板上的 LED - 优点和缺点?

电器工程 引领 木板
2022-01-30 21:21:58

好的 - 我倾向于设计高价值低容量板,所以我对此的看法是有偏见的。我喜欢在我的电路板周围撒上很多 LED。板上的每个电源电压都有一个(红色)LED。多个软件驱动的 LED,显示不同的执行路径。通信端口、CAN、USART、USB 等上的 LED,因此我可以看到它们何时处于活动状态。

优点

  • 我一眼就可以看出板子是否运行正常。
  • 与现场服务工程师一样。

缺点

  • 他们在大批量生产中花钱。
  • 他们占用了董事会空间。
  • 也可能存在功率限制。

还存在哪些其他考虑?

4个回答

缺点

  • LED 可能会让人分心或完全烦人,尤其是在亮度过高的情况下(现代 I_f = 20 mA LED 在实际使用该电流驱动时,尤其是在蓝色时,会发出令人眼花缭乱的亮光,因为我们看得太近了)
  • 信息过载:如果LED太多,你怎么能看到,而不搜索丝印或手册,这意味着什么。如果您不知道要读取哪个 LED,那么使用易于读取的 LED 有什么好处?
    • 我会采用类似的方法:如果您的 LED 数量超过您在一周未在电路板上工作后在心理上无法理解它们的含义,那么更多 LED 的回报会递减——如果您需要查阅您的设计文档以了解哪个LED是什么意思,一个简单的测试点+万用表可能不会差多少
    • 如果您的电路板状态很复杂(即有很多位 - LED 开/关 - 状态),并且可能在操作期间相关,而不仅仅是在原型测试期间,那么电路板管理 IC 可能是明智的,即带有 ADC 的微控制器通道、GPIO(不仅用于感应,还用于执行诸如重置、控制风扇、蜂鸣器之类的操作)和串行端口。甚至可能使用 OLED 显示器或其他东西。通常,这些相同的微控制器充当电源定序器、温度监控器和看门狗的角色。
      对我来说,这听起来像是更多的开发工作,但话说回来,你听起来好像每年要做不止一个电路板,所以也许将一个简单的固件放在一起完成你需要的工作是明智的,然后在每个电路板上都使用相同的微控制器板,无论多么简单(个人建议:选择具有 USB 的微控制器;您使用笔记本电脑的现场工程师(因此:您很可能会喜欢它)。
      选项范围从用于您自己的最小固件的几行 C 到使用用于 Chromebook 的嵌入式控制器固件我不会在微控制器上过分便宜,并且避免使用 8 种苦味——例如,便宜的 STM32 ARM 就可以了,而且如果你根本不关心亚微秒内的延迟,它确实有更好的开发工作流程.
  • 除了功率限制,例如驱动数字逻辑,总功率使用
  • 潜在的:假设您有一些参考电压轨或其他低电流电源轨(例如,低速运算放大器以 < 0.1 mA 的平均值驱动弱负载)。您可能需要重新设计电源以适应更高的 LED 负载,或添加复杂的(因此是新的故障源)缓冲方式(例如 NPN、数字门)来驱动 LED。

优点

  • 外观:一块有 50 个绿色 LED 的电路板在上电后按顺序依次点亮,一定会给您的客户留下深刻印象
  • 人类可观察性:当然,即使有很多令人困惑的东西,拥有 LED 仍然是最坏的情况,就像没有 LED 一样好。
  • 机器可观察性:另一个 LED,简单地用胶带固定在感兴趣的 LED 上,在恒定电流源上,可提供出色的示波器/ADC 输入
  • 更多可观察性:OpenCV 相对容易。将二维码添加到板的两个或三个角,在相机图片中扫描,使用结果来消除图像的倾斜,然后在家工作时使用固定蒙版懒洋洋地监控实验室中的板。

除了已经说过的:

优点:

  • 与显示器、串行调试接口等相比,相对便宜且易于实现。您不需要任何更深入的软件或电子知识来设计 LED,只需一点欧姆定律。

  • 高可用性和市场上大量的第二来源。如果您最喜欢的 LED 公司不能及时交货,很容易找到替代方案。

缺点:

  • 大约 8% 的男性和 0.5% 的女性是“色盲”,这通常表现为区分红色和绿色的问题。这也恰好是两种最常见的 LED 颜色。

    如果您在同一个位置(RGB 等)使用不同的颜色来指示不同的产品状态,这可能会特别成问题。如果您通过电话询问客户他们看到的是什么颜色,那么您很可能会得到错误的答案,特别是如果产品是为传统上男性主导的行业(例如电子产品)设计的。

  • 光污染。在带有红外传感器、光电耦合器等的产品中,LED 灯可能会导致“光学噪声”。

  • 组装过程中的极性问题。根据经验,具有极性的组件最终会在组装过程中反向安装。有人错误地加载了拾取和放置或误解了组件放置图等。根据我的经验,这是一个相当常见的质量问题,特别是在涉及 LED 和钽帽时。归根结底,这是一个生产质量问题,但可以选择不选择具有极性的组件的设计人员可以减少可能出错的事情的数量。

  • 敏感元件。LED 是 SMD 组装过程中最敏感的部件之一,在组装过程中可能无法在烤箱中多次存活。特别是如果你选择了一些便宜的品牌。

  • MCU 拉电流/灌电流预算。通常最好直接从 MCU 引脚驱动 LED,因为这样可以避免外部电路和复杂性。大多数设计都希望考虑到各个引脚的源/汇能力,但通常会忘记整个芯片的总源/汇能力。

    想象一下,您有许多不同的 LED 来指示产品中的各种状态,然后在某些情况下突然出现无法解释的 MCU 闩锁或复位。您首先会怀疑是“状态 x”中的应用程序问题,因为该错误仅在该状态的 LED 亮起时发生。这会让您在完全错误的方向上进行故障排除,因为实际问题不是您的应用程序逻辑而是 LED 本身。

优点 + 缺点:

  • 脉宽调制特性。如果将 LED 连接到 PWM、串行总线或类似设备,人眼会太慢而无法捕捉到闪烁 - LED 可能会一直亮着。这实现了不同 LED 之间的节能、多路复用和颜色混合等各种技巧。

    但这也使得难以区分例如串行总线的高空闲模式和操作模式。充其量你最终会得到“它有多亮”,这是非常主观的,而不是你想在故障排除期间通过电话问你的客户。“嗯……好亮啊!”

过多的指标会导致用户方面的混乱:

指标太多

图片链接

您板上的指标似乎非常多,仅对维护工程师有用。我不知道您的电路板的架构是什么,但如果出现问题,最好使用软件检查或硬件测试循环进行维护:

测试循环

图片链接

只是一些“个人头脑风暴”:

优点(见评论 DarrenW):

  • 技术人员或其他设计工程师不必连接 JTAG 或使用示波器探头(因为 LED)而节省的时间加起来。

缺点

  • 更长的设计时间:虽然添加 LED 相当容易,但它需要时间。
  • 降低功率:您已经提到过,但可能您的意思是 LED 本身使用的(微)安培从总数中扣除。然而,同样通过使用 LED,电流会从原始路径减少(除非使用晶体管),因此它也会影响 LED“周围”区域的电流。
  • 添加/更改 GND 返回路径:由于每个 LED 都有一个返回路径,可能会影响例如模拟(部分)PCB 板。
  • CPU 引脚使用情况:使用软件控制的 LED 时,需要一个引脚或多路复用器输出。
  • 电路板空间:您已经提到过,但也要考虑每个 LED 旁边的描述文本。