Podczas badania nie działającego lub kiepsko działającego układu inżynierowie często przeprowadzają różne symulacji i inne analizy, w których układ modelowany jest na podstawie schematu ideowego. A jeśli metody te nie pomagają w rozwiązaniu problemów nawet najlepszy inżynier elektronik może pozostać na polu walki sam, sfrustrowany i skonfundowany. Autor niniejszego artykułu, Ian Williams, czuł ten ból wielokrotnie sam. Aby ułatwić wyjście innym z tego ślepego zaułka w poniższym artykule przedstawia jedną, niezwykle istotną zasadę - utrzymuj czystość!
Co to oznacza w przypadku elektroniki? Cóż - niektóre materiały używane podczas składania obwodu drukowanego lub jego modyfikacji mogą mieć bardzo istotny wpływ na pracę urządzenia, jeśli pozostaną na płytce drukowanej po skończonej pracy. Jednym z najczęściej obecnych zanieczyszczeń na PCB jest topnik używany podczas lutowania elementów. Poniższe zdjęcie pokazuje jak wygląda płytka drukowana po montażu; widoczna jest nadmiarowa ilość topnika która pokryła druk.
Topnik jest używany podczas lutowania komponentów na PCB - pomaga on w rozprowadzaniu spoiwa etc. Niefortunnie jednak, jeśli nie jest on usunięty z powierzchni płytki drukowanej po lutowaniu może mieć poważny wpływ na właściwości izolacyjne PCB, co może mieć tragiczny wpływ na działanie układu.
Powyższy schemat ilustruje urządzenie, które wykorzystamy do pokazania efektów pozostałości topnika na PCB na działanie układu. Jest to zbalansowany mostek Wheatstona, pobudzany napięciem odniesienia 2,5 V, który symuluje mostek z sensorem o wysokiej impedancji. Wyjścia różnicowe mostka VIN+ oraz VIN- podłączone są do układu INA333 z wzmocnieniem ustawionym na 101 V/V. W idealnym przypadku VIN+ - VIN- = 0 V, gdyż mostek jest zbalansowany. Jednakże zanieczyszczenia wynikające z obecności topnika na płytce powodują pewien zauważalny dryft napięcia różnicowego mostka w funkcji czasu.
W przeprowadzonym eksperymencie próbkowaliśmy symultanicznie VIN- oraz VOUT przez godzinę w układach z różnym poziomem czyszczenia płytki drukowanej po lutowaniu:
* bez czyszczenia
* czyszczenie manualne i suszenie w powietrzu
* myjka ultradźwiękowa, suszenie w powietrzu i wygrzewanie układu
Jak widać na powyższym wykresie zanieczyszczenie topnikiem ma drastyczny wpływ na działanie układu i napięcie wyjściowe z naszego sensora. Płytki, które nie były czyszczone, albo były czyszczone manualnie nigdy nie dochodzą na oczekiwanego napięcia wyjściowego wynoszącego około Vref/2, nawet po godzinie pracy. Co więcej płytka bez czyszczenia wykazuje wzmożoną czułość na szumy. Po wyczyszczeniu tych płytek w myjce ultradźwiękowej i pozwoleniu na pełne wyschnięcie sensor działał w pełni poprawnie, a wyjście było ekstremalnie stabilne.
Obserwując napięcie wyjściowe z układu INA333 widzimy degradację parametrów układu przy niepoprawnym czyszczeniu. Płytka, która nie była w ogóle wyczyszczona wykazuje duży błąd DC, bardzo długi czas stabilizacji wyjścia oraz zwiększoną czułość na szumy. Płytka wyczyszczona manualnie wykazuje dziwne zachowanie i szum o bardzo niskiej częstotliwości. Udało się namierzyć źródło tego szumu - wynika ono z cyklu pracy wentylacji w pomieszczeniu, gdzie testowano układ. Zgodnie z założeniami płytka poprawnie wyczyszczona wykazuje dokładnie takie parametry jakich się oczekuje od tego układu.
Podsumowując można łatwo zauważyć, że niepoprawnie wyczyszczona płyta drukowana w poważny sposób wpływa na działanie układu. Trzeba pamiętać że poprawne czyszczenie płytki, najlepiej w myjce ultradźwiękowej lub podobnym urządzeniu. Po wysuszeniu płytki sprężonym powietrzem należy wygrzać ją aby usunąć pozostałości rozpuszczalników. Zazwyczaj w tym celu wygrzewa się płytkę drukowaną przez 10 minut w temperaturze 70°C.
