Як я можу діагностувати можливі проблеми з моїми дошками?


12

Я є професором ЕЕ, і в моїй цифровій лабораторії на цьому тижні мої студенти мали проблеми з таблицями (дещо уздовж цього питання ). Начебто компоненти працювали при переміщенні в іншу область на дошці, і я допоміг усунути неполадки, тому не думаю, що це випадок помилок учнів.

Які проблеми можуть спричинити напади на дошці, і як їх діагностувати? Це так просто, як відкручувати кожну плату від платформи та перевіряти клемні смуги? Чи потрібно знімати смужки? Чи є інструмент, який я можу використати для перевірки «за допомогою PIN-кода»?


3
Я їх більше не використовую, але роки тому у мене були проблеми з ними, які, на мою думку, були через те, що вони пробивали надмірно важкі компоненти через пробоїни і збивали контакти.
Тута

1
Ви цього не робите. Ви замінюєте погані на хороші, і не дозволяєте учням їх зловживати
Скотт Сейдман

8
@Andyaka не забувайте, що той, хто є професіоналом-фізиком, може бути професором кафедри EE в якомусь університеті прикладних наук та викладати лабораторії; може не завжди бути ідеальним, але саме так потрібно працювати меншим установам, і часто спільне навчання вчителів та викладачів є досить ефективним у спілкуванні важливих понять. Не всі навчаються у студентському технічному університеті 10k +!
Маркус Мюллер

Я насправді викладач EE в коледжі громади, тому у нас є багато різних питань, ніж у університету!
lemontwist

4
Моя улюблена пошкодження на
печатній платі

Відповіді:


28

Правильне використання дощок

Модулі в стилі плагінів з рядками з п'яти дюймів .1 дюймові розетки, про які ви, здається, говорите, можуть бути дуже корисними, але їх також можна зловживати. Знання, як користуватися такими дошками та доглядати за ними - достатньо корисна навичка EE, яку варто перебрати за кілька хвилин.

Головне, не зловживати дошками - це не підключати занадто великі провідники. Це може заклинити контакти, стискаючи їх замість того, щоб давати їм пружинити збоку за призначенням. Занадто великі відводи також зазвичай вимагають трохи зламати пластик над контактом, збільшивши отвір. Це дозволяє відводам потрібного розміру трохи входити в бік, і тепер навіть це призводить до розчавлення одного з пружинних зажимів.

Будьте обережні, щоб штовхати провід прямо вниз. Знову це перешкоджає натисканням на одну з пружин таким чином, щоб не було призначено.

На жаль, студенти будуть студентами і не мають довгострокового інтересу до макетів. Їм потрібно лише виконати свій проект. Чи то лайна на дошці після їх закінчення - чиясь проблема.

Хлібні дошки як підручники

Рішення полягає в тому, щоб ви розглядали дошки як книги. Кожен EE повинен мати дошку або дві для експериментів. Знання, як правильно ним користуватися, як доглядати за ним, а також проблеми зі спеціальними схемами, пов’язані з дошками, є корисними речами, які повинні знати професійні спеціалісти. Кожному студенту потрібно придбати власні дошки. Таким чином вони мотивовані не зловживати ними. Якщо вони це роблять, вони вивчають урок, перш ніж начальник або колега подумають, що вони дебіл.

Не всі дошки зроблені рівними. Не купуйте лише ціну, особливо коли вони з далекого сходу сумнівної спадщини. Як тільки ви знайдете хороше джерело, ви зможете домовитись про придбання обсягу, щоб ваші студенти могли отримати їх за гідну ціну.

Випуски схеми

Багато людей негайно звинувачують у тому, що вони не працюють на дошці в тому, що це на дошці. Шукайте на цьому веб-сайті "макет", і ви побачите безліч коментарів, ніж ти. Вони багато в чому неправильні.

