Jak mogę zdiagnozować możliwe problemy z płytkami nawigacyjnymi?

Jestem profesorem EE, aw moim cyfrowym laboratorium moi uczniowie mieli w tym tygodniu problemy z płytkami chlebowymi (nieco podobnie do tego pytania ). Komponenty wydawały się działać po przeniesieniu do innego obszaru na planszy, a ja pomogłem rozwiązać problemy, więc nie sądzę, że jest to błąd ucznia.

Jakie problemy mogą nękać tablicę rejestracyjną i jak mogę je zdiagnozować? Czy to tak proste, jak odkręcenie każdej płytki z platformy i sprawdzenie listew zaciskowych? Czy muszę usunąć paski? Czy istnieje narzędzie, którego mogę użyć do sprawdzenia pin-by-pin?

Właściwe stosowanie płyt pilśniowych

Płytki chlebowe w stylu wtyczek z rzędami pięciu gniazd .1 cala, o których mówisz, mogą być naprawdę przydatne, ale mogą być również nadużywane. Umiejętność posługiwania się takimi płytkami i dbanie o nie jest wystarczająco przydatną umiejętnością EE, że warto poświęcić kilka minut.

Najważniejszą rzeczą, aby nie nadużywać makiet, jest nie podłączanie zbyt dużych przewodów. Może to zablokować kontakty, roztrzaskać je, a nie pozwolić, by sprężynowały w bok zgodnie z przeznaczeniem. Zbyt duże przewody zwykle wymagają również nieznacznego złamania plastiku nad stykiem przez powiększenie otworu. Dzięki temu przewody o odpowiednim rozmiarze mogą być nieco odchylone na boki, dzięki czemu nawet te przewody mogą zgnieść jeden z klipsów sprężynowych.

Uważaj, aby poprowadzić przewody prosto w dół. To znowu powstrzymuje ich przed popychaniem jednej ze sprężyn w sposób niezamierzony.

Niestety, studenci będą studentami i nie będą mieli długoterminowego zainteresowania płytami chlebowymi. Muszą tylko zrealizować swój projekt. To, czy deska do krojenia jest badziewna po ich zakończeniu, jest problemem kogoś innego.

Płyty chlebowe jako podręczniki

Rozwiązaniem jest rozważenie makiet, takich jak książki. Każde EE powinno mieć płytkę do krojenia lub dwie do eksperymentowania. Wiedza o tym, jak właściwie go używać, jak się nim opiekować, a także specjalne problemy z obwodami spowodowane płytkami chlebowymi są przydatnymi rzeczami dla profesjonalnych EE. Każdy uczeń musi kupić własne deski do krojenia chleba. W ten sposób są zmotywowani, aby ich nie nadużywać. Jeśli tak, uczą się lekcji, zanim szef lub współpracownik uzna, że ​​jest kretynem.

Nie wszystkie płyty tartaczne są sobie równe. Nie kupuj po cenie, zwłaszcza gdy pochodzą z dalekiego wschodu budzącego wątpliwości dziedzictwa. Po znalezieniu dobrego źródła możesz być w stanie zorganizować zakup hurtowy, aby uczniowie mogli uzyskać je za przyzwoitą cenę.

Problemy z obwodami

Wiele osób od razu obwinia wszystko, co nie działa na płycie chlebowej, za to, że jest to płyta chlebowa. Wyszukaj „breadboard” na tej stronie, a zobaczysz wiele bardziej świętych komentarzy. Te są w dużej mierze błędne.

Płyty chlebowe mogą być bardzo przydatne do testowania i sprawdzania podstawowych obwodów. Takie są rzeczy, które powinni robić studenci EE. Istnieją jednak pewne problemy:

1. Nie ma płaszczyzny uziemienia. Czasami to nie ma większego znaczenia. Pomaga zamontować deskę do krojenia na metalowej płycie za pomocą łącznika, dzięki czemu można połączyć płytę z deską za pomocą jednego drutu. Możesz też wybrać jeden z poziomych pasów szyny, aby trwale związać płytę. W takim przypadku musisz go ostrożnie oznaczyć.

   Inną możliwością jest umieszczenie płaszczyzny uziemienia pod miejscem pracy. Może to być tak proste, jak praca na kawałku tektury, z folią aluminiową pod spodem, przymocowaną do siatki na desce.