Ta prosta porada "utrzymuj czystość" powinna wyraźnie pomóc oszczędzić czas spędzony przy uruchamianiu układów elektronicznych które pozornie nie działają.
Źródła:
http://e2e.ti.com/blogs_/b/precisiondesignshu...hive/2013/09/23/why-should-i-give-a-flux.aspx
Co to oznacza w przypadku elektroniki? Cóż - niektóre materiały używane podczas składania obwodu drukowanego lub jego modyfikacji mogą mieć bardzo istotny wpływ na pracę urządzenia, jeśli pozostaną na płytce drukowanej po skończonej pracy. Jednym z najczęściej obecnych zanieczyszczeń na PCB jest topnik używany podczas lutowania elementów. Poniższe zdjęcie pokazuje jak wygląda płytka drukowana po montażu; widoczna jest nadmiarowa ilość topnika która pokryła druk.
Topnik jest używany podczas lutowania komponentów na PCB - pomaga on w rozprowadzaniu spoiwa etc. Niefortunnie jednak, jeśli nie jest on usunięty z powierzchni płytki drukowanej po lutowaniu może mieć poważny wpływ na właściwości izolacyjne PCB, co może mieć tragiczny wpływ na działanie układu.
Powyższy schemat ilustruje urządzenie, które wykorzystamy do pokazania efektów pozostałości topnika na PCB na działanie układu. Jest to zbalansowany mostek Wheatstona, pobudzany napięciem odniesienia 2,5 V, który symuluje mostek z sensorem o wysokiej impedancji. Wyjścia różnicowe mostka VIN+ oraz VIN- podłączone są do układu INA333 z wzmocnieniem ustawionym na 101 V/V. W idealnym przypadku VIN+ - VIN- = 0 V, gdyż mostek jest zbalansowany. Jednakże zanieczyszczenia wynikające z obecności topnika na płytce powodują pewien zauważalny dryft napięcia różnicowego mostka w funkcji czasu.
W przeprowadzonym eksperymencie próbkowaliśmy symultanicznie VIN- oraz VOUT przez godzinę w układach z różnym poziomem czyszczenia płytki drukowanej po lutowaniu:
* bez czyszczenia
* czyszczenie manualne i suszenie w powietrzu
* myjka ultradźwiękowa, suszenie w powietrzu i wygrzewanie układu
Jak widać na powyższym wykresie zanieczyszczenie topnikiem ma drastyczny wpływ na działanie układu i napięcie wyjściowe z naszego sensora. Płytki, które nie były czyszczone, albo były czyszczone manualnie nigdy nie dochodzą na oczekiwanego napięcia wyjściowego wynoszącego około Vref/2, nawet po godzinie pracy. Co więcej płytka bez czyszczenia wykazuje wzmożoną czułość na szumy. Po wyczyszczeniu tych płytek w myjce ultradźwiękowej i pozwoleniu na pełne wyschnięcie sensor działał w pełni poprawnie, a wyjście było ekstremalnie stabilne.
Obserwując napięcie wyjściowe z układu INA333 widzimy degradację parametrów układu przy niepoprawnym czyszczeniu. Płytka, która nie była w ogóle wyczyszczona wykazuje duży błąd DC, bardzo długi czas stabilizacji wyjścia oraz zwiększoną czułość na szumy. Płytka wyczyszczona manualnie wykazuje dziwne zachowanie i szum o bardzo niskiej częstotliwości. Udało się namierzyć źródło tego szumu - wynika ono z cyklu pracy wentylacji w pomieszczeniu, gdzie testowano układ. Zgodnie z założeniami płytka poprawnie wyczyszczona wykazuje dokładnie takie parametry jakich się oczekuje od tego układu.
Podsumowując można łatwo zauważyć, że niepoprawnie wyczyszczona płyta drukowana w poważny sposób wpływa na działanie układu. Trzeba pamiętać że poprawne czyszczenie płytki, najlepiej w myjce ultradźwiękowej lub podobnym urządzeniu. Po wysuszeniu płytki sprężonym powietrzem należy wygrzać ją aby usunąć pozostałości rozpuszczalników. Zazwyczaj w tym celu wygrzewa się płytkę drukowaną przez 10 minut w temperaturze 70°C.
Ta prosta porada "utrzymuj czystość" powinna wyraźnie pomóc oszczędzić czas spędzony przy uruchamianiu układów elektronicznych które pozornie nie działają.
Źródła:
http://e2e.ti.com/blogs_/b/precisiondesignshu...hive/2013/09/23/why-should-i-give-a-flux.aspx
Fajne? Ranking DIY
