В частности, это очень простая схема последовательного порта RS485. Конкретная схема показана на рисунке ниже. После использования этой схемы отпадает необходимость в использовании отдельных сигналов для управления разделением времени отправки и приема микросхемы 485 (разве это не очень удобно, я тоже так думаю?).

Проблема в том, что появилась эта схема. Когда мы проводили эксперимент в условиях 55 градусов, никаких проблем не возникало. Мы должны были отправлять и получать данные, но когда мы добрались до места пользователя, после некоторого времени работы система зависла, и ничего не произошло. После моего осмотра на месте (проверки), знаете, где находится пользователь? Он расположен рядом с двигателем, который сильно нагревается (чёрт возьми, забудьте об этом, клиент — бог). Я лично измерил температуру окружающей среды, и она была выше 48 градусов. Чтобы предотвратить попадание пыли, моя плата и основной блок управления, который сильно нагревается, были помещены в коробку без вентилятора. Это привело к тому, что температура внутри коробки достигла более 70 градусов (вы что, собираетесь устраивать барбекю?). Невозможно сказать, какие условия установки неудобны для измерений. Я тоже был в отчаянии, и тогда мне пришла в голову идея, и я спросил у специалиста по встроенному программному обеспечению, стоящего позади меня: «Может быть, что-то не так с вашей конфигурацией программного обеспечения? ARM снижает частоту, когда слишком сильно нагревается». Возможно, вы неправильно его настроили, что вызвало проблемы с отправкой и получением (потому что я пока не знаю, в чём проблема). Затем парень обиженно сказал: «Ничего особенного. Я чуть не пролистал инструкцию и не заметил этого». Сначала я выразил ему глубокое сочувствие, а затем сказал: «Брат, я вернусь и помогу тебе разобраться, что пошло не так».

Вернувшись в компанию, я сильно продул ARM термофеном, но ничего не произошло. Молодец, потенциометр не удалось стряхнуть. Я продул остальную часть схемы шаг за шагом. Когда я продул триод (Q4 на картинке), данных не было получено. Казалось, проблема в триоде, но неудачи случаются не поодиночке. После того, как я перестал его продувать, данных не было, когда температура упала. Может быть, он сгорел? Если присмотреться, можно увидеть, что резистор сгорел (Черт, на пути к совершенству в аппаратной части не бывает гладких дорог). После пайки резистора уменьшите поток воздуха, увеличьте нагрев и продолжайте продувать. Если что-то не так, зафиксируйте мишень и измерьте форму сигнала.

Измерьте значения в точках 1, 2 и 3, отмеченных на рисунке выше, соответственно. В схеме используется токоограничивающий резистор 1 кОм, а триод — 9013. Сначала измерьте сигналы в трех контрольных точках при комнатной температуре. Первый сигнал — это сигнал с выходного вывода микросхемы изоляции ADuM1201. Сигнал показан на рисунке ниже. Амплитуда выходного напряжения составляет 5 В (не обращайте внимания на изображение на заднем плане).

Вторая точка на графике — это управляющее напряжение базы триода 9013. График показан на рисунке ниже. Пиковое значение выходного напряжения составляет около 700 мВ, а диапазон колебаний — около 200 мВ. То есть, когда уровень равен 0.7 В, триод включен, а когда уровень равен 0.5 В, триод выключен.

Третья точка на графике представляет собой напряжение на коллекторном электроде триодной лампы 9013. График показан на рисунке ниже, амплитуда выходного напряжения составляет около 5 В.

Затем я, как настоящий эксперт по сушке волос, подул на него рукой. Я некоторое время дул на него, а затем измерял форму сигнала другой рукой. К счастью, утюг не вызвал мозолей (иначе это считалось бы производственной травмой). Я повторно измерил три вышеуказанные точки. Форма сигнала в первой точке показана на рисунке ниже. Форма сигнала практически такая же, как и до нагрева, поэтому нагрев не изменит характеристики выходного напряжения микросхемы изоляции ADuM1201.

Затем продолжаем измерение во второй точке. Когда температура продолжает повышаться примерно до 55 градусов, форма сигнала во второй точке становится такой, как показано на рисунке ниже. Диапазон колебаний напряжения становится меньше примерно 100 мВ, то есть высокий уровень снижается до 0.6 В, но низкий уровень остается около 0.5 В. По мере дальнейшего повышения температуры, когда температура достигает 65 градусов, напряжение во второй точке в основном остается на уровне 0.5 В, и транзистор остается включенным, поэтому RS485 не может передавать данные.

