creía que se manifiesta solo en el micromundo, pero a nivel macro logramos observarlo. Esto, por supuesto, es una broma desafortunada, pero el asunto está precisamente en el medidor, ya que además del dispositivo, una persona también participó en las mediciones (lo llamaremos el medidor más adelante).
El hecho es que se pagó el primer tablero y se utilizó la sonda representada en el KDPV para acceder a los puntos. Por lo general, una persona sostiene la sonda de medición con una almohadilla aislante y no afecta el circuito en estudio, pero es extremadamente difícil aislarse de la sonda si no usa guantes. Sí, sé que hay áreas de ingeniería eléctrica donde inmediatamente niegan el acceso a ese comportamiento (y lo hacen bien), pero somos débiles (el término tensores bajos de alguna manera no echó raíces, aunque refleja mejor la esencia de la distinción) y nos permitimos mucho.
Por cierto, sobre la debilidad: cuando era joven, tenía condensadores en un producto (electrolítico, por supuesto, K50-18) con una capacidad de 100 mil microfaradios a 6.3 (los que vieron, recuerden, el resto puede ver imágenes en la Web para evaluar escala de angustia). Entonces, tuvimos entretenimiento: cargarlo, y luego colocar un destornillador en los terminales y observar cómo se come una pieza de metal de milímetro 3. Y hubo un comportamiento interesante: entendimos perfectamente que el voltaje es absolutamente seguro, pero de todos modos después de recibir una gavilla. las chispas tocaron los terminales del condensador con evidente aprensión: la mente dice una cosa y los instintos dicen que no todo es tan simple y que esto no puede ser seguro.
Volvemos a nuestras mediciones y concluimos que debemos agregar otro elemento al primer circuito: un medidor, cuyo circuito equivalente para este caso estará representado por una resistencia (circuito 1a).
Luego, para un colega joven, puede calcular la resistencia y será de 250k: le pido que tome una sonda en cada mano y realmente vemos esta cifra. Para mí, la resistencia correspondiente debería ser de 2 m, lo que fue confirmado brillantemente por el experimento. El esquema, que fue diseñado por un colega, funciona completamente y funciona correctamente, simplemente no lo agarre con las manos desnudas para nada.
Con el segundo caso, es más interesante y nuestro circuito de observación equivalente no puede responder por qué la tensión de alimentación no solo disminuyó, sino que también se invirtió. Tendremos que atraer un modelo extendido donde el medidor esférico no esté en el vacío, sino en un medio real, que se caracteriza por la presencia de ondas electromagnéticas, principalmente asociadas con el voltaje de la red. Entonces podemos considerarlo como una fuente de señal equivalente (Figura 2a):
De hecho, si toma en su mano la sonda del osciloscopio, entonces se puede observar esta señal. Su frecuencia será de 50 Hz, la forma estará muy lejos de ser sinusoidal (por cierto, ¿por qué está lejos? Creo que debido a la reactividad del consumo, pero puedo estar equivocado), pero la amplitud es muy diferente de un metro a otro.
Sin embargo, si tomamos la sonda del dispositivo en nuestra mano, entonces no observamos voltaje (en el modo de medición de voltaje de CC), ya que el valor promedio de la señal inducida es cero, y en el tablero muestra voltaje negativo. Este hecho se explica perfectamente por la presencia de un diodo en funcionamiento en el punto positivo de la conexión. El diodo suprime la media onda positiva de la señal con una amplitud de más de 1.5 y aparece un valor negativo promedio, que está indicado por el dispositivo. Como la placa no se paga, no es necesario recurrir a los servicios de una sonda, por lo tanto, en el reverso de la placa simplemente miramos la sonda y allí tenemos el 0 esperado, y en las patas del diodo hay una masilla, por lo que usamos la sonda y obtenemos lo que obtenemos: voltaje inducido con un promedio negativo, cuyo valor depende del medidor específico, en particular, el estado de su piel (por supuesto, también en muchos otros factores, pero no nos centraremos en esto, es más bien un tema de biología, no de electrónica).
"Hablando de pájaros", cuando escribí sobre 0, no me refería al potencial de la tierra, sino a la ausencia de cualquier voltaje significativo en la sonda, es decir, un circuito abierto. Mientras estoy en la profesión, sueño mucho con un dispositivo que muestre cero real y la ausencia de una señal de diferentes maneras. Si hay fabricantes de instrumentos de medición compactos entre los lectores de esta publicación (lo cual es poco probable, porque no estoy escribiendo en chino), considere este párrafo como una tarea técnica, que también se aplica a las sondas para osciloscopios. Me parece que esta función bien puede implementarse (y no es costosa, sin embargo, ¿pero qué hacen nuestros colegas del sur que son caros?) Con el nivel actual de desarrollo de la electrónica, pero probablemente no sé qué.
Estas son dos historias divertidas, unidas por el personaje principal: una sonda de medición en combinación con un medidor, que debería recordarle al lector la necesidad de tener en cuenta todos los factores que afectan el circuito durante el proceso de medición.