Nello specifico, si tratta di un circuito seriale RS485 molto semplice. Il circuito è illustrato nella figura sottostante. Grazie a questo circuito, non è più necessario utilizzare segnali separati per gestire la condivisione del tempo di invio e ricezione del chip 485 (molto comodo, non trovate?).

Il problema è che questo circuito è apparso. Quando abbiamo fatto l'esperimento ambientale a 55 gradi, non c'era nessun problema. Dovevamo inviare e ricevere, ma quando siamo arrivati ​​a casa dell'utente, si è bloccato dopo aver funzionato per un po' e non è successo niente. Dopo il mio sopralluogo (facendo un passo avanti), sapete dove si trova l'utente? Era posizionato vicino a un motore che genera molto calore (cazzo, lasciamo perdere, il cliente è Dio). Ho misurato personalmente la temperatura ambiente ed era superiore a 48 gradi. Per evitare la polvere, la mia scheda e il controller principale che genera molto calore erano posizionati in una scatola, e non c'era una ventola. Questo ha fatto sì che la temperatura all'interno della scatola raggiungesse oltre 70 gradi (avete intenzione di fare un barbecue?). Non c'è modo di dire quale ambiente di installazione non sia adatto per la misurazione. Ero disperato, poi ho avuto un'idea e ho detto al tecnico del software embedded dietro di me: c'è qualcosa che non va nella configurazione del tuo software? ARM riduce la frequenza quando si surriscalda troppo. Non l'hai configurato correttamente, causando problemi di invio e ricezione (perché al momento non conosco il problema)? Poi il tizio ha detto, visibilmente contrariato: "Niente di speciale. Ho quasi strappato il manuale e non l'ho visto". Prima gli ho espresso la mia più profonda solidarietà e poi ho detto: "Fratello, tornerò indietro e ti aiuterò a capire cosa è andato storto".

Dopo essere tornato in azienda, ho soffiato forte sull'ARM con una pistola termica, ma non è successo nulla. Per fortuna, il potenziometro non si è staccato. Ho soffiato sul resto del circuito passo dopo passo. Quando ho soffiato sul triodo (Q4 nella foto), non ho ottenuto alcun dato. Sembrava essere un problema del triodo, ma le disgrazie non vengono mai da sole. Dopo aver smesso di soffiarci, non c'erano dati quando la temperatura scendeva. Possibile che si fosse bruciato? Se guardate attentamente, potete vedere che la resistenza si è staccata (cavolo, non esiste la navigazione tranquilla nel mondo dell'hardware). Dopo aver saldato la resistenza, abbassate il flusso d'aria, aumentate il calore e continuate a soffiare. Se qualcosa non va, bloccate il bersaglio e misurate la forma d'onda.

Misurare i punti 1, 2 e 3 indicati nella figura precedente. La resistenza limitatrice di corrente utilizzata nel circuito è da 1 kΩ e il triodo è un 9013. Innanzitutto, misurare le forme d'onda dei tre punti di prova a temperatura ambiente. La prima forma d'onda è quella del pin di uscita del chip di isolamento ADuM1201. La forma d'onda è mostrata nella figura seguente. L'ampiezza della tensione di uscita è di 5 V (ignorare la figura sullo sfondo).

La seconda forma d'onda rappresenta la tensione di controllo di base del triodo 9013. La forma d'onda è mostrata nella figura sottostante. Il valore di picco della tensione di uscita è di circa 700 mV e l'escursione è di circa 200 mV. Ciò significa che, quando il livello è di 0.7 V, il triodo è acceso, e quando il livello è di 0.5 V, il triodo è spento.

La forma d'onda del terzo punto rappresenta la tensione dell'elettrodo di collettore del triodo 9013. La forma d'onda è quella mostrata nella figura sottostante e l'ampiezza della tensione di uscita è di circa 5V.

Poi sono andato online con la mia mano, che è un esperto di asciugatura capelli. Ho soffiato sui capelli per un po' e ho dovuto misurare la forma d'onda con l'altra mano. Per fortuna, non si sono formate vesciche a causa del ferro da stiro (altrimenti, sarebbe stato considerato un infortunio sul lavoro). Ho rimisurato i tre punti di misurazione sopra menzionati. La forma d'onda del primo punto è mostrata nella figura sottostante. La forma d'onda è sostanzialmente la stessa di quella prima del riscaldamento, quindi il riscaldamento non modifica le caratteristiche della tensione di uscita del chip di isolamento ADuM1201.

