Емельянов Эдуард Владимирович (eddy_em) wrote,
Емельянов Эдуард Владимирович
eddy_em

Categories:

Стенд для тестирования термодатчиков

Вот и решил я помимо выкладывания фотографий в яндекс-диск (с копированием в FB и VK) написать более-менее подробный пост о том, чем я всю прошлую неделю с 8 утра до 11 вечера без выходных занимался.

Итак, помучившись с контроллером, который должен будет стоять на БТА (там постоянно что-то замыкало и испускало "волшебный дым", несколько элементов были припаяны повернутыми на 180°), решил, что быстрей будет сварганить здоровый мультиплексор на 48 каналов (все схемы и код здесь), чем сооружать гроздь из еще несуществующих (на тот момент только полторы платы было распаяно и как-то оно слишком медленно идет, вот что значит — "отдать на аутсорс") контроллеров.
Для начала на макетке поупражнялся с одним мультиплексором, чтобы убедиться, что мультиплексирование SDA и общая линия SCL на всех точно будет работать. На малом количестве датчиков работало. ОК, поехали дальше.
Ну и раз уж у меня лежит 5 метров фоторезиста, то решено было делать схему с его помощью. Сделал шаблон:

накатил фоторезист, засветил


и вытравил его в кальцинированной соде. Голубые участки на засвеченном фоторезисте внушали подозрение, так оно и было: в этих местах он плохо приклеился и после травления получилась вот такая гадость:

И черт бы с полигонами — их можно маркером подрихтовать, но вот это:

— полный треш! Как оказалось, снимать такой недоклеенный фоторезист очень удобно утюгом:

он просто прилипает к бумаге. Похоже, здесь нашла коса на камень: сочетание моего рукожопия и (видимо) просроченного фоторезиста дало свои плоды. ОК, сдираем фоторезист (механически — наждачкой) и накатываем по-новой. На сей раз получилось удачней:


внешне лишь небольшие косяки на полигонах и немного оборванных дорожек (как потом оказалось, все было намного печальней). Места с примятым фоторезистом, похоже, появились из-за перегрева, когда я его приутюживал. Но без тщательного утюжения эта зараза ни в какую не хотела липнуть! Купил намедни на али "на попробовать" у другого продавца метр фоторезиста. Авось, будет не таким Г.
Маркером выправил недостатки:


и закинул травить в хлорное железо. Но то ли лыжи не едут то ли ХЖ уже слишком старое, то ли я недотравил фоторезист (скорей, сочетание обоих факторов), но за час лежания в поддоне от кошачьего сортира кювете ничего не проихошло. Пришлось вынимать и дотравливать в соде. Такая длительная лежка в воде отразилась и на фоторезисте (который еще больше отклеился) и на маркере (черный "перманентный" маркер почти полностью смылся, синий же — тонкий — эту процедуру пережил намного лучше). В итоге получилась такая дичь:


которую пришлось промывать, подмазывать и подтравливать. Целый день убил на эту чертову плату!!! Хотя, если фоторезист нормальный, то весь процесс от силы час-полтора должен был бы занять.
Содрав фоторезист, получил вот такое чудо в решете:


и тебе перетравы, и недотравы, и все в одном флаконе! От мелких недотравов решил избавиться, подержав некоторое время плату в ХЖ. Это улучшило ситуацию, но как потом оказалось, окисленная ХЖ поверхность совершенно не лудится! Пришлось зачищать наждачкой. После лужения и сверления отверстий получилось вот такое чудо-юдо:

Даже глазом видно косяки вроде обрывов дорожек. Запаял переходные отверстия:


и стал прозванивать в поисках замыканий и обрывов. С переходными, кстати, опять прокосячил: надо было делать диаметр 0.6, а не 0.8: в 0.8 жила от витухи болтается (хотя, паяется вполне нормально). Дальше при помощи скальпеля я ликвидировал замыкания, а при помощи жилок от распущенного МГТФ — обрывы.
После пайки элементов получилось так:


И при первом же включении у меня со спецэффектами шарахнул один тантал. Погуглил — воначо! Оказывается, я неправильно их припаял!!! У всех нормальных кондеров маркируется минус, а у танталов — плюс. Ну и…
Ну, да ладно. После устранения всех косяков оно заработало (проверил мультиметром, что коммутация работает правильно). Дальше напаял первые несколько датчиков, чтобы проверить это дело в работе:

Работало это (к моему чрезмерному удивлению) без сбоев. Несмотря на (как это позже выяснилось) кривую скорость I2C в настройках STM32F042 (я сдуру решил, что он на 16МГц, как STM8, и пытался от этого отталкиваясь выставить скорость 200кГц, как оно работало — уму непостижимо!).
Дальше использовалась вот эта

дюралевая плита, взятая "напрокат" в мастерских. И начался долгий (длившийся целый день) процесс наклейки и параллельной распайки термодатчиков. Первый ряд:

