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用超声波或高周波进行包装,MCU可能会死机,怎么办?

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本帖最后由 datouyuan 于 2011-1-10 22:35 编辑

我有个产品最近生产了7k,在进行包装后有部分产品发生了故障。客户说他们的包装方式叫超声波,我看了客户寄来的样品,感觉应该叫高周波吸塑包装泡罩与纸板热合切边)。



功能很简单,电池供电,用一个按键控制led按某种特定的方式工作。当所有led不亮并且没按键时,mcu进入sleep状态。



原理图见下图,我用的是台系的仿PIC12C508MCU5819的作用是保证产品在受到撞击时还能保持原先的状态。LED都是通过mosfet驱动,从电池正极获取能量的(即LED回路的正极均接到了5819P极上)。所有未使用的IO口,都设置为低电平输出。


在这个应用中,电池容量很小,不能使用WDT,假如30uA的静态电流,可能在仓库中存放不到1年就完全没电了。


故障现象有3种:

1:亮灯没死机,继续按键,能正常切换状态。这就相当于按下了按键,我想可以通过延长按键消抖时间(原先的是32mS,打算延长到120mS)能够解决。

2:亮灯并死机,继续按键,不能正常切换状态。

3:不亮灯并死机,继续按键,不能正常切换状态。

后面2种故障机,取下电池,按一下键,再装回电池后能正常工作。


我猜测是高周波的能量使MCU的电源端电压大于9V,使MCU死机的。我试了下,用9V直流电源接到MCU上,MCU会损坏。假如没有5819,应该就不会有问题了。不知道我这样的分析对不对?

假如上面的分析是对的,倒是有一些解决办法。可我这没有高周波机,测试很不方便。我也请客户帮我测试,客户反映,因为概率很低,小批量很难测试出结果。

请有过类似经验的大侠帮我解答,非常谢谢!!!


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沙发
hotpower| | 2011-1-10 23:35 | 只看该作者
哈哈,跑俺的群里来讨论了~~~

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板凳
chunyang| | 2011-1-11 00:03 | 只看该作者
估计是感应电使IO发生了闩扣效应,可以在长走线的靠近MCU的近端对地加小电容进行吸收,同时加强电源去耦,1N5819在此无意义。

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地板
datouyuan|  楼主 | 2011-1-11 00:58 | 只看该作者
春阳大哥也会考虑错误。:P
1N5819的作用是保证产品在受到撞击时还能保持原先的状态。
LED上的电流有几十mA,而mcu非sleep时电流只有100多uA。1N5819就是起隔离这2个电流的作用。假如电池受到撞击断电了100mS,电容上的电还能使mcu继续工作,尽管LED不亮了100mS,可人们关注的是状态有没有发生变化。

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5
chunyang| | 2011-1-11 01:05 | 只看该作者
从你的图中无法看出,这个应该用工艺设计来保证。

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6
datouyuan|  楼主 | 2011-1-11 01:26 | 只看该作者
这电路经过实际使用效果是很好的。
假如1N5819短接的话,经过撞击,电路会回到初始状态。
有这个1N5819的话,你可以任意敲打、撞击,它是什么状态,就一直保持什么状态,只有你按键才会切换状态。

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7
chunyang| | 2011-1-11 01:49 | 只看该作者
那你的电路中必须标明相关电气连接,而发生断电说明你的工艺设计存在不良或者过于节约成本所致,上振动测试台即可定量测试。

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8
datouyuan|  楼主 | 2011-1-11 11:50 | 只看该作者
工艺设计是客户的事情,要他们改进是比较麻烦的。

我只能从电路和程序上进行处理。

我猜想由于振动可能会造成系统短暂断电,我只要保证mcu能在断电后能继续工作300mS(或更长,这只需要稍微增加电容就可解决)。

假如没有1n5819的话,电容容量要增加300多倍,这不管从成本和体积上客户都接受不了。

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9
datouyuan|  楼主 | 2011-1-11 17:37 | 只看该作者
今天我要客户把1N5819短接了,再去包装,竟然还是出现问题,搞得我都不好分析了。

去除二极管后,mcu除4脚外,所有引脚对地阻抗只有几十欧姆,大功率干扰应该不会对电路造成多大干扰啊。

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10
idterminator| | 2011-1-11 19:41 | 只看该作者
应该是高周波机辐射的电池波对系统产生了影响,可以先验证一下,最简单的方法,找只封闭严密的金属饭盒,有带金属内胆的更好,把产品放一批进去,封闭好,然后用客户那个包装机包装,结果就出来了。