Quindi si continua a misurare il secondo punto. Quando la temperatura continua a essere riscaldata fino a circa 55 gradi, la forma d'onda del secondo punto è come mostrato nella figura sottostante. L'intervallo di fluttuazione della tensione diventa inferiore a circa 100 mV, ovvero il livello alto si riduce a 0.6 V, ma il livello basso è ancora circa 0.5 V. Man mano che la temperatura continua a salire, quando raggiunge i 65 gradi, la tensione del secondo punto rimane sostanzialmente a 0.5 V e il transistor rimane acceso, quindi RS485 non può inviare dati.

Ok, il terzo punto è online. Quando la temperatura viene riscaldata a circa 55 gradi, la forma d'onda del terzo punto è come mostrato nella figura sottostante. Man mano che la temperatura aumenta, la tensione di uscita del terzo punto rimane bassa e il circuito RS485 è nello stato di accettazione.

IK, non mi stai forse ingannando? Lasciami dare un'occhiata alle caratteristiche di questo triodo (che mi disse di non studiare troppo quando andavo a scuola). La struttura fisica del triodo è costituita da due giunzioni PN. Le sue caratteristiche di tensione Ube sono mostrate nella figura sottostante. La sua tensione di accensione è di circa 0.7 V e le caratteristiche di tensione di base ed emissione sono le stesse di quelle di un diodo. Come si può vedere dalla figura in basso a destra, all'aumentare della temperatura, la curva caratteristica di Ube si sposta complessivamente verso destra, quindi la caduta di tensione di conduzione del triodo diminuisce, causando il mantenimento del pin RE, che controlla il chip MAX485, a un livello basso, impedendo così l'invio dei dati.

Ora che conosco l'effetto della temperatura sul triodo, modifichiamolo. Dall'analisi precedente, possiamo dedurre che la base del triodo è infine bloccata a 0.5 V perché la resistenza di pull-up da 10 kΩ a 5 V e la resistenza di limitazione di corrente da 1 kΩ dividono la base del triodo a 0.5 V. Dopo aver sostituito la resistenza di limitazione di corrente R65 con 0 Ω, la forma d'onda è quella mostrata nella figura sottostante. Si può notare che la forma d'onda della tensione oscilla tra 0 V e 0.7 V.

Dopo aver sostituito la resistenza limitatrice di corrente con una da 0Ω, ho continuato a riscaldare il circuito RS485. La forma d'onda è quella mostrata nella figura sottostante. Si può notare che non ci sono cambiamenti evidenti nella forma d'onda e la porta seriale può inviare dati normalmente. Tuttavia, poiché la base del transistor forza il pin di trasmissione dell'ADuM1201 a 0.7 V, il che aumenta la corrente di uscita dell'ADuM1201, ciò avrà un grave impatto sulla durata del dispositivo durante il funzionamento a lungo termine. Non è nel mio carattere non effettuare una modifica completa (principalmente perché temo che mi causerà problemi in futuro).

Per risolvere completamente questo problema (una volta per tutte), ho riflettuto a lungo (fintamente) e ho scoperto che le caratteristiche termiche del triodo portavano a una riduzione della tensione di soglia di base in condizioni di funzionamento ad alta temperatura. Se la sola riduzione della resistenza di limitazione della corrente di uscita dell'ADuM1201 avrebbe ridotto la durata del dispositivo e compromesso la qualità del prodotto, ho quindi sostituito il triodo 9013 con il transistor MOS GMS2302. Poiché il transistor MOS è un dispositivo controllato in tensione, non consuma troppa energia.

La forma d'onda della tensione di gate del transistor MOS GMS2302 a temperatura ambiente è mostrata nella figura sottostante. Si può notare che l'intervallo della forma d'onda va da 0V a 5V.

La forma d'onda della tensione di gate quando la temperatura del transistor MOS GMS2302 è di circa 80 °C è quella mostrata nella figura sottostante. La forma d'onda della tensione non cambia e la porta seriale può inviare dati normalmente.

Pertanto, nella progettazione, devo avere lo spirito di indagine (nascosto nelle fosse) per risolvere completamente il problema. Questo caso è un caso che ho sperimentato personalmente. Sebbene non sia di grandi dimensioni, ha una grande importanza di riferimento. La conclusione tratta è che può guidarci nel futuro processo di progettazione hardware. Se viene utilizzato come interruttore, è meglio scegliere transistor MOS e selezionare opportunamente resistori limitatori di corrente.

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