Wie erstelle ich Messpunkte auf einer Leiterplatte für die Diagnose?

Was ist der beste Weg, um einen Punkt auf einer Leiterplatte zu implementieren, an dem eine Spannung (z. B. der Ausgang eines Reglers) mit einem Multimeter gemessen werden kann, um die Baugruppe oder die Diagnose im Falle einer Fehlfunktion zu überprüfen (vorzugsweise bei Eagle)?

Dies ist eine häufige Aufgabe und sehr hilfreich bei der Überprüfung von Spannungen.

Ein Testpunkt ist eigentlich nur ein plattiertes Loch, vielleicht mit einer schönen Beschriftung. Eagle hat eine Bibliothek namens, testpaddie Löcher und Blöcke in allen Formen und Größen mit einem schönen schematischen Symbol enthält.

Wenn Sie Testpunkte platzieren, empfehlen wir Ihnen, sie in einem 0,1 "-globalen Raster anzuordnen. Wenn Sie also mehrere nahe beieinander haben, können Sie ein Veroboard mit angebrachten Pogo-Stiften verwenden, um eine einfache Testvorrichtung zu erstellen.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, einem Board Testbarkeitsfunktionen hinzuzufügen. Diese funktionieren in jedem CAD-Paket, das für Leiterplattenschemata und -grafiken entwickelt wurde.

1. Der erste Schritt besteht darin, ein schematisches Symbol zur Darstellung eines einpoligen Geräts zu definieren, das als Testpunkt bezeichnet wird.
2. Platzieren Sie eine Instanz des entworfenen Testpunktsymbols auf dem Schaltplan und stellen Sie dann eine Verbindung zu einem gewünschten Schaltungsknoten her. Sie können benannte Knotenverbindungen oder die schematischen Verbindungslinien verwenden. Wiederholen Sie diesen Vorgang für alle Knoten, die Zugriff auf die Testbarkeit benötigen.
3. Erstellen Sie aus dem Schaltplan eine Netzliste, in der die im Schaltplan festgelegten Testpunkte enthalten sind.
4. Entwerfen Sie ein Layoutsymbol, das eine einzelne Stiftkomponente ist, die Ihre Testpunktkomponente ist. Hier kann Abwechslung ins Spiel kommen.
5. (A) Verwenden Sie ein SMT-Pad als Testpunkt. Vorteil ist, dass sie nur auf einer Seite der Platine Platz beanspruchen.
6. (B) Verwenden Sie ein ThruHole-Pad mit einer geeigneten Plattierungsgröße. Ein Vorteil eines Durchgangsloch-Pads besteht darin, dass es einfacher ist, eine Multimeter-Sonde in Position zu stecken.
7. (C) Verwenden Sie ein größeres ThruHole-Pad mit einem Loch, das groß genug ist, um einen Greifer- oder Zielfernrohrsondenhaken aufzunehmen. Diese befinden sich in der Nähe des Platinenrandes, so dass eine einfache Verbindung hergestellt werden kann.
8. (D) Erstellen Sie einen Footprint für eine tatsächliche kommerzielle Testpunktkomponente, die auf der Platine montiert wird. Die Grundfläche kann je nach Art des ausgewählten Testpunkts SMT oder THMT sein. Der Hauptvorteil dieses Testpunkttyps besteht darin, dass eine Grabber-Sonde platziert werden kann und während des Messvorgangs in Verbindung bleibt. Der Nachteil ist der hinzugefügte Stücklisteninhalt und die zusätzlichen Komponentenkosten.
9. Fügen Sie beim Platzieren von Komponenten auf der Platine die Testpunktkomponente wie jede andere Komponente hinzu.
10. Wenn Sie die Netzliste in das Layout importieren, wird die Verbindung der Testpunkte per Referenzbezeichner an die gewünschten Schaltungsknoten angehängt.
11. Bewegen Sie den Testpunkt an die gewünschte Position und leiten Sie dann einfach eine Trace-Verbindung zur Zielkomponentenleitung.

SMT-PAD-Testpunkte

Bei Verwendung von SMT-Pads für die Oszilloskopprüfung kann es vorteilhaft sein, benachbarte GND-Pads in der Nähe zu platzieren, damit der Erdungsbezug des Oszilloskops so kurz wie möglich ist. Es sind GND-Kabel für Oszilloskopsonden erhältlich, die wie auf dem folgenden Bild aussehen und so hergestellt sind, dass sie flexibel sind, aber die Form behalten. Planen Sie die SMT-Pads entsprechend.

