Trường hợp bí ẩn của dòng rò ngẫu nhiên

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Tôi đã biết giải pháp của câu hỏi gỡ lỗi mạch này (và nó không tầm thường), và tôi sẽ đăng nó sau một thời gian, để những người khác có thể đóng góp cho câu chuyện bí ẩn này! Tôi nghĩ rằng nó có thể có một số giá trị giáo dục cho các nhà thiết kế mạch!

Cách đây vài năm (~ 8, IIRC) Tôi tình cờ nhận được một ưu đãi đặc biệt rất thú vị tại một cửa hàng tổng hợp địa phương: một số thiết bị ánh sáng LED Osram DOT-IT rất đẹp (giá chỉ bằng một nửa).

Như bạn có thể thấy, chúng là những thiết bị nhỏ, chạy bằng ba pin AAA, có ba đèn LED màu trắng rất sáng. Toàn bộ điều được bật thông qua một công tắc mềm được kích hoạt bằng cách nhấn vòm trong suốt. Ở lần nhấn đầu tiên, ba đèn LED sẽ bật và ở mỗi lần nhấn tiếp theo, một trong số các đèn LED sẽ tắt. Vì vậy, bạn có thể có khả năng chọn lượng ánh sáng mà thiết bị sẽ tạo ra. Vỏ ngoài, bên cạnh vòm nhựa trong suốt, bằng nhôm được anot hóa rất mạnh, với nắp lưng là nhựa có nam châm mạnh, cho phép dán vật dụng vào tủ lạnh, cửa hàng thân xe hoặc bất kỳ bề mặt kim loại phù hợp nào bạn muốn.

Vì tại thời điểm đó, ánh sáng đèn LED rất đắt ở Ý và những thiết bị nhỏ như đắt tiền khủng khiếp hoặc hoàn toàn tào lao, tôi nghĩ rằng nên mua một tá trong số đó (lần đầu tiên tôi đã thử chỉ với một đơn vị, và tôi xác nhận nó tạo ra ánh sáng rất mạnh và có chất lượng rất cao). Tôi dự định sử dụng chúng làm đèn khẩn cấp ở mọi phòng trong nhà và trong xe của tôi.

Tất cả đều ổn cho đến khi một sự cố mất điện ngắn ngủi xảy ra sau khoảng 6 tháng. Với sự thất vọng to lớn của tôi, khoảng 10 trong số 12 thứ đã hết pin!

Tất nhiên, suy nghĩ đầu tiên của tôi là "công tắc mềm bị rò rỉ" và tôi đã chạy cho ampe kế của mình! Thực tế, tôi đã tìm thấy một vài đơn vị có dòng rò quá cao (~ 1 mA), nhưng những đơn vị khác có độ trung thực khá ~ 20 A. Tôi đã bối rối.

Tôi đã thay thế tất cả các pin trong những pin ít rò rỉ và quyết định thử lại lần nữa.

Sau một vài tháng, bất ngờ, họ lại thất bại! Tôi đo rò rỉ một lần nữa và nhận được kết quả khác nhau. Một số đơn vị đã thể hiện sự rò rỉ khủng khiếp ~ 1 mA, trong khi các đơn vị khác là "bình thường". Hơn nữa, tôi đã kiểm tra lại hai đơn vị ban đầu có độ rò rỉ cao và ... chúng không bị rò rỉ nữa !!!

Tôi đã chán nản và vì tôi không còn thời gian để lãng phí cho vấn đề đó nữa, tôi đã loại bỏ tất cả, bỏ chúng vào một hộp rác (sau tất cả, chúng có ba đèn LED trắng đẹp và đắt tiền, và tôi dự định cứu vãn họ) và quên chúng đi.

Tôi đã tìm thấy chúng một lần nữa cách đây vài tuần và trong cơn điên cuồng sắp xếp lại, tôi nghĩ sẽ tháo dỡ các thiết bị và trục vớt đèn LED. Vì vậy, tôi phát hiện ra rằng mạch bên trong là một PCB nhỏ bé chỉ giữ một công tắc nhất thời, đèn LED, chip điều khiển và nắp. PCB được hiển thị trong các bức ảnh dưới đây (vì tò mò tôi đã thử tìm một bảng dữ liệu cho chip trình điều khiển đó, nhưng không có may mắn).

Tôi đã thử nghiệm PCB một lần nữa, chỉ để cho vui, và tôi vẫn có hành vi rò rỉ thất thường mà tôi đã quan sát trước đó, nhưng trong quá trình cuối cùng tôi đã phát hiện ra thủ phạm.

Đoán xem nguyên nhân của sự rò rỉ ngẫu nhiên và thất thường đó là gì!

Tôi nghi ngờ điều gì đó sẽ xảy ra với nam châm mạnh (tôi sẽ không nghi ngờ gì, ngoại trừ đó phải là một câu trả lời thú vị hoặc bạn sẽ không đặt ra câu hỏi). Có lẽ có từ trường gây ra một dòng điện trong một vòng lặp ở đâu đó. Là rò rỉ cao hơn khi có nhiều khu vực giữa các dây kết nối với pin? Hoặc nó có thể là một dòng điện trong một số vòng lặp khác.

Dưới đây là tóm tắt các điều tra của tôi và phát hiện của tôi về trường hợp bí ẩn của dòng rò ngẫu nhiên.

