最近跟進了一個項目,出了許多奇葩的問題,在吃過好多次虧之后終于發現問題的根源——電位器。
電位器上總會有一個接觸劃片,用來改變電阻的阻值。最簡單的電位器結構就如圖1-1所示,電位器有三個引腳A、B、C,AC腳的阻值是固定的,滑動劃片P,可以改變BC和BA的阻值,這就是電位器的基本結構。當然,也有一些特殊的,復雜一點的電位器,如圖1-2所示,這種是精密的多圈電位器,通過齒輪傳動改變劃片的位置,只是把移動的位置變得更加準確,但基本原理還是通過劃片來改變電阻的阻值。
圖1-1
圖1-2
那么問題來了,既然是劃片移動改變阻值,最容易出故障的地方就是劃片了,用久了或者受到震動等因素,劃片很容易就會接觸不良。在這個項目里,共有5個電位器,我在調試時就遇到了一個見鬼的問題,當時我把所以參數都調好了,就去廁所放松放松~然后回來同事就說參數不對。當時我就斬釘截鐵地告訴他不可能,結果呢打臉啊,這參數真不對,我整個人都蒙完了,感覺蹲了個廁所,全世界都不對勁了。我一直以為是我哪里出了問題,記憶錯亂了吧,這件事就放一邊了。直到產品到了客戶手上,不穩定因素出現了,產品無規則地出現罷工現象,返回維修時,碰到電位器的時候,終于發現了這個問題。
總結得出:
一:在研發過程可以使用電位器,但是產品定型批量生產時盡可能地取消電位器。
二:使用高品質的電位器。
三:在使用電位器時進行失效分析。
這里對第三點進行說明,什么是失效分析?就是分析電位器出現故障后會出現什么樣的現象,并在設計時避免它。比如圖2-1所示,假如要在Vout得到23V的電壓輸出,a、b圖都能夠滿足條件,但是a圖有個弊端,這個電位器的調節范圍是05V,如果調節電位器不合理時會出現超出后級電路所需的2~3V,從而可能導致后級電路燒毀。而b圖則不存在這個問題。
圖2-1這兩個圖還存在一個共同的弊端,那就是當劃片出現接觸不良時,Vout相當于高阻態,后級電路得到一個未知數,引起未知的現象。這時候把電路改為圖2-2,當劃片斷開時時,Vout會輸出2V,這時,電位器失效后的情況都掌握在我們手中,還怕它會亂來嗎?
圖2-2
以上是電路結構上的用法,當選擇具體的電位器時還需要考慮它的參數,比如標稱值、額定功率、分辨率、噪聲、溫度系數等。參數的考慮需要按使用環境的實際情況而考慮,特別是在額定功率上,使用時注意流過電位器的電流,不能超出額定功率,在高溫場合則要考慮溫度系數,不同的溫度對阻值的影響。在信號要求高的場合則要考慮噪聲,電位器的觸點會有固定的接觸噪聲,移動時也會產生噪聲,電流經過同樣也會產生熱噪聲,這些噪聲都會對原本的信號產生干擾,甚至對電位器觸點也有影響。
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