   Należy pamiętać, że niektóre płyty pilśniowe, zwłaszcza te tańsze, mają odsłonięte spody sprężynujących spodni. Skrócą się do wszystkiego, na czym przewodzą. Powiedz uczniom, aby zawsze nakładali taśmę izolacyjną na gołe styki na spodzie takich płyt chlebowych.

2. Każdy z kontaktów ma pewien opór. W większości przypadków nie ma to większego znaczenia. Pomyśl o stykach breadboardowych tylko jako do sygnałów i małej mocy (jak do zasilania układu logicznego). Nie rób takich rzeczy, jak uruchamianie zasilania silnika przez deskę. Może to przegrzać kontakt, powodując utlenianie i problemy długoterminowe.

3. Istnieje pewna pojemność między sąsiednimi kolumnami. Problem ten jest w dużej mierze przesadny, ale może mieć znaczenie dla szczególnie wrażliwych obwodów analogowych.

4. Nie są przeznaczone do wysokich częstotliwości. Wynika to naprawdę z braku płaszczyzny uziemienia i większych niż zwykle pojemności pasożytniczych. Wydaje się jednak, że ludzie zbyt łatwo o tym zapominają.

   Należy również pamiętać, że ma to większe znaczenie dla sygnałów analogowych niż cyfrowych. Kryształ 8 MHz w mikrokontrolerze raczej nie będzie stanowić problemu, ale nawet odbiornik radiowy 1 MHz będzie działał inaczej na płycie chleba.

5. Są tylko dla elementów przelotowych i układów scalonych w pakietach DIP. Oba poszły drogą dinozaurów. Niemniej jednak użyteczność płyt chlebowych, szczególnie do nauki, jest warta rozwiązania tego problemu. Ponieważ zajmujesz się uczeniem się, trzymaj zapas rezystorów przelotowych ¼ W i innych części. Nadal można uzyskać wiele kondensatorów w wersjach przelotowych.

   Dostępne są również tablice nośne z miejsc hobbystycznych, które przyjmują wspólne pakiety do montażu powierzchniowego i przenoszą je do szeregu szpilek przeznaczonych specjalnie do podłączania do tablic chlebowych. Sensowne jest, aby mieć ich zapas w swoim laboratorium. Z pewnością powinieneś je mieć dla pakietów SOT-23-3, SOT-23-6 i SOIC-14.

Rozwiązywanie problemów

To, co zwykle robię w celu debugowania obwodów breadboardowych, to przypięcie jednoniciowego drutu o grubości 24 na każdej sondzie lunety. Zaciski uziemienia sondy dochodzą do krótkiego drutu wychodzącego z płyty chlebowej o strip cala okrojonym końcu. Pozwala to na przymocowanie dwóch zacisków uziemienia sondy pomiarowej.

Teraz wystarczy podłączyć pozostałe końce drutów o grubości 24 do dowolnych podkładek na płycie, o której chcesz widzieć sygnał.

Nie zwlekaj, wyjmując klips z sondy lunety i podłączając ostry koniec sondy bezpośrednio do otworu na deskę do krojenia. Po pierwsze, te spiczaste części są zwykle nieco zbyt grube dla płyty pilśniowej. Ale prawdziwym powodem jest to, że prędzej czy później przypadkowo przesuniesz ręką po sondach wystających z płyty. To albo oderwie się od spiczastych końców końcówek sondy, uszkodzi szpilkę płyty chlebowej, albo jedno i drugie.

Podsumowanie

Płyty chlebowe mogą być przydatne, nawet w profesjonalnym otoczeniu. Są to narzędzia, które twoi uczniowie powinni posiadać, uczą się odpowiednio dbać i uczą się ich używania, gdy pojawią się odpowiednie okoliczności. Doskonale nadają się również do nauki obwodów i zdobywania tak ważnej intuicji na temat obwodów, których nie można uzyskać z książek.

Twoi uczniowie z pewnością muszą zrozumieć teorię i matematykę stojącą za elektroniką, ale to tylko część bycia EE. Kiedy przeprowadzam wywiad z kandydatami na EE, oczywiście muszę zobaczyć, czy znają teorię. Jednak w większości wywiadów będę szukał intuicji elektronicznej, którą może dać tylko eksperymentowanie.