Хлібні дошки можуть бути дуже корисними для випробування та перевірки основних схем. Це саме такі речі, якими повинні займатися студенти ЗНО. Однак є деякі проблеми:

  1. Земної площини немає. Іноді це не має великого значення. Це може допомогти встановити макетну дошку на металеву пластину зі стяжкою для обв’язки, щоб можна було з’єднати тарілку з дошкою одним дротом. Або ви можете вибрати одну з горизонтальних смужок шини, щоб також постійно зв’язати пластину. У такому випадку потрібно ретельно позначити її.

    Ще одна можливість - поставити заземлення під робочу зону. Це може бути так само просто, як працювати над шматком картону, з алюмінієвою фольгою внизу, прив’язаною до ґрунтової сітки на дошці.

    Майте на увазі, що на деяких дошках, особливо на більш дешевих, знизу відкриваються днища пружинних затискачів. Вони коротко ставляться до того, на що вони сидять. Скажіть своїм учням завжди класти ізоляційну стрічку над голими контактами на дні таких макетів.

  2. Кожен з контактів чинить певний опір. Більшість часу це не має великого значення. Подумайте, що контакти дощок є лише сигналами та малою потужністю (як, наприклад, живлення логічним чіпом). Не робіть таких речей, як запускати потужність для двигуна через дошку. Це може перегріти контакт, викликаючи окислення та тривалі проблеми.

  3. Між сусідніми колонами є ємність. Це питання значною мірою перебільшене, але воно може мати значення для особливо чутливих аналогових схем.

  4. Вони не для високої частоти. Це дійсно випливає з того, що немає площини заземлення і більшої, ніж звичайні паразитичні ємності. Однак, схоже, люди це занадто легко забувають.

    Зауважте також, що це стосується більше аналогових сигналів, ніж цифрових. Кристал 8 МГц на мікроконтролері навряд чи буде проблемою, але навіть радіоприймач 1 МГц буде діяти по-різному на дошці.

  5. Вони призначені лише для деталей, що працюють через отвір, та ІС у пакетах DIP. Обидва вони пройшли шлях динозаврів. Тим не менш, корисність макетів, особливо для навчання, варто розібратися з цим питанням. Оскільки ви займаєтесь навчальним бізнесом, тримайте навколо себе запас резисторів з ru ш та іншими частинами. Ви все ще можете придбати багато конденсаторів у вертикальних версіях.

    Існують також дошки-несучки, доступні з місць хобі, які приймають загальні пакети для монтажу на поверхню, і виводять їх до ліній штифтів, призначених спеціально для підключення до дощок. Має сенс забезпечити їх наявністю у вашій лабораторії. Ви, звичайно, повинні мати їх для пакетів SOT-23-3, SOT-23-6 та SOIC-14.

Вирішення проблем

Що я зазвичай роблю для налагодження мікросхем, це зафіксувати 24-метровий одножильний провід на кожному датчику. Затискачі для заземлення зонда переходять до короткого дроту, який відходить від макетної плати з розрізаним кінцем ¾ дюйма. Це дозволяє прикріпити два затискачі для заземлення зонду.

Тепер ви просто підключіть інші кінці провідника 24 калібру до будь-яких колодок на дошці, про які ви хочете бачити сигнал.

Не лінуйтеся, виймаючи затискач з датчика, і гострий кінець щупа вставляйте прямо в отвір для дошки. По-перше, ці загострені деталі зазвичай трохи занадто товсті для дошки. Але справжня причина полягає в тому, що рано чи пізно ви випадково проведете рукою по щупам, що стирчать з дошки. Це або відірветься від наконечників кінців зонда, пошкодить штифт або інше.

Підсумок

Хлібні дошки можуть бути корисними навіть у професійних умовах. Це інструменти, якими мають володіти ваші студенти, навчитися правильно доглядати та навчитися користуватися, коли виникають правильні обставини. Вони також чудово підходять для вивчення мікросхем і отримання тієї найважливішої інтуїції про схеми, яку ви не отримуєте з книг.

