Проектування схем із більшим терміном експлуатації

Я дізнався про мікроконтролер pic за певний проміжок часу і маю достатньо знань щодо роботи з цифровою електронікою. Я працював над основними електронними проектами, і зараз мені потрібно працювати над деякими комерційними додатками.

Моє запитання - як проектувати та будувати надійні та довговічні схеми. Я побудував автоматичну схему контролера світла, яка приймає вхід від LDR і відображає значення аналогового зчитування на панелі семи сегментів. Потім він робить деякі розрахунки і керує світлом через реле. Цю схему потрібно постійно вмикати (цілодобово). Перші кілька місяців схема працювала чудово, але приблизно через 6 місяців вона почала працювати несправно. На 7-сегментному дисплеї він показав безглузді речі (він показав лише частини цифр), потім він запалює лампу на індикаторному індикаторі, але реле не перемикається. Це не очікувана поведінка. Вся справа в тому, що не завжди так буде працювати. Іноді це працює чудово. Потім він знову починає виходити з ладу. Немає точного порядку, в якому він працює.

Тепер моє питання - чому ці схеми поводяться саме так. Я припускаю, що це може бути тому, що він працює цілий день без будь-яких інтервалів. Цей вид додатка повинен працювати весь день. Я використовую PIC, оскільки я знаю лише про рис. Атмал надійніший за малюнок? (Я запитав, оскільки атмал використовується в більшості програм автоматизації, частіше, ніж знімок). Мені потрібні поради експерта з цифрової електроніки. Як будується цей вид промислових застосувань? Чи потрібно дотримуватися особливих правил? Як створити більш надійні схеми? Будь-які поради або вказівки експерта будуть високо оцінені. Дякую...

EDIT

Як це запропоновано у відповідях, я відредагую свою відповідь, надавши додаткові ресурси, щоб допомогти з'ясувати помилки в дизайні.

Нижче зображено опис, як виглядає схема після її побудови. Це центральний трансформатор на 12 В, який живить ланцюг. Він випрямлений за допомогою напівхвильового випрямляча, а потім регулюється за допомогою ІК 7805.

Нижче схематична конструкція.

Якщо потрібна додаткова інформація, я надаю все необхідне. Якщо програма потрібна, я додам її. Програма дещо тривала. Вона використовує переривання.

Перш ніж почати думати про перемикання, переконайтеся, що у вас хороший міцний дизайн. Потрібно почати думати про всі способи виникнення проблем у дизайні. Хороший спосіб зробити це - перестати думати про мікропроцесор як про "магічну скриньку", в яку ви вставляєте код і виконує те, що вам сказати, і почати думати про те, як він функціонує, на рівні воріт та на рівні системи. Вам потрібно підтримувати мікропроцесор.

1. Харчування - Якщо живлення мікропроцесорів не є чистим, воно не працюватиме належним чином. Це означає, що ви дивитесь на дизайн друкованої плати та переконайтеся, що у вас хороший шлях низької індуктивності від джерела живлення та переконайтеся, що у вас є адекватні обмежувачі потужності близько до мікросхеми. Контролюйте та вимірюйте потужність на відомій вам конструкції не працює з осцилографом і вольтметром, це потужність? Чи бачите ви, що проблема трапляється, коли є сильний сплеск або занурення? Ви бачите шипи або занурення на лінії Vcc?
2. Код \ Годинник - Чи є несправність у коді, який спричинює його неправильне функціонування? Ви подивилися на код у переривчастому підрозділі? Чи перевіряє він (відповідає) коду, який у вас зараз? Ви отримуєте спалах деградації? А що з годинником? Потужність може фактично погіршити годинник з часом . Ваш годинник, яким він повинен бути? Якщо ви сповільнюєте годинник, чи перестане працювати ваш код?
3. Охорона навколишнього середовища. Ви працюєте з мікропроцесором у специфікаціях, для яких він був розроблений? Чи стабільна температура в одиницях? Чи знаходяться вони в районі з такими факторами навколишнього середовища, як пил, EMI, ESD або температура, які можуть призвести до його збою. Чи ваші входи захищені від зовнішнього світу, чи можуть люди заривати пристрій? Тепло зробить погані справи з електронікою з часом. Перегляньте, чи все в нормі

Що вам дійсно потрібно зробити, це знайти механізм відмови, ви повинні знати, чому він виходить з ладу. Як тільки ви дізнаєтесь, чому його не вдається, ви можете вирішити проблему. Якщо ви не можете знайти це, то вам доведеться зробити свій дизайн непереможним, щоб запобігти виникненню будь-яких проблем. Якщо ви цього не зробите, ви можете переключити мікропроцесори і все одно матимете ті самі проблеми. Якщо ви хочете переключитися, ST робить кілька чудових мікропроцесорів, які більше підходять для промислових застосувань.