Dobre EE patrzą na schemat i widzą przepychające się napięcia i płynące prądy. Widzą tranzystor, opamp, kondensator lub większość dowolnych części, co „oznacza” w obwodzie, a nie tylko jako niektóre równania do rozwiązania prądu z dokładnością do czterech miejsc po przecinku. Różnica między prawdziwym EE a kimś, kto po prostu podłącza wartości do równań, polega na tym, że może „znać” elementy składowe i mieć intuicję na temat elektroniki w sposób, który pozwala wymyślić topologie obwodów, których nigdy wcześniej nie widziałeś, napędzane tylko przez to, co obwód musi zrobić. Wymaga to eksperymentowania, dostrzeżenia różnic między teorią a praktyką, godzin zastanawiania się, dlaczego prosty wzmacniacz, który wygląda świetnie w teorii, faktycznie oscyluje, kiedy go zbudujesz itp. Deski do krojenia chleba to najlepsze pojazdy, jakie mamy dzisiaj do takiego uczenia się.

Prawdopodobnie minęło około 10 lat, odkąd ostatni raz musiałem eksperymentować z obwodem do tego stopnia, że ​​sensowne było użycie deski do krojenia chleba, ale takie rzeczy czasem się pojawiają. Jestem zawodowym inżynierem elektrykiem od 1980 roku i wcześniej używałam desek do chleba. Wydaje mi się, że było tak dlatego, że wtedy większość części była dziurawych z rastrem .1 ", koszt i czas produkcji płyt PC były wyższe, a obwody były bardziej analogowe.

Wracając do przeszłości, ostatnim razem, gdy użyłem płyty realnej, było opracowanie obwodu, który mógłby odbierać sygnał ultradźwiękowy przy bardzo małej mocy w trybie gotowości. To wykorzystywało tranzystory przy tak niskich prądach, że arkusz danych dawał niewiele wskazówek, czego się spodziewać. Potrzebowałem około 2000 wzmocnienia przy 40 kHz. W końcu udało mi się obniżyć prąd spoczynkowy do 35 µA, ale nie bez pewnych eksperymentów. Wydaje mi się, że powodem, dla którego było to właściwe dla płyty chlebowej, było to, że był to obwód analogowy, który nie miał częstotliwości wielu MHz.

Czy istnieje narzędzie, którego mogę użyć do sprawdzenia pin-by-pin?

Wiem, że asystenci naukowi mogą być tanią siłą roboczą, ale biorąc pod uwagę cenę płyt pilśniowych: jeśli jest to konieczne, możesz po prostu zainwestować w wysokiej jakości lub po prostu nowe płyty pilśniowe.

Nawet jako 13-letni uczeń po prostu wyrzuciłem kilka płyt chlebowych, które kupiłem z moich małych zarobków po tym, jak zorientowałem się, że po prostu nie zostały wyprodukowane wystarczająco dokładnie, aby zapewnić niezawodny kontakt z elementami DIP. Twoje tablice są prawdopodobnie dużo lepsze niż moje, w tamtych czasach - wydaje się, że przynajmniej mają bazę - ale mogły spotkać się z kilkoma nieudanymi próbami użycia z powodu wykorzystania w placówce edukacyjnej.

Jakie problemy mogą nękać tablicę rejestracyjną i jak mogę je zdiagnozować?

Użyj swojej wyobraźni!

• słaby kontakt z powodu zmęczenia mechanicznego
• brud
• efekty takie jak pojemność błądząca, indukcyjność, rezystancja
• niezabezpieczone połączenia z powodu słabego styku mechanicznego, ponieważ elementy nie są przeznaczone do płyt chlebowych, ale do produkcji płytek drukowanych
• wiele innych rzeczy, które mogą pójść nie tak

Nie da się powiedzieć, co jest nie tak w konkretnym przypadku - skorzystaj z doświadczenia EE, aby wykluczyć różne rzeczy, jeśli to jest droga, którą chcesz wybrać.

Teraz, cyfrowe laboratorium może oznaczać, że robisz szybkie rzeczy - a ze względu na kształt wszystkich części przewodzących, szczególnie podatne na wywoływanie ciekawych przenikań lub tłumienia.

