最近跟进了一个项目,出了许多奇葩的问题,在吃过好多次亏之后终于发现问题的根源——电位器。
电位器上总会有一个接触划片,用来改变电阻的阻值。最简单的电位器结构就如图1-1所示,电位器有三个引脚A、B、C,AC脚的阻值是固定的,滑动划片P,可以改变BC和BA的阻值,这就是电位器的基本结构。当然,也有一些特殊的,复杂一点的电位器,如图1-2所示,这种是精密的多圈电位器,通过齿轮传动改变划片的位置,只是把移动的位置变得更加准确,但基本原理还是通过划片来改变电阻的阻值。
图1-1
图1-2
那么问题来了,既然是划片移动改变阻值,最容易出故障的地方就是划片了,用久了或者受到震动等因素,划片很容易就会接触不良。在这个项目里,共有5个电位器,我在调试时就遇到了一个见鬼的问题,当时我把所以参数都调好了,就去厕所放松放松~然后回来同事就说参数不对。当时我就斩钉截铁地告诉他不可能,结果呢打脸啊,这参数真不对,我整个人都蒙完了,感觉蹲了个厕所,全世界都不对劲了。我一直以为是我哪里出了问题,记忆错乱了吧,这件事就放一边了。直到产品到了客户手上,不稳定因素出现了,产品无规则地出现罢工现象,返回维修时,碰到电位器的时候,终于发现了这个问题。
总结得出:
一:在研发过程可以使用电位器,但是产品定型批量生产时尽可能地取消电位器。
二:使用高品质的电位器。
三:在使用电位器时进行失效分析。
这里对第三点进行说明,什么是失效分析?就是分析电位器出现故障后会出现什么样的现象,并在设计时避免它。比如图2-1所示,假如要在Vout得到23V的电压输出,a、b图都能够满足条件,但是a图有个弊端,这个电位器的调节范围是05V,如果调节电位器不合理时会出现超出后级电路所需的2~3V,从而可能导致后级电路烧毁。而b图则不存在这个问题。
图2-1这两个图还存在一个共同的弊端,那就是当划片出现接触不良时,Vout相当于高阻态,后级电路得到一个未知数,引起未知的现象。这时候把电路改为图2-2,当划片断开时时,Vout会输出2V,这时,电位器失效后的情况都掌握在我们手中,还怕它会乱来吗?
图2-2
以上是电路结构上的用法,当选择具体的电位器时还需要考虑它的参数,比如标称值、额定功率、分辨率、噪声、温度系数等。参数的考虑需要按使用环境的实际情况而考虑,特别是在额定功率上,使用时注意流过电位器的电流,不能超出额定功率,在高温场合则要考虑温度系数,不同的温度对阻值的影响。在信号要求高的场合则要考虑噪声,电位器的触点会有固定的接触噪声,移动时也会产生噪声,电流经过同样也会产生热噪声,这些噪声都会对原本的信号产生干扰,甚至对电位器触点也有影响。
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