Оскільки ви не кажете, я сумніваюсь у тому, як фізично побудований проблемний контур - оскільки це звучить як ТОЧНО тип проблеми, який типово спостерігається, коли хтось, хто не паяє, конструює ланцюг на тимчасовій «поштовху для підключення» дошці та листках це на кілька місяців.

Якщо це нагадує ваш випадок, є ваша проблема; якщо ні, то я б все-таки підозрював погані з’єднання, але це стає проблемою "навички пайки" більше, ніж "невдалою пайкою нічого".

У вас немає конденсатора для роз'єднання на джерелі PIC, але на такій невеликій дошці ви, ймовірно, з ним підете. Ви також можете додати коричневий захист, щоб PIC скидався, якщо напруга падає нижче порогового значення.

Але я б дивився на ваш код.

Для початку у вас має бути включена сторожова собака на мікрофоні. Якщо код перестане працювати належним чином, сторожовий пес його перезапустить.

Швидше за все, ви просто десь помилилися. Будучи вбудованим програмним інженером за професією, я гадаю, що це пов’язано з перебоями, адже саме там початківці найчастіше роблять помилки. У початківців, однак, існує великий набір помилок, які ви можете зробити в коді, так що це саме перше місце, яке я хотів би подивитися. (Не ображайтесь - я багато таких помилок зробив сам, в тому числі, коли мені й справді слід було знати краще. ;-)

Я погоджуюся з коментарями, що вам потрібен хороший жировий конденсатор з будь-якої сторони 7805. Особливо з реле там. Я очікую, що це головне питання. Я б додав конденсатор роз'єднання через лінії живлення PIC.

Я б також шукав сухі суглоби.

Я також ретельно перевіряв би свою програму та використовував будь-яку сторожу.

Але ось кілька цікавих фрагментів вашого запитання:

На 7-сегментному дисплеї він показав безглузді речі (він показував лише частини цифр)

Я б намагався розібратися, що трапилося. Чи, наприклад, PIC розбився?

Тепер, якщо я правильно прочитав вашу схему, то для того, щоб кожен із 7 сегментних дисплеїв відображав щось , а що-небудь інше і постійне принаймні на двох з них, то кожен із Q1, Q2 і Q3 повинен усе-таки повертатись в послідовності, і виходи на сегменти повинні бути правильними. Це скаже мені, що ваш ПОС все ще працює принаймні якийсь його код, але якось цифровий вихід був зашифрований. Наприклад, можливо, йому не надано цифру 0-9 для відображення, а цифру 17 або подібну (для якої вона отримує розкладку цифри з місця випадкової пам'яті).

Ти кажеш:

вона запалює лампочку на індикаторному індикаторі, але реле не вмикається

Дивлячись на схему, тоді, якщо вихід PIC не пульсує чи щось таке (не неможливо, оскільки це також вихідний вихід таймера), це повинно бути або електричним збоєм (наприклад, сухим з'єднанням), проблемою блоку живлення (див. Вище про конденсатори) або транзистор Q4 (можливо) не повністю насичений. Я не читав таблицю даних PIC, але BC547 має максимум I _C 100mA (сподіваємось, цього достатньо для керування вашим реле та світлодіодом), і hFE 120 на такому рівні, тому вам знадобиться близько 1mA дюйм. 10k, отже, може бути небагато. Я можу спробувати 3k3.

Крім того, у вас немає корисних засобів налагодження. Оскільки ваш дисплей увімкнено, можливо, ви могли б зробити остаточну крапку десяткової крапки один раз на секунду (або подібну), щоб вказати, що все добре.

Якби мені довелося робити темний удар у темний час доби, я б здогадався, що, особливо коли реле увімкнене, схема подає значний струм. Через відсутність великого конденсатора на вхідній стороні 7805, коли напруга змінного струму проходить через нуль, то 7805 не чинитиме жодного вихідного струму (і дійсно може бути крилом самого конденсатора) - від 7805 аркуша даних «The Вхідна напруга повинна залишатися, як правило, на 2,0 В над вихідною напругою навіть під час низької точки напруги на вхідному пульсаторі ' . Тому напруга на ПОС буде зменшено, можливо, достатньо для його збою. Помістіть лінію 5В поруч із ПОС, і якщо ви не бачите нічого, крім приємної суцільної лінії 5В, знаєте, що у вас є проблема.

Кожен раз, коли ви маєте нестабільну поведінку в мікропроцесорі, є два основні джерела проблеми. 1) відсутні або недостатньо «обхідні» конденсатори, 2) «плаваючі» мікропроцесорні штифти.
Кожен "чіп" повинен мати обхідний ковпачок, прямо на штифті мікросхеми, підключеному до Vcc (+ 5 В).
Будь-який штифт, який не використовується, повинен бути зав'язаний високим або низьким, але ніколи не залишається "плаваючим".

Я погоджуюся, що ви не керуєте "досить важким" Q4, рекомендую 1K для R12.