Ваші студенти, безумовно, повинні розуміти теорію та математику, що стоїть за електронікою, але це лише частина того, що є EE. Коли я опитую кандидатів у ЗНО, я, звичайно, повинен бачити, що вони знають теорію. Однак у більшості інтерв'ю я шукаю інтуїцію електроніки, яку може дати тобі лише експеримент.

Хороші ЕЕ дивляться схематично і бачать напруги, що штовхають і струми течуть. Вони бачать транзистор, або підсилювач, або конденсатор, або більшу частину будь-якої частини тим, що це "означає" в ланцюзі, а не як деякі рівняння для вирішення струму до чотирьох знаків після коми. Різниця між справжнім ЕЕ та тим, хто просто вбудовує значення в рівняння, - це можливість «знати» будівельні блоки та мати інтуїцію щодо електроніки таким чином, що дозволяє придумати топології схем, яких ви ніколи не бачили, лише керовані тим, що схема повинна робити. Для цього потрібно експериментувати, бачачи, як теорія та практика відрізняються, години дивуються, чому простий підсилювач, який теоретично виглядає чудово, насправді коливається, коли ви його будуєте і т. Д. Хлібні дошки - це найкращий транспортний засіб, який ми маємо для такого навчання сьогодні.

Можливо, минуло 10 років або близько того часу, коли мені потрібно було експериментувати з ланцюгом, доки не було сенсу використовувати дошку, але такі речі трапляються періодично. Я був професійним інженером-електриком з 1980 року, і раніше в кар’єрі використовував дошки. Я думаю, що це було тому, що тоді більшість деталей проходили через отвір .1 ", крок та вартість виготовлення плат PC були вищими, а схеми були більш аналогічними.

Роздумуючи про те, я останній раз, коли я реально використовував макетну плату, розробляв схему, яка могла б приймати сигнал ультразвуку, використовуючи дуже мало потужності в режимі очікування. Це використовувало транзистори при таких низьких струмах, що аркуш даних дав мало вказівок, чого очікувати. Мені потрібно близько 2000 посилення на 40 кГц. Врешті-решт я знизив струм спокою до 35 мкА, але не без експериментів. Я здогадуюсь, що причиною цього було доречно для макетної плати було те, що це була аналогова схема, яка не мала частот багато МГц.


1
приємна відповідь; Я не вагаюся редагувати це, але особисто я вважаю, що останнє речення заслуговує на прочитання: я думаю, причиною, що це було доречно для дошки, було те, що це аналогова схема низької пропускної здатності , що підтверджує те, що ви не можете побудувати точну, надійний, стабільний багатомігагерцовий генератор на макетній платі, не вважаючи саму плату компонентом, а не ідеалізованими проводами у вашій схемі
Маркус Мюллер

Я майже забобонний щодо тестування тих мікросхем, які можна занести на макет. Я тримаю DIP-пробивні плати для SMD зручно, а іноді я працюю на менших частотах, ніж кінцевий продукт. Я роблю це особливо для новинок для мене. Я вважаю, що це коштує небагато часу, але я також використовую цей процес як інструмент, щоб тримати дизайн прямо в голові та розробляти межі підсистем. Можливо, один чи два рази це врятувало мене нерозумною помилкою в платі, і врятувало мене тиждень або близько того повороту на новій друкованій платі прототипу.
Скотт Сейдман

2
@Marcus: я додав невелику відмову від відповідальності. Однак, я думаю, що питання про низьку пропускну здатність там надмірно заявлено. Кристали 20 МГц для приводу мікроконтролерів працюють нормально. Це не одна з тих ніколи не робиш речей. Ви повинні пам’ятати про такі речі (як, наприклад, кришки з навантаженням на кришталі 20 МГц, можливо, мають бути різними), але, будучи розумними, ви можете отримати добрий пробіг із макетів, навіть на скромних частотах.
Олін Латроп