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11
ksgaode| | 2011-1-14 23:06 | 只看该作者
大家好!专门注册了个号进来回答这个问题,我是专业做高周波设备的。
这个问题在我们平常销售给客户的时候也有遇到。如果说你的产品在做高周波熔接包装这道工序前测试是正常的,而做了高周波熔接包装后会出现问题,那么肯定是高周波影响到了你的产品。
要解决这个问题有两个方法:其一,改变设备,不采用高周波设备的方式包装,而直接用热压机做吸塑包装,由于没有高周波干扰,问题即可解决;其二,如果你不想更改设备,采用高周波熔接机生产也可以,那就是在模具上加装屏蔽装置,需要联系专业厂家,模具加装屏蔽装置后大部分产品均可达到100%良品,也有少数产品有万分之一、二的不良。
希望我的回答能给你带来一些参考。
另外可以访问我们公司网站www.goodmachine.cc

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12
谈的元| | 2011-1-15 15:44 | 只看该作者
没5819,断电100MS,电容也能给MCU供电,是不是?

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13
李冬发| | 2011-1-16 16:25 | 只看该作者
这个1N5819是必须的!

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14
datouyuan|  楼主 | 2011-1-17 13:58 | 只看该作者
非常谢谢11楼ksgaode的回复。客户这次是改变包装方式了。

可我有很多类似的产品,我还是想从产品设计的角度解决。

还是要从干扰的原理入手。

非常希望请有类似经验的人谈谈。

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15
cubasa| | 2011-1-17 16:09 | 只看该作者
“我试了下,用9V直流电源接到MCU上,MCU会损坏”
如果有单片机法庭,您将被判一级谋杀罪。您尝试给5V供电的器件通9V,更何况您的原理图上供电是3V。数据手册上第N页第M条规定:使用时不得超过器件极限工作电压。一条单片机命无辜被您断送。

呵呵,不过挺有意思的。特别是那个二极管,难道断电瞬间会产生反向电压?
我自己分析是产生超声波的设备会产生电磁干扰(比如在继电器触点闭合或断开瞬间),然而您的单片机没有狗,所以乱跑了,或者干脆死机了。但干扰不可能导致您系统电压升高1V以上的。您也看到了,故障的产品只要断下电,再上电(相当于复位一下)就OK了。芯片没有坏。
解决办法还是最好像11楼说的,给模具加屏蔽。但如果您的产品使用环境也有比较强的电磁干扰,您还是要在自己的产品上下点功夫了。

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16
datouyuan|  楼主 | 2011-1-17 21:29 | 只看该作者
本帖最后由 datouyuan 于 2011-1-17 21:40 编辑

我的这个产品很简单,单片机不管怎么乱跑,RAM的数据完全错误,mcu都能返回正常运行。所以应该不是跑飞了,而是死机。

我用大功率对讲机试过,会使mcu上的电压会升高2V以上(当然没二极管的话,就不会有影响),但不会死机。

我就是想在产品设计上下点功夫,希望大家帮帮忙。

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mohanwei| | 2011-1-17 22:32 | 只看该作者
这个不是实际产品吧,看那么多带问号的元件……
没看到PCB不好说,如果电源环路面积太大,出现这种问题一点都不奇怪,尤其是这种低功耗的回路。解决方法是靠近MCU电源管脚对地放一个合适电压的TVS钳位。

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18
mohanwei| | 2011-1-17 22:33 | 只看该作者
5819去掉,在这里毫无意义,只会降低本来就低的电源电压。

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datouyuan|  楼主 | 2011-1-18 11:50 | 只看该作者
是实际产品,电路很简单,我画的是示意图。

pcb是大约20*30mm的半圆,电源环路的面积在设计时已经注意了,很小,并且IC附件有2个电容。

假如5819去掉,靠近MCU电源管脚对地放一个合适电压的TVS钳位这办法没必要,因为电池就可以钳位了。

5819的作用是防撞击,并且实际证明是有效的,不是毫无意义。

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mohanwei| | 2011-1-18 15:50 | 只看该作者
仔细看了一遍帖子……你这种解决问题的思路和态度都有问题,“简单的问题”搞不定就意味着这个问题不简单或者你忽略了一些细节,现在再选择性的随便搞个图让别人猜……

曾经帮别人看一个keil C51串口的代码,他已经折腾了几天快崩溃了,最后发代码过来让我看看,一会就找到原因了:
......
if(ch=='\r');
     break;
......
这个片段估计他反复看过不下一百遍了:lol

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