Regra zero do engenheiro “Não existem milagres no mundo”
"E o assassino é um carteiro"
Vamos continuar as notas de Sherlock Oms e, como sempre, considerar os casos de funcionamento impossível de dispositivos eletrônicos. Sob o corte, haverá uma sessão de magia negra com exposição.
O primeiro caso - um jovem colega me procurou por ajuda (se você leu isso, Andrey, então obrigado pela dica), que ficou seriamente intrigado com o comportamento do dispositivo que ele projetou. Além de tudo o mais, o dispositivo tinha divisores de tensão, cujo sinal era alimentado através do filtro passa-baixo (resistor de 50 kΩ e capacitor de 0,2 μF) às entradas ADC do microcontrolador - veja o diagrama na Figura 1.
E aqui neste circuito simples havia um enigma - 3V foi medido no divisor (ponto A) e 2,5V na entrada ADC (ponto B), e a impedância de entrada do MC não poderia levar a um resultado semelhante. Nós ponderamos sobre as possíveis razões e experimentos, uma vez que o engenheiro difere da pessoa comum porque “pensa com as mãos”.
Versão 1) Houve um defeito semelhante causado pela presença de resistores pull-up não desconectados nas pernas do MK, mas uma verificação simples - arrancando a perna do MK do circuito (cruz vermelha no diagrama) - mostrou que o microcontrolador não tinha nada a ver com isso.
Versão 2) Um vazamento no capacitor do filtro - bem, talvez o lote defeituoso de conders tenha sido pego - removemos o capacitor (a segunda cruz vermelha) e isso não ajuda.
Versão 3) Um vazamento no quadro - não o consideramos seriamente, porque não posso acreditar em um vazamento com um valor nominal de 2,5 / 0,5 * 50 = 250 kOhm, deve ser um quadro muito sujo, apenas lavado com álcool para o caso - não ajudou.
Versão 4) Interferência, por exemplo, uma dica da rede - "é claro, temos uma escassez de meninos, mas não na mesma extensão" - 0,5 V por 50k não é um obstáculo, mas um obstáculo (não tenho certeza de que posso escrever, mas tentarei) . No entanto, olhamos para o osciloscópio com uma faixa de 200 MHz e vemos uma constante limpa, para que não haja interferência (ou melhor, não há interferência na faixa de até 100 MHz, mas acredito que ainda menos na poderosa interferência gigahertz-Hertz, não há radares por perto).
Há uma escassez de idéias adicionais - é possível um erro de medição (ou seja, cutucamos na direção errada) - pego as pontas de prova e começo a me medir (até aquele momento meu jovem colega estava fazendo isso, estava olhando para o painel de instrumentos). E acabou - eu pretendia em ambos os lados do resistor 3V (bem, em vez disso, 3 e 2,9, mas este é o mesmo). Mas, quando dou as sondas e mudamos de lugar novamente, o efeito retorna, apesar de os pontos de medição permanecerem os mesmos e, desta vez, certamente corretos. Além disso, agora, às vezes, ao medir no divisor, vemos 2,5V e na entrada do MK 3V, que geralmente não entra em nenhuma porta.
Em princípio, há informações suficientes para determinar a causa do fenômeno, passamos à próxima tarefa.
A segunda situação engraçada é que eles nos trazem um produto para reparo no qual o LED parou de acender (Esquema 2).
Vermelho funciona, verde não - aconteceu conosco, esses detalhes foram alterados e havia sinais de uma clara falsificação, mas aqui esse produto funcionou antes.
Sem pensar duas vezes, conectamos o equipamento de teste, damos um sinal de excitação ao sinal de menos (por muitos anos não lembro quem é o cátodo e quem é o ânodo, e para as lâmpadas havia uma rima maravilhosa "nosso cátodo está em brasa ...", mas para os semicondutores I Não sei disso), medimos com o dispositivo no ponto A, inicialmente vemos 1,5V, quando excitados 0 (não indicarei mais volts) - está tudo bem.
Para controle, damos um sinal para o verde menos e observamos o ponto B, inicialmente vemos 1,5, quando 0 é excitado, o sinal atinge, provavelmente, ainda um LED. No entanto, é necessário examinar o sinal de mais do diodo (é claro, os resistores não queimam, mas você nunca sabe), então medimos no ponto B e encontramos -6. É meio estranho, considerando que o único alimento servido no quadro é 3,3.
Viramos a placa e medimos no resistor (pontos G e D) - nas duas extremidades 3.3, para que o resistor esteja funcionando, significa que o LED ainda está com defeito, mas aqui notamos que ele acende.
O defeito é trivial - não resista ao resistor, mas que tensão negativa estranha - com uma mão inabalável, demolimos completamente o resistor (solda de qualquer maneira), vire a placa - meça no ponto B e veja -6 novamente. Viramos o quadro novamente e medimos no ponto - 0 (isso não é zero no sentido de potencial zero), como esperado. Ou seja, um gerador de tensão negativa fraca fica no orifício de passagem - "bem, não importa um bolinho", isso não acontece, eles realmente começaram a marcar placas de circuito impresso. Mais uma vez, afasto meu jovem colega (desta vez outro, nada que eu mencione aqui, Danil?) As sondas e eu nos cutucamos no ponto G e vejo -4, o que é um pouco melhor, mas ainda misterioso.