Khi tôi bắt đầu tháo dỡ các đơn vị, tôi cũng tò mò và muốn nghiên cứu một nguyên nhân hợp lý cho hành vi kỳ quặc đó. Tôi đã không gặp may cho đến khi tôi gần như vô tình di chuyển nam châm gần một PCB được cấp nguồn. Ampe kế nhảy lên khoảng 2mA và ổn định ở giá trị thấp hơn một chút.

Lúc đầu, tôi nghĩ rằng đó chỉ là một tác động cơ học do việc xử lý PCB của tôi, nhưng sau nhiều lần kiểm tra tôi đã xác minh rằng có một mối tương quan rõ ràng giữa việc di chuyển nam châm gần PCB và có loại "chốt" đó.

Tuy nhiên, điều đó không chắc chắn vì nó phụ thuộc một cách không rõ ràng vào hướng nam châm và hướng chuyển động và cả tốc độ tôi di chuyển nam châm.

Tôi không thể đánh giá cơ chế thực sự, nhưng nguyên nhân đã rõ ràng. Sự tương tác của PCB (và rất có thể là chip điều khiển) với nam châm chuyển động.

Tôi cũng xác minh rằng việc chốt có thể xảy ra khi di chuyển một bộ phận lắp ráp gần một vật liệu sắt từ lớn, chẳng hạn như khi gắn thiết bị vào tủ lạnh. Nhưng hiện tượng trong trường hợp này ít lặp lại và thất thường hơn.

Các lựa chọn xuất hiện trong đầu tôi rõ ràng là hai:

• dòng điện cảm ứng được tạo ra bởi sự biến đổi của từ thông liên kết với một số vòng lặp
• Hiệu ứng Hall làm xáo trộn hành vi bình thường của một số thành phần bán dẫn bên trong chip trình điều khiển

Tôi không thể nói chắc chắn đó là thủ phạm thực sự giữa hai người đó. Tôi để lại quyết định cuối cùng cho các chuyên gia về EE.SE, những người hiểu biết nhiều hơn tôi về các chủ đề đó.

Tôi không thể chắc chắn, nhưng tôi nghi ngờ rằng bất cứ ai chịu trách nhiệm kiểm tra nguyên mẫu đều không thực hiện kiểm tra thích hợp khi có nam châm. Trong thực tế, nam châm không được tích hợp trong nắp sau của các thiết bị, nhưng được cung cấp dưới dạng một phần bổ sung trong gói. Bạn có tùy chọn dán nó vào nắp lưng vì một mặt của nam châm là chất kết dính.

Tôi hy vọng bạn thích trò trêu ghẹo tâm trí nhỏ bé này, được truyền cảm hứng mơ hồ cho tiểu thuyết của Sir Arthur Conan-Doyle.

Loại triệu chứng này có mùi của điện trở kéo xuống (hoặc pullup, tùy thuộc vào cấu trúc liên kết) trên cổng FET. Tất cả đều ổn nếu hệ thống khởi động mà không cần khởi động tạm thời kích hoạt FET. Nếu đó là thành công, tất cả đều tốt. Nếu không, hệ thống chốt vào một số trạng thái wierd quản lý để vẽ một số hiện tại.

Tôi nhận thấy đây là một bảng một mặt. Điều đó có nghĩa là các đạo trình thông qua lỗ chỉ được giữ bởi các thanh hàn được hàn ở một bên của bảng, chứ không phải bên trong lỗ mạ và ở cả hai mặt như trên bảng hai lớp. Sau khi đủ căng thẳng cơ học hoặc chu kỳ nhiệt, các khớp hàn như vậy có thể bị bong ra. Điều này có thể rất khó nhìn thấy, ngay cả với tiếng kêu của thợ kim hoàn. Cá nhân tôi đã nhìn thấy một bảng như vậy thất bại theo những cách dường như ngẫu nhiên, và kiểm tra trực quan đã không tiết lộ vấn đề, mặc dù tôi đang tìm kiếm các khớp hàn xấu. Phản xạ mỗi khớp và thêm hàn đã khắc phục vấn đề.

Một nguyên nhân khác cho các triệu chứng như vậy là nút được nhấn tất cả các thời gian. Tuy nhiên, tôi cho rằng đây không phải là trường hợp vì sau đó đèn sẽ không hoạt động ngay từ đầu. Đó là loại nút nhấn có cảm giác nhấp tích cực. Cách duy nhất vấn đề này có thể xảy ra trong trường hợp của bạn là nếu nút hoạt động đúng trong ba lần nhấp đầu tiên, sau đó bị kẹt với nhấp chuột tắt đèn. Không chắc là nhiều đơn vị sẽ hoạt động tốt trong ba lần nhấp, sau đó tất cả bị kẹt vào ngày thứ tư, vì vậy tôi không nghĩ đây là vấn đề.

Tôi có thể nghĩ về các tình huống trong đó một mạch được thiết kế tồi có thể rơi vào trạng thái ngoài ý muốn với nguồn điện bị chập và nảy khi pin được lắp đặt, có thể tùy thuộc vào việc nút đó có được nhấn hay không. Tuy nhiên, tất cả các kịch bản này sẽ khiến đơn vị rõ ràng không hoạt động ngay lập tức. Tôi giả sử rằng bạn đã kiểm tra từng đơn vị thông qua ít nhất một chu kỳ BẬT-TẮT trước khi tuyên bố nó đã sẵn sàng và dán nó lên tường hoặc bất cứ điều gì.