Jak sprawdzić mikrokontroler pod kątem możliwości serwisowania

Podczas naprawy sprzętu i montażu obwodów zawsze musisz mieć pewność, że wszystkie elementy są w dobrym stanie, w przeciwnym razie zmarnujesz swój czas. Mikrokontrolery mogą również wypalić się, ale jak to sprawdzić, jeśli nie ma zewnętrznych znaków: pęknięć w obudowie, zwęglonych obszarów, płonącego zapachu i tak dalej? Aby to zrobić, potrzebujesz:

• Zasilacz o ustabilizowanym napięciu;

• Multimetr;

• Oscyloskop

Uwaga:

Pełna kontrola wszystkich węzłów mikrokontrolera jest trudna - najlepszym sposobem na zastąpienie go znanym dobrym lub już istniejącym, uaktualnienie innego kodu programu i sprawdzenie jego wykonania. W takim przypadku program powinien obejmować zarówno sprawdzenie wszystkich styków (na przykład włączanie i wyłączanie diod LED po określonym czasie), a także obwody przerywające i inne rzeczy.

Teoria

Mikrokontroler Jest w nim złożonym urządzeniem wielofunkcyjnym:

• obwody mocy;

• Rejestry

• wejścia i wyjścia;

• ALU;

• RAM

• ROM

• ADC;

• interfejsy i więcej.

Dlatego podczas diagnozowania mikrokontrolera pojawiają się problemy:

Działanie oczywistych węzłów nie gwarantuje działania pozostałych komponentów.

Przed przystąpieniem do diagnozowania dowolnego układu scalonego należy zapoznać się z dokumentacją techniczną, aby go znaleźć, w wyszukiwarce wpisać frazę: „nazwa elementu arkusza danych”, jako opcję - „arkusz danych atmega328”.

Na pierwszych arkuszach zobaczysz podstawowe informacje o elemencie, na przykład rozważ poszczególne momenty z arkusza danych do wspólnej 328. atmega, na przykład mamy go w pakiecie dip28, musimy znaleźć pinout mikrokontrolerów w różnych pakietach, rozważ dip28, który nas interesuje.

Pierwszą rzeczą, na którą zwrócimy uwagę, jest to, że piny 7 i 8 są odpowiedzialne za dodatkową moc i wspólny przewód. Teraz musimy poznać charakterystykę obwodów mocy i zużycie mikrokontrolera. Napięcie zasilania wynosi od 1,8 do 5,5 V, prąd pobierany w trybie aktywnym wynosi 0,2 mA, w trybie niskiego poboru mocy wynosi 0,75 μA, a także zegar czasu rzeczywistego 32 kHz. Zakres temperatur od -40 do 105 stopni Celsjusza.

Informacje te wystarczą nam do przeprowadzenia podstawowej diagnozy.

Główne powody

Mikrokontrolery zawodzą, zarówno w przypadku niekontrolowanych okoliczności, jak i niewłaściwej obsługi:

1. Przegrzanie podczas pracy.

2. Przegrzanie podczas lutowania.

3. Przeciążenie wniosków.

4. Odwrotny zasilacz.

5. Elektryczność statyczna.

6. Skoki mocy.

7. Uszkodzenie mechaniczne.

8. Ekspozycja na wilgoć.

Rozważ szczegółowo każdy z nich:

1. Przegrzanie może wystąpić, jeśli będziesz obsługiwać urządzenie w gorącym miejscu lub jeśli umieścisz swój projekt w zbyt małej obudowie. Temperaturę mikrokontrolera można również zwiększyć przez zbyt ciasną instalację, niewłaściwy układ płytki drukowanej, gdy obok niego znajdują się elementy grzewcze - rezystory, tranzystory mocy, liniowe regulatory mocy. Maksymalne dopuszczalne temperatury typowych mikrokontrolerów mieszczą się w zakresie 80-150 stopni Celsjusza.

2. Jeśli lutujesz zbyt mocną lutownicą lub długo przytrzymujesz żądło na jego nogach, możesz przegrzać mikrony. Ciepło przez przewody dotrze do kryształu i zniszczy go lub jego połączenie ze szpilkami.

3. Przeciążenie zacisków występuje z powodu niewłaściwego obwodu i zwarcia do masy.

4. Odwrócenie polaryzacji, tj dostarczenie ujemnej mocy do Vcc i plus do GND może być spowodowane niewłaściwą instalacją układów scalonych na płytce drukowanej lub nieprawidłowym podłączeniem do programatora.

5. Elektryczność statyczna może uszkodzić układ, zarówno podczas instalacji, jeśli nie użyjesz właściwości antystatycznych i uziemienia, ani podczas pracy.

6. Jeśli wystąpi awaria, stabilizator wybucha lub z jakiegoś powodu mikrokontroler ma napięcie wyższe niż napięcie dopuszczalne - jest mało prawdopodobne, aby pozostało nienaruszone.To zależy od czasu trwania zagrożenia.

7. Nie bądź też zbyt gorliwy podczas montażu części lub demontażu urządzenia, aby nie uszkodzić nóg i obudowy elementu.

8. Wilgoć staje się przyczyną tlenków, prowadzi do utraty styków, zwarcia. I mówimy nie tylko o bezpośrednim trafieniu płynu na deskę, ale także o długotrwałej pracy w warunkach o wysokiej wilgotności (w pobliżu stawów i piwnic).