Novamente, há informações suficientes para entender o que está acontecendo; quem ainda não tem o suficiente pode clicar no botão.
E aqui está a exposição da magia, como sempre, da ciência natural: "Eu sou um materialista" (conde Cagliostro editado por Gorin).
Nos dois casos, estamos lidando com o princípio de Pauli sobre a influência do fato da medição no parâmetro medido. Acreditava-se que ele se manifestasse apenas no micro-mundo, mas no nível macro, conseguimos observá-lo. É claro que isso é uma piada infeliz, mas o assunto está precisamente no medidor, pois além do dispositivo, uma pessoa também participou das medições (vamos chamá-lo de medidor).
O fato é que a primeira placa foi paga e a sonda retratada no KDPV foi usada para acessar os pontos. Geralmente, uma pessoa segura a sonda de medição por uma almofada isolante e não afeta o circuito em estudo, mas é extremamente difícil se isolar da sonda se você não usar luvas. Sim, eu sei que existem áreas da engenharia elétrica em que eles imediatamente negam o acesso a esse comportamento (e fazem isso da maneira certa), mas somos espertos (o termo tensionadores de baixa tensão não criou raízes, embora reflita melhor a essência da distinção) e nos permitimos muito.
By the way, sobre fraqueza - quando eu era jovem, eu tinha capacitores em um produto (eletrolítico, é claro, K50-18) com uma capacidade de 100 mil microfarads a 6,3 (aqueles que viram, lembre-se, o resto pode ver fotos na Web para avaliar escala de angústia). Por isso, tivemos entretenimento - carregá-lo e, em seguida, colocamos uma chave de fenda nos terminais e observamos como um pedaço de metal de milímetro 3 o consome. E havia um comportamento interessante - entendemos perfeitamente que a tensão é absolutamente segura, mas mesmo assim depois de receber um maço faíscas tocaram os terminais do capacitor com apreensão óbvia - a mente diz uma coisa, e os instintos dizem que nem tudo é tão simples e essa coisa não pode ser segura.
Voltamos às nossas medições e concluímos que devemos adicionar outro elemento ao primeiro circuito - um medidor, cujo circuito equivalente para este caso será representado por um resistor (circuito 1a).
Então, para um jovem colega, você pode calcular a resistência e será 250k - peço que ele faça uma sonda em cada mão e realmente vemos essa figura. Para mim, a resistência correspondente deve ser 2m, o que foi brilhantemente confirmado pelo experimento. O esquema, projetado por um colega, está funcionando perfeitamente e funcionando adequadamente, apenas não o agarre com as próprias mãos para nada.
No segundo caso, é mais interessante e nosso circuito de observação equivalente não pode responder por que a tensão de alimentação não apenas diminuiu, mas também inverteu. Teremos que atrair um modelo estendido em que o medidor esférico não esteja no vácuo, mas em um meio real, caracterizado pela presença de ondas eletromagnéticas, principalmente associadas à tensão da rede. Então, podemos considerá-lo como uma fonte de sinal equivalente (Figura 2a):
De fato, se você pegar em sua mão a sonda do osciloscópio, esse sinal poderá ser observado. Sua frequência será de 50 Hz, o formato estará muito longe de sinusoidal (a propósito, por que está longe - acredito que devido à reatividade do consumo, mas posso estar errado), mas a amplitude é muito diferente de metro para metro.
No entanto, se pegarmos a sonda do dispositivo em nossas mãos, não observamos tensão (no modo de medição de tensão CC), pois o valor médio do sinal induzido é zero e, na placa, mostra tensão negativa. Esse fato é perfeitamente explicado pela presença de um diodo ativo no ponto positivo da conexão. O diodo suprime a meia-onda positiva do sinal com uma amplitude superior a 1,5 e um valor negativo médio aparece, o que é indicado pelo dispositivo. Como a placa não é paga, não é necessário recorrer aos serviços de uma sonda; portanto, na parte de trás da placa, simplesmente olhamos para a sonda e lá temos o 0 esperado; e nas pernas do diodo há mástique; portanto, usamos a sonda e obtemos o que obtemos - tensão induzida com uma média negativa, cujo valor depende do medidor específico, em particular, do estado de sua pele (com certeza, também de muitos outros fatores, mas não vamos nos concentrar nisso, é um assunto de biologia, não de eletrônica).
“Falando em pássaros”, quando escrevi sobre 0, não quis dizer o potencial da Terra, mas apenas a ausência de tensão significativa na sonda, ou seja, um circuito aberto. Enquanto eu estiver na profissão, sonho tanto com um dispositivo que mostrará zero real e a ausência de um sinal de maneiras diferentes. Se houver fabricantes de instrumentos de medição compactos entre os leitores deste post (o que é improvável, porque não estou escrevendo em chinês), considere este parágrafo como uma tarefa técnica, que também se aplica às sondas para osciloscópios. Parece-me que essa função pode muito bem ser implementada (e não é cara, no entanto, mas o que nossos colegas do sul custam caro?) Com o atual nível de desenvolvimento da eletrônica, mas provavelmente não sei o quê.
Essas são duas histórias engraçadas, unidas pelo personagem principal - uma sonda de medição em combinação com um medidor, que deve lembrar o leitor da necessidade de levar em consideração todos os fatores que afetam o circuito durante o processo de medição.