Especificamente, trata-se de um circuito serial RS485 muito simples. O circuito específico é mostrado na figura abaixo. Após a utilização deste circuito, não há necessidade de usar sinais separados para gerenciar o compartilhamento de tempo de envio e recebimento do chip 485 (não é muito conveniente? Eu também acho).

O problema é que esse circuito apareceu. Quando fizemos o teste ambiental a 55 graus, não houve problema algum. Deveríamos estar enviando e recebendo dados, mas quando chegamos ao local do usuário, ele travou depois de funcionar por um tempo e nada aconteceu. Depois da minha inspeção no local (passo a passo), sabe onde o usuário estava? Estava perto de um motor que gera muito calor (esquece, o cliente é Deus). Eu mesmo medi a temperatura ambiente e estava acima de 48 graus. Para evitar poeira, minha placa e o controlador principal, que gera muito calor, estavam dentro de uma caixa, sem ventoinha. Isso fez com que a temperatura dentro da caixa chegasse a mais de 70 graus (vai fazer um churrasco?). Não há como saber qual ambiente de instalação é tão ruim para medições. Eu também estava desesperado, então tive uma ideia e perguntei ao programador de software embarcado atrás de mim: "Há algo errado com a sua configuração de software? O ARM reduz a frequência quando esquenta muito." Você não configurou corretamente, causando problemas com o envio e recebimento (porque não sei qual é o problema no momento)? Então o rapaz disse, indignado: "Não é nada demais. Quase rasguei o manual e não vi nada". Primeiro, expressei minha profunda solidariedade a ele e depois disse: "Cara, vou voltar e te ajudar a pensar no que deu errado".

Após retornar à empresa, apliquei calor intenso no ARM com um soprador térmico, mas nada aconteceu. Para minha sorte, o potenciômetro não se soltou. Apliquei calor no restante do circuito, um por um. Quando apliquei calor no triodo (Q4 na imagem), não obtive nenhum dado. Parecia ser um problema no triodo, mas os problemas nunca vêm sozinhos. Depois que parei de aplicar calor nele, não houve nenhum dado quando a temperatura caiu. Será que ele queimou? Se você observar com atenção, verá que o resistor queimou (Droga, não existe caminho fácil no mundo do hardware). Depois de soldar o resistor, diminua o fluxo de ar, aumente o calor e continue aplicando calor. Se algo der errado, trave o alvo e meça a forma de onda.

Meça os pontos 1, 2 e 3 marcados na figura acima, respectivamente. O resistor limitador de corrente usado no circuito é de 1K e o triodo é um 9013. Primeiro, meça as formas de onda dos três pontos de teste à temperatura ambiente. A primeira forma de onda é a do pino de saída do chip de isolamento ADuM1201. A forma de onda é mostrada na figura abaixo. A amplitude da tensão de saída é de 5V (ignore a figura ao fundo).

O segundo ponto da forma de onda representa a tensão de controle de base do triodo 9013. A forma de onda é mostrada na figura abaixo. O valor de pico da tensão de saída é de aproximadamente 700 mV, e a faixa de flutuação é de cerca de 200 mV. Ou seja, quando o nível é de 0.7 V, o triodo está ligado, e quando o nível é de 0.5 V, o triodo está desligado.

O terceiro ponto da forma de onda representa a tensão do eletrodo coletor da válvula triodo 9013. A forma de onda é mostrada na figura abaixo, e a amplitude da tensão de saída é de aproximadamente 5V.

Em seguida, usei minha mão, especialista em secagem de cabelo, para medir a tensão. Deixei o secador ligado por um tempo e, com a outra mão, medi a forma de onda. Felizmente, não houve bolhas causadas pelo ferro de passar (caso contrário, seria considerado um acidente de trabalho). Refiz as medições nos três pontos mencionados anteriormente. A forma de onda do primeiro ponto é mostrada na figura abaixo. Ela é basicamente a mesma que a obtida antes do aquecimento, portanto, o aquecimento não altera as características da tensão de saída do chip de isolamento ADuM1201.