@OlinLathrop правда, але ми обидва погоджуємося, що 20 МГц генератор працює чудово, оскільки це насправді генератор, який активно приводиться в рух, тому трохи втрат через затухання і випромінювання не має значення - а також, ви б не хотіли запускати запуск чутливий аналоговий сигнал, близький до цього, також. Отже, це насправді те, що я мав на увазі під розумінням дошки як складової .
Маркус Мюллер

Дуже приємне пояснення! І абсолютно правильно з моєї точки зору. У своїй роботі я колись мав аналоговий + мікроконтролерний протокол, який працював на макеті більше двох місяців без жодних збоїв.
Адам Калвет Бол

6

Чи є інструмент, який я можу використати для перевірки «за допомогою PIN-кода»?

Я знаю, що асистенти в дослідженні можуть бути дешевою робочою силою, але зважаючи на ціну макетних дощок: Якщо це необхідно, ви можете просто захотіти вкласти гроші у більш якісні або просто нові дошки.

Навіть як 13-річний учень, я просто викинув пару дощок, які я придбав за свій невеликий заробіток, після того, як з'ясував, що вони просто не виготовлені досить точно, щоб забезпечити надійний контакт з компонентами DIP. Ваші дошки, мабуть, набагато кращі, ніж мої, тоді ще - здається, що вони принаймні мають базу - але вони, можливо, побачили пару випадків грубого використання через те, що вони використовувались у навчальному закладі.

Які проблеми можуть спричинити напади на дошці, і як їх діагностувати?

Використовуйте свою фантазію!

  • слабкий контакт через механічну втому
  • бруд
  • такі ефекти, як бродяча ємність, індуктивність, опір
  • незахищені з'єднання через поганий механічний контакт, оскільки компоненти виготовляються не для макетів, а для виготовлення друкованих плат
  • багато-багато іншого, що може піти не так

Неможливо сказати, що не так у вашому конкретному випадку - використовуйте досвід EE, щоб виключити речі, якщо це маршрут, який ви хочете пройти.

Тепер цифрова лабораторія може означати або не означати, що ви робите високошвидкісні речі - а дошки є, завдяки формі всіх провідних деталей, особливо схильних створювати цікаві перехресні розмови або ослаблення.


як особисте зауваження:

Я робив і досі роблю прототипування, навіть на дошках. Однак я сильно засмучувався в минулому, тому зараз у мене є одна дошка (не модель , жоден зразок ), якій я довіряю, і я в основному використовую лише її для підключення друкованих плат, які я замовив або виготовив сам з 2,54 мм заголовки штифтових штифтів та декілька кабелів перемичок для живлення дощок, а може, і роз'єднати кришки для живлення. Я можу покластися на контакт цих кількох вибраних компонентів із досвіду.

Мене так укусив ненадійний контакт, особливо провідні резистори, так часто, що я в один момент зрозумів, що можу або налагодити прототип, який може бути, або не може бути збитим через проблеми з моєю конструкцією або через проблему з контакти на моїй дошці, щоб просто не робити нічого навіть віддалено складного на дошці. Якщо щось зроблено на друкованій платі, ви можете, поки ви знаєте, як паяти, виключити погані контакти як джерело помилок. І це досить полегшує.

Створення власної друкованої плати насправді швидше, ніж з'ясування способу побудови складного, наприклад, чотирьох транзисторного пристрою з парою зміщення діодів та резисторів у вигляді прямокутної конструкції дошки. І якщо у мене в черзі залишилось достатньо роботи, поки я чекаю плати, я можу замовити речі дешево десь у Китаї. Для приватних матеріалів і невеликих друкованих плат, трійка друкованих плат, безумовно, дешевша, ніж вартість якісної дошки, поділеної поколіннями студентів, які будуть її використовувати.

Звичайно, абсолютно вірно, що навчити студентів, як спроектувати схематичну схему та розташувати дошку, може бути поза межами лабораторії, яку ви очолюєте - все-таки це було б цікаво вивчити.