Предстоит распаять и наклеить все это безобразие:

Наклеив второй ряд я вспомнил, что надо бы еще терморезисторы по углам и в центре наклеить, срочно доклеил и их:

В конце-концов это превратилось в какое-то змеиное логово:

Поверх было уложено немного дополнительной теплоизоляции из пупырчатой пленки (лежать-то в ящике все это добро будет именно на этом слое):

Сам ящик был сделан из листового утеплителя (благо, как раз жена поехала в Зеленчукскую и я заказал ей прикупить в строймагазине листового пенопласта или чего-нибудь вроде того). Из дома взял "жидкие гвозди" для склеивания стенок и силикон для герметизации швов (чтобы жидкий азот не проливался). Чтобы конструкция пока сохнет не развалилась, скрепил гвоздями и шурупами:

Как говорится, из говна и палок…
Два датчика, которые не влезли на рабочую сторону, приклеил с изнанки:

На свежий силикон налепил еще пупырчатой пленки (и термоизоляция, и изоляция от неполимеризовавшегося силикона, т.к. пихал я все внутрь "на живую"):

Кстати, эти "пупырчатости" весело взрывались, когда я наливал на них жидкий азот.
Уложил плиту с датчиками и прикрыл сверху еще пленкой:

Все это добро положил в картонную коробку и водрузил у себя на рабочем столе:

И понеслась рутина: вчера я так и не дал ума этой железяке. Датчики то отзывались, то вдруг замолкали. Сегодня с утра посмотрел на осциллографе фронты и увидел, что на SCL едва-едва пробиваются синхроимпульсы (и то, время от времени). Заменил подтяжку 11кОм на 4.7кОм. Не помогло. ОК, стал разбираться со скоростью (я уже писал выше, что изначально уж слишком переборщил). По даташиту выставил нормальные 100кГц и 10кГц. Однако, даже без нагрузки на 100кГц SCL выдавал вот такую гадость:

На 10кГц без нагрузки все было вполне чисто:

А вот с нагрузкой при подтяжке в 4.7кОм получилась такая гадость:

(хотя датчики откликались). На 100кГц была вообще жесть:

Зато SDA на 10кГц вполне чистый (не считая мелких импульсных помех):

Сменив подтяжку на 750 Ом и подшаманив с длительностями импульсов, получил наконец-то вполне приличный результат:

По даташиту длительности не давали той кошерной картинки, которую хотелось бы увидеть на осциллографе, а вот так все было ОК:

И наконец-то в ручном режиме все припаянные датчики я обнаружил:

Дальше водрузил на стол мультиметр для измерения сопротивления терморезисторов (и распечатал табличку, чтобы сразу прикидывать температуру) и начал вносить изменения в логгер (раньше-то он только по двум термодатчикам работал, а теперь ему предстояло вести лог на 98 позиций). К обеду логгер был готов и в тестовом режиме немного пописал мне статистику:

Дальше я залил литра три жидкого азота в коробчонку:

сверху водрузил миску и налил азота в нее тоже:

(для поддержания охлаждения, а главное — чтобы не допустить попадания воздуха внутрь, пока я не закрыл коробку; азот под давлением быстро вытеснил весь воздух, а особенно — водяной пар).
Закрыто:

В начале процесса коробка покрылась инеем, из нее снизу валил пар, а на дюралевой пластине стоял градиент аж в 3°C! Постепенно он стал уменьшаться, но я решил, что пора бы подкрепиться и пошел на обед.

После обеда градиент был уже меньше 2°C, я запустил процесс логгирования, периодически измеряя температуру терморезисторов и пописывая скрипт для обработки накопленных данных.
Вот он и скриптец (в предыдущей публикации я уже выкладывал его исходник):

Коробка высохла, и уже была чуть прохладной на ощупь.

И если начинал я с -30°C, то ближе к 19:00, когда я уходил на ужин, дюралина нагрелась до -2°C. Плоховато все же я ее термоизолировал. Особая проблема — ворох проводов, которые сами по себе — прекрасный теплопровод, и никуда от них не денешься, хоть я и засунул все по максимуму в коробку. Надо было еще и эту коробчонку снаружи замотать теплоизоляцией, но у меня, к сожалению, все закончилось.
Завтра буду смотреть, что там поднакопилось. Надеюсь, что дюралина выйдет в стабильный режим, градиент будет нулевым и наконец-то можно будет определить, какие из датчиков меньше всего врут. А по общим температурным трендам определить, можно ли ограничиться лишь аддитивной поправкой, или надо еще что-то выдумывать. Вот те датчики, у которых аддитивной поправки хватит, и будут наклеены на зеркало.
Tags: железяки, рукожопие, термодатчики, фото
Subscribe

promo eddy_em august 17, 2019 12:33 3
Buy for 10 tokens
Юра намедни напечатал корпус для хронометра. Для первого блина получилось неплохо: И еще немного фотографий:
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic
  • 4 comments