Итак, третья точка подключена. Когда температура повышается примерно до 55 градусов, форма сигнала третьей точки показана на рисунке ниже. По мере повышения температуры выходное напряжение третьей точки остается низким, и схема RS485 переходит в состояние приема.

ИК, разве это не обман? Позвольте мне взглянуть на характеристики этого триода (кто-то просил меня не усердно учиться в школе?). Физическая структура триода — это два PN-перехода. Его характеристики напряжения Ube показаны на рисунке ниже. Напряжение включения составляет около 0.7 В, а характеристики напряжения базы и эмиссии такие же, как у диода. Как видно из рисунка в правом нижнем углу, с повышением температуры характеристическая кривая Ube в целом сдвигается вправо, поэтому падение напряжения проводимости триода уменьшается, в результате чего вывод RE, управляющий микросхемой MAX485, всегда находится на низком уровне, и данные не могут быть переданы.

Теперь, когда я знаю влияние температуры на триод, давайте изменим его. Из приведенного выше анализа мы можем заключить, что напряжение на базе триода в конечном итоге ограничивается до 0.5 В, поскольку подтягивающий резистор 10 кОм на 5 В и токоограничивающий резистор 1 кОм делят напряжение на базе триода на 0.5 В. После замены токоограничивающего резистора R65 на 0 Ом форма сигнала показана на рисунке ниже. Видно, что напряжение колеблется между 0 В и 0.7 В.

После замены токоограничивающего резистора на 0 Ом, продолжаем нагревать схему RS485. Форма сигнала показана на рисунке ниже. Видно, что существенных изменений в форме сигнала нет, и последовательный порт может нормально передавать данные. Однако, поскольку база транзистора понижает напряжение на выводе передачи ADuM1201 до 0.7 В, что увеличивает выходной ток ADuM1201, это серьезно повлияет на срок службы устройства при длительной эксплуатации. Я не склонен не менять это тщательно (главным образом, потому что боюсь, что это создаст мне проблемы в будущем).

Чтобы окончательно решить эту проблему, я долго (или, скорее, обманчиво) размышлял и обнаружил, что температурные характеристики триода приводят к снижению порогового напряжения базы при работе при высоких температурах. Если бы только уменьшение сопротивления ограничения выходного тока ADuM1201 сократило срок службы устройства и повлияло на качество продукции, я бы теперь заменил триод 9013 на МОП-транзистор GMS2302. Поскольку МОП-транзистор является управляемым напряжением устройством, он потребляет не слишком много энергии.

На рисунке ниже показана форма сигнала напряжения затвора МОП-транзистора GMS2302 при комнатной температуре. Видно, что диапазон значений сигнала составляет от 0 В до 5 В.

На рисунке ниже показана форма сигнала напряжения на затворе при температуре МОП-транзистора GMS2302 около 80 градусов. Форма сигнала напряжения не изменяется, и последовательный порт может нормально передавать данные.

Поэтому при проектировании мне приходится проявлять исследовательский дух (заглядывать в дебри), чтобы полностью решить проблему. Этот случай я испытал лично. Хотя он и не очень масштабный, он имеет большое значение. Сделанный вывод заключается в том, что он может служить ориентиром в будущем процессе проектирования аппаратного обеспечения. Если он используется в качестве переключателя, лучше всего выбрать МОП-транзисторы и разумно подобрать токоограничивающие резисторы.

Отказ от ответственности: Данная статья воспроизведена из журнала "Hardware Siege Lion". Эта статья отражает только личное мнение автора и не представляет точку зрения компании Sacco Micro и отрасли в целом. Она предназначена только для перепечатки и распространения и способствует защите прав интеллектуальной собственности. Пожалуйста, указывайте первоисточник и автора при перепечатке. В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации.

Номер телефона компании: +86-0755-83044319
Факс: +86-0755-83975897
Почта: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Менеджер Ли

QQ: 332496225 Менеджер Цю

Адрес: Комната 809, корпус C, технологический корпус Чжаньтао, проспект Миньчжи, 1079, новый район Лунхуа, Шэньчжэнь.