Як говорилося, я не знаю, які компоненти ви використовуєте. Але якщо припустити, що це більше речей, як дискретні транзистори, і логічні ворота DIP (7400 сімейних речей), і, можливо, одна плата інтерфейсу DSP / FPGA / мікроконтролера / ПК для підключення до них, можливо, середнє місце було б цікавим:

Паяння транзистора TO-92 або DIP14 IC і заголовки штифтів на смужку або парфунг насправді зробити не дуже складно. Студенти, можливо, все ще зможуть інтерактивно експериментувати зі схемою, якщо вони самі спаяли свої елементарні схеми та використали зовнішні, якісні джемперні дроти (не запускайте мене на якість джемперних дротів), щоб з'єднати їх, якщо частота сигналу дозволяє.


1
Пайка недостатньо швидка для підтримки лабораторного класу.
Скотт Сейдман

@PlasmaHH moin, це трапляється, коли я занадто рано натискаю кнопку подати
Маркус Мюллер

2
@ScottSeidman Я фактично чув саме цей аргумент раніше. Дійсно, дослівно. Але потім я зазначив, як у базовій електротехнічній лабораторії, де люди експериментально розраховують транзистора NPN, всі студенти буквально витрачають годину, перш ніж отримують відповідь у відповідності з тим, що дозволяє еталонне рішення (тобто посилення струму в межах десятиліття аркуша), тому що приєднання всіх трьох резисторів, одного конденсатора, транзистора, генератора сигналу та зонда осцилографа ніколи не працює, якщо ви випадково не потягнули і не включили всі компоненти, поки він не спрацює. β
Маркус Мюллер

@ScottSeidman, отже, якщо ваша лабораторія покладається на швидкий контакт з компонентами, що очолюються, то тоді ваша лабораторія може зіткнутися з проблемою, на яку у нас немає дешевого рішення станом на 2016 рік. Крім того, якщо у ваших студентів буде короткий вступ пайки (в моїй альма-матер, рада студентів ЕЕ насправді пропонує таке з випробовувань), то спайка чогось разом може не зайняти набагато більше часу, ніж просто включити речі в дошку.
Маркус Мюллер

2
хе, і роздавати резистори - це скоріше дія, ніж власне подарунок - "ей, ти схоже на те, що тобі сподобалося з'єднання ланцюгів, ти хочеш тримати резистори і ці 10 BC549? Я б їх викинув, тому що ніхто не встигає їх сортувати та перевірити, але якщо ви хочете побудувати лабораторію вдома та зробити свою бабусю справді щасливою на це Різдво ... "
Маркус Мюллер

1

Для цифрових схем цей інструмент допомагає:

введіть тут опис зображення

Перевага цього в тому, що якщо ви прочитаєте 1/2 напруги живлення на лічильнику, проблема полягає у відкритому контурі на штирі. Просто перегляньте кожен контакт на пристрої та перевірте його на очікуваному значенні на схемі. Йде швидко. Ця сама техніка працює на звичайних платах, щоб знайти несподівані відкриті ланцюги та рівні як в наскрізних, так і в SMT частинах. Цей трюк все ще використовується в лабораторіях, де є багато тестового обладнання. Добре навчати системному підходу.

Іншим інструментом епохи 1980-х років є DIP-кліп із вбудованими світлодіодами для створення статичного логічного аналізатора. DIP-затискачі без світлодіодів чудово підходять як місце для кріплення зондів.


0

Для чого ви їх використовуєте?

Якщо це узагальнена проблема серед вашого класу, це непросто, що це питання про з'єднання (якщо тільки всі дошки справді старі).

Друга часта причина, про яку я можу подумати, - це занадто високі частоти. Перевірте рекомендовану максимальну частоту вашої дошки, але вони, як правило, не надто високі.

Сподіваюся, це допомагає.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.