前段时间一直在调试红外测温仪的硬件,有一些心得,概括之,共享之:
一、呈现的问题:
1、校准不方便、下载难;内部元件间搅扰大。
2、温度显现数值不安稳,上下跳动。
3、温度抵达900℃后有个15℃的跳动。
二、剖析问题:
1、下载端口规划不正确,只引出在线调试等端口,没有把RXD、TXD引出来;PCB规划不合理,布线布局乱。
2、内部供电问题,测验得电源纹波很大,特别是MCU基准电压那的纹波影响很重要,越小就越好。
3、温度上升时用示波器测得ADC输入波形在温度数值跳动前为正弦波,跳动后波形滑润,下降时波形在激光翻开前都很滑润,激光翻开又变成正弦波,剖析得扩大电路有自激振动,900度后跳动是振动到停振导致,到了必定温度时振动无法保持就会停振,就会是平均值,这时也会呈现骤变值,所以有个15度的跳动;因为起振条件比振动条件要求要高,所以温度下降直到激光开才开端振动。从后向前用示波器测得成果振动来历于一级扩大电路。完成正弦波自激振动,在低频或高频段存在频率f0,使电路发生的附加相移为±∏,并且当f=f0时|AF|>1,就会发生自激振动。振动频率除了决定于电路中的电阻和电容外,还决定于晶体管的极间电容、电路的分布电容等不能确认的要素。(正弦波振动电路有必要满意0度或360度整数倍翻转,即∮=2n∏,且|AF|=1,但起振条件为|AF|>1)。
三、解决问题:
1、从头规划电路,把其他端口都引出来,完成串口下载和校准数据实时烧录功用,使得操作简略、校准简单、数据更精确;从头布局布线,使底层大面积铺铜(连地),减小器材间的搅扰。
2、挑选精度高的稳压芯片,减小输入电源的纹波,在输入前加RC滤波电路或直接加滤波电容。这样MCU、运放、电压转电流等芯片的作业就会比较安稳,基准电压安稳使MCU内部数据安稳,输出数据也相应安稳、精确。
3、这个问题调试得比较久,依据理论知识也用了许多种办法,但有的作用不显着。①、改动扩大倍数(改动反响电阻值),扩大倍数太大会发生振动。但关于这个电路改动几十K的电阻值一点反响都没有,仍是和本来相同,或许原因是勘探器的内阻太大,所以改动电阻影响不大;②、在反响电阻处并联个电容,成果与本来的波形相比较,振动频率变快,并且使振动规模变宽,温度上升到有效值规模外还没有中止振动;③、在②的基础上,一级扩大输出点也便是二级扩大输入点处加RC滤波电路,作用适当显着,给个适宜的值后,ADC处也便是二级扩大输出点的波形变滑润了,也没有跳动。这是很不错的办法,可是前级扩大仍是有振动,会对数据有必定的影响,所以仍是考虑其他办法,使电路不会发生振动;④、因为勘探器是一个PIN二极管所做,而PIN二极管又具有必定的容性,所以会和反响电阻组合成RC振动电路,假设把PIN二极管那一段的容性变弱,变为阻性,就不会发生自激振动,所以在那里串联个适宜的电阻波形也变得很漂亮,可是在900℃时仍是有个跳动,所以得延伸振动规模,②那一步还得要。
四、调试心得:
1、数字示波器的运用,如数据的读取、调理等,在硬件调试中,没有到达必定的水平,没有满足才能剖析推理问题来历,示波器是个要害的东西。在示波器的运用中,①、运用适宜的档位,如:测电源的纹波要用沟通档,用直流挡的话,不大的沟通信号叠加到直流上是没什么反响的;②、测验时接地必定要接近测验点。
2、真真的了解RC滤波电路的一些作业原理,RC电路用在不同的当地,就有不同的用处,就这电路而言,勘探头那的RC是发生振动,而后边咱们不想要这些振动波,咱们又能够用RC电路滤除这些波,它的频率f=1/2∏RC,这个在选频电路里便是通频带,在滤波电路里,也便是滤除这个频段的杂波。
3、二极管的容性问题,大部分人在用到二极管的时分都会疏忽二极管具有容性,特别是PIN二极管因为PN结中心夹了部分本征半导体,所以容性更强,能够等效为并联了个不小的电容,而这个电容和反响电阻组成RC振动电路,就呈现了问题三——到900℃左右有个15℃的跳动,并且温度显现也没有跳动后的安稳。
有些东西了解还不到位,请高手多多指教。