Durchgangsloch-Testpunkt-Idee

Verwendung der Testpunktkomponente

Manchmal kann es wünschenswert sein, eine spezielle Testpunktkomponente zu verwenden, die den direkten Anschluss einer Zielfernrohrsonde ermöglicht. Hierbei handelt es sich normalerweise um eine zweiteilige Baugruppe mit einem zentralen Sockelstift und einer separaten Erdungsklemme mit drei oder vier Beinen.

Dies ist aus Sicht der "Hobbyelektronik".

Die Anzahl der Hände ist begrenzt, und das Debuggen von Dingen erfordert häufig das Herumspielen und Drücken von Knöpfen, während Sie die Sonden halten. Einige Minuten später halten Sie die Multimeter-Sonden zwischen den Zähnen. Das ist nicht gut.

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Nun, diese sind abtrennbar, was bedeutet, dass Sie eine hochtechnologische Präzisions-Elektronikingenieur-Drahtschere benötigen, um sie zu schneiden:

Jetzt setzen Sie überzogene Durchkontaktierungen auf Ihre Leiterplatte, um sie als Testpunkte zu verwenden. Ihr PCB-Design-Tool sollte eine Testpunkt-Grundfläche haben. Andernfalls verwenden Sie die Grundfläche für einen 0,1-Zoll-Steckverbinder mit 1 oder 2 Stiften.

Offensichtlich müssen Sie nur Knoten testen, bei denen Sie KEINE Testpunkte hinzugefügt haben, aber diese 0,1-Zoll-Header lassen sich sehr gut mit einigen SMD-Pads wie Widerständen verlöten, wenn Sie vorsichtig sind. Vergessen Sie dies bei einem TQFP200.

Wie auch immer, besorgen Sie sich diese "Arduino-Signalkabel" (oft als "Dupont" -Kabel bezeichnet), die mit Ihren Steckerstiften zusammenpassen.

Gut! Versuchen Sie, sie lang genug zu bekommen, schneiden Sie ein weibliches Ende ab, fügen Sie stattdessen eine Banane hinzu und stecken Sie sie in Ihr Multimeter. Das wird deine Hände befreien!

Dies ist praktisch, wenn Sie den Code gleichzeitig testen und optimieren müssen.

Bei schnelleren Signalen (z. B. bei Verwendung Ihres Oszilloskops) funktioniert dies nicht besonders gut. Glücklicherweise rastet eine Oszilloskopsonde ziemlich gut in den 0,1-Zoll-Headern ein.

Für schnellere Signale ist ein 2-poliger 0,1 "-Header mit Masse, ein 50-Ohm-SMD-MELF-Widerstand und ein bisschen Koax am Ende ganz nett. Es ist nicht für GHz ausgelegt, aber bei Arduino-Geschwindigkeiten ... es wird funktionieren. .

Es ist auch üblich, Null-Ohm-Widerstände oder einen 2-poligen 100-Thou-Header mit einem Jumper auf allen Stromschienen hinzuzufügen. Auf diese Weise können Sie den Strom eines bestimmten Geräts oder Subsystems messen. Oder kennzeichnen Sie den vorgeschalteten Stromrichter.

Inline-Widerstände auf gemeinsam genutzten Bussen können auch bei der Fehlersuche hilfreich sein, da Sie Geräte vom Bus abziehen können.

Wenn Krokodilklemmen, Zielfernrohrsonden oder Greifer verwendet werden und es sich um eine handgelötete Baugruppe handelt:

Verwenden Sie für jeden Punkt zwei Löcher im Abstand von 100 Tausendstel, machen Sie Schleifen aus all Ihren Drahtabschnitten und löten Sie sie ein. Versuchen Sie, eine runde Biegung vorzunehmen, z. Legen Sie die Komponentenseite auf einen hitzebeständigen Gegenstand.

Erstellen Sie für HF-, Low-Level-Audio- oder schnelle digitale (TTL und höher) Testpunkte einen Erdungstestpunkt SEHR IN DER NÄHE, damit Sie ein Oszilloskop anschließen können, ohne mehr Erdungsstörungen als Signale zu erfassen.