Em seguida, continue a medir o segundo ponto. Quando a temperatura continua a ser aquecida até cerca de 55 graus, a forma de onda do segundo ponto é como mostrado na figura abaixo. A faixa de flutuação da tensão torna-se menor que cerca de 100mV, ou seja, o nível alto é reduzido para 0.6V, mas o nível baixo permanece em torno de 0.5V. À medida que a temperatura continua a subir, quando atinge 65 graus, a tensão do segundo ponto permanece basicamente em 0.5V e o transistor permanece ligado, portanto o RS485 não consegue transmitir dados.

Ok, o terceiro ponto está online. Quando a temperatura atinge cerca de 55 graus, a forma de onda do terceiro ponto é como mostrado na figura abaixo. À medida que a temperatura aumenta, a tensão de saída do terceiro ponto permanece baixa e o circuito RS485 está no estado de recepção.

IK, isso não está me enganando? Deixe-me analisar as características deste triodo (quem me disse para não estudar muito quando eu estava na escola?). A estrutura física do triodo consiste em duas junções PN. Suas características de tensão Ube são mostradas na figura abaixo. Sua tensão de ativação é de aproximadamente 0.7V, e as características de tensão de base e emissão são as mesmas de um diodo. Como pode ser visto na figura inferior direita, à medida que a temperatura aumenta, a curva característica de Ube se desloca para a direita como um todo, de modo que a queda de tensão de condução do triodo diminui, fazendo com que o pino RE, que controla o chip MAX485, esteja sempre em nível baixo, impedindo a transmissão de dados.

Agora que conheço o efeito da temperatura no triodo, vamos fazer algumas alterações. A partir da análise anterior, podemos concluir que a tensão na base do triodo é limitada a 0.5V, pois o resistor de pull-up de 5V (10K) e o resistor limitador de corrente de 1K dividem a tensão na base do triodo em 0.5V. Após alterar o resistor limitador de corrente R65 para 0R, a forma de onda é mostrada na figura abaixo. Observa-se que a tensão oscila entre 0V e 0.7V.

Após a troca para um resistor limitador de corrente de 0 Ω, continue aquecendo o circuito RS485. A forma de onda é mostrada na figura abaixo. Pode-se observar que não há mudanças significativas na forma de onda e a porta serial consegue enviar dados normalmente. No entanto, como a base do transistor força o pino de transmissão do ADuM1201 para 0.7 V, o que aumenta a corrente de saída do ADuM1201, isso terá um impacto significativo na vida útil do dispositivo em operação a longo prazo. Não é do meu feitio deixar de fazer essa alteração (principalmente porque temo que isso me cause problemas no futuro).

Para resolver completamente este problema (de uma vez por todas), pensei bastante (de mentira) e descobri que as características de temperatura do triodo levavam a uma redução na tensão de limiar da base em operação a altas temperaturas. Se apenas reduzir a resistência limitadora de corrente de saída do ADuM1201 diminuísse a vida útil do dispositivo e afetasse a qualidade do produto, troquei o triodo 9013 pelo transistor MOSFET GMS2302. Como o transistor MOSFET é um dispositivo controlado por tensão, ele não consome muita energia.

A forma de onda da tensão de porta do transistor MOS GMS2302 à temperatura ambiente é mostrada na figura abaixo. Pode-se observar que a faixa da forma de onda é de 0V a 5V.

A forma de onda da tensão de porta quando a temperatura do transistor MOSFET GMS2302 está em torno de 80°C é mostrada na figura abaixo. A forma de onda da tensão não se altera e a porta serial consegue transmitir dados normalmente.

Portanto, no projeto, preciso ter um espírito investigativo (buscando soluções em detalhes) para resolver completamente o problema. Este caso é uma experiência pessoal minha. Embora não seja grande, tem grande importância como referência. A conclusão a que chegamos é que pode nos guiar no processo de projeto de hardware futuro. Se for usado como um interruptor, o ideal é escolher transistores MOSFET e resistores limitadores de corrente adequados.

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