Zrobiłem i nadal wykonuję prototypy, nawet na płytkach chlebowych. Jednak w przeszłości byłem bardzo sfrustrowany, więc teraz mam w zasadzie jedną płytkę ścienną (nie model , pojedynczy egzemplarz ), któremu ufam, i zasadniczo używam go tylko do podłączania płytek drukowanych, które zamówiłem lub wykonałem z 2.54 mm raster pinów i kilka kabli połączeniowych do zasilania płyt, a może zaślepki do zasilania. Z doświadczenia mogę polegać na kontakcie tych kilku wybranych komponentów.

Ukąsił mnie niewiarygodny kontakt, szczególnie przewodowych rezystorów, tak często, że w pewnym momencie zdałem sobie sprawę, że mogę albo debugować prototyp, który może lub nie może zawieść z powodu problemu z moim projektem lub problemu z kontakty na mojej płytce, aby po prostu nie robić niczego nawet zdalnie skomplikowanego na płycie. Jeśli coś zostanie zrobione na płytce drukowanej, możesz wykluczyć złe kontakty jako źródło błędu, o ile wiesz, jak lutować. I to bardzo ulga.

Projektowanie własnej płytki PCB jest w rzeczywistości szybsze niż zastanawianie się, jak zbudować złożone, np. Czterotranzystorowe urządzenie z kilkoma diodami oporowymi i rezystorami, w kształcie prostokątnej płyty chlebowej. A jeśli mam dość pracy w kolejce do oczekiwania na płytki drukowane, mogę zamówić coś taniego gdzieś w Chinach. W przypadku rzeczy prywatnych i małych płytek drukowanych trojaczka płytek jest zdecydowanie tańsza niż koszt wysokiej jakości płyty pilśniowej podzielonej przez pokolenia studentów, którzy będą z niej korzystać.

Oczywiście jest absolutnie prawdą, że uczenie uczniów, jak zaprojektować schemat i układ tablicy może być poza zakresem dla laboratorium, do którego zmierzasz - może to jednak być ciekawa rzecz do nauczenia się.

Jak już powiedziano, nie wiem, jakich komponentów używasz. Ale zakładając, że są to coś więcej, jak dyskretne tranzystory i bramki logiczne DIP (rzeczy z rodziny 7400), a może jedna płyta interfejsu DSP / FPGA / mikrokontroler / PC do połączenia z nimi, być może interesujący byłby środek:

Wlutowanie tranzystora TO-92 lub układu scalonego DIP14 i listew stykowych na listwie lub płycie perforowanej nie jest tak naprawdę trudne. Studenci mogą nadal być w stanie interaktywnie eksperymentować z obwodami, jeśli sami lutowali swoje obwody elementarne i używają zewnętrznych, dobrej jakości przewodów połączeniowych (nie zaczynaj od jakości przewodów połączeniowych), aby je połączyć, jeśli pozwala na to częstotliwość sygnału.

W przypadku obwodów cyfrowych to narzędzie pomaga:

Zaletą tego jest to, że jeśli odczytasz 1/2 napięcia zasilania na mierniku, problemem jest przerwa w obwodzie na pinie. Wystarczy przejrzeć każdy pin na urządzeniu i porównać z oczekiwaną wartością ze schematu. To idzie szybko. Ta sama technika działa na zwykłych płytkach drukowanych w celu znalezienia nieoczekiwanych otwartych obwodów i poziomów w częściach przelotowych i SMT. Ta sztuczka jest nadal używana w laboratoriach, które mają dużo sprzętu testowego. Dobrze jest uczyć systematycznego podejścia.

Kolejnym narzędziem z lat 80-tych jest klip DIP z wbudowanymi diodami LED do stworzenia statycznego analizatora logiki. Klipsy DIP bez diod świetnie nadają się jako miejsce do zamocowania sond.

Do czego ich używasz?

Jeśli jest to problem uogólniony w twojej klasie, jest mało prawdopodobne, że jest to problem ze złączem (chyba że wszystkie płyty główne są naprawdę stare).

Drugim częstym powodem, dla którego mogę myśleć, są zbyt wysokie częstotliwości. Sprawdź maksymalną częstotliwość zalecaną dla Twojej deski do krojenia, ale ogólnie nie są one zbyt wysokie.

Mam nadzieję, że to pomoże.