Sprawdzanie mikrokontrolera bez narzędzi

Rozpocznij od badania zewnętrznego: obudowa musi być nienaruszona, lutowanie zacisków musi być nienaganne, bez mikropęknięć i tlenków. Można to zrobić nawet zwykłym szkłem powiększającym.

Jeśli urządzenie w ogóle nie działa, sprawdź temperaturę mikrokontrolera; jeśli jest mocno obciążony, może się nagrzewać, ale nie palić, tj. temperatura obudowy musi być taka, aby palec tolerował długie trzymanie.Nic nie zrobisz bez narzędzia.

Kontrola multimetru

Sprawdź napięcie dochodzące do Vcc i Gnd. Jeśli napięcie jest normalne, musisz zmierzyć prąd, w tym celu wygodnie jest wyciąć ścieżkę prowadzącą do mocy wyjściowej Vcc, a następnie możesz zlokalizować pomiary do określonego mikroukładu, bez wpływu elementów połączonych równolegle.

Nie zapomnij zdjąć osłony płytki z miedzianej warstwy w miejscu, w którym dotkniesz sondy. Jeśli go ostrożnie przecinasz, możesz przywrócić ścieżkę za pomocą kropli lutu lub kawałka miedzi, na przykład z uzwojenia transformatora.

Alternatywnie możesz zasilić mikrokontroler z zewnętrznego zasilacza 5 V (lub innego odpowiedniego napięcia) i zmierzyć zużycie, ale nadal musisz przeciąć ścieżkę, aby wykluczyć wpływ innych elementów.

Do wszystkich pomiarów potrzebujemy wystarczającej ilości informacji z arkusza danych. Nie będzie zbędne sprawdzanie, do jakiego napięcia przeznaczony jest regulator mocy mikrokontrolera. Faktem jest, że różne obwody mikrokontrolera są zasilane różnymi napięciami, może to być 3,3 V, 5 V i inne. Napięcie może być obecne, ale może nie odpowiadać wartości znamionowej.

Jeśli nie ma napięcia, sprawdź, czy nie ma zwarcia w obwodzie zasilania i na innych nogach. Aby to szybko zrobić, wyłącz zasilanie tablicy, włącz multimetr w trybie wybierania, umieść jedną sondę na wspólnym przewodzie płytki (masa).

Zwykle przechodzi wzdłuż obwodu deski, a w punktach mocowania z obudową znajdują się cynowane platformy lub na obudowach złączy. A po drugie, wyciągnij wszystkie wnioski z układu. Jeśli gdzieś kupi - sprawdź, jaki to jest pin, wybieranie powinno działać na pin GND (8 pin na atmega328).

Jeśli to nie zadziała, obwód między mikrokontrolerem a wspólnym przewodem może zostać przerwany. Jeśli zadziałało na innych nogach - patrz schemat niskiej rezystancji między pinem a minusem. Jeśli nie, musisz usunąć mikrokontroler i ponownie zadzwonić. Sprawdzamy to samo, ale teraz między mocą dodatnią (z siódmym stykiem) a zaciskami mikrokontrolera. W razie potrzeby wszystkie nogi są razem dzwonione i sprawdzany jest schemat połączeń.

Test oscyloskopowy

Oscyloskop - oczy inżyniera elektroniki. Dzięki niemu możesz sprawdzić lasery na rezonatorze. Łączy się między zaciskami XTAL1,2 (nogi 9 i 10).

Ale sonda oscyloskopowa ma pojemność, zwykle 100 pF, jeśli ustawisz dzielnik na 10, pojemność sondy spadnie do 20 pF. To powoduje zmianę sygnału. Ale aby przetestować wydajność, nie jest to tak istotne, musimy sprawdzić, czy w ogóle występują jakieś wahania. Sygnał powinien mieć taki kształt, a częstotliwość odpowiadająca konkretnemu wystąpieniu.

Jeśli obwód wykorzystuje pamięć zewnętrzną, możesz bardzo łatwo sprawdzić. Na linii danych powinny pojawić się impulsy prostokątnych impulsów.

Oznacza to, że mikrokontroler poprawnie wykonuje kod i wymienia informacje z pamięcią.

Używamy programatora

Jeśli wyjmiesz mikrokontroler i podłączysz go do programatora, możesz sprawdzić jego reakcję.Aby to zrobić, w programie na komputerze kliknij przycisk Czytaj, po którym zobaczysz identyfikator programatora, w AVR możesz spróbować odczytać bezpieczniki. Jeśli nie ma ochrony przed odczytem, ​​możesz odczytać zrzut oprogramowania, pobrać inny program, sprawdzić działanie znanego kodu. Jest to skuteczny i łatwy sposób na zdiagnozowanie wadliwego działania mikrokontrolera.

Programator może być wyspecjalizowany, na przykład USBASP dla rodziny ATS:

I uniwersalny, taki jak Miniprog.

Schemat połączeń USBASP z atmega 328:

Wniosek

W związku z tym sprawdzenie mikrokontrolera nie różni się niczym od sprawdzenia jakiegokolwiek innego mikroukładu, chyba że masz możliwość korzystania z programatora i odczytania informacji z mikrokontrolera. Jesteś więc przekonany o możliwości połączenia go z komputerem. Występują jednak usterki, których nie można wykryć w ten sposób.

Ogólnie rzecz biorąc, urządzenie sterujące rzadko zawodzi, częściej problemem jest wiązanie, więc nie należy natychmiast iść do mikrokontrolera ze wszystkimi narzędziami, sprawdzać cały obwód, aby nie mieć problemów z kolejnym oprogramowaniem.