干货|德国的开关检测电路都有啥讲究?

电子工程世界 2023-11-01 09:00
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德国产品的高质量是大家有目暏的。德国有深入骨子的严谨态度。

他们所住的房子也非常坚固,墙体非常厚实,听不到隔壁房间的任何声音。

很多房子都有几十上百年的历史,仍然完好无损。

其中很多用于访问呼叫的简易门铃也是使用了十几年,仍然正常工作。

近几年,也逐步复用门铃线做升级改造,改装成可传输语音和视频的楼宇对讲系统。

使用十几年之后,电线和按键依然光亮如新,没有任何腐蚀痕迹。

之前以为跟材质以及环境有比较大的关系。

后来才知道即使是开关的检测电路也有讲究。

 湿电流 

湿电流是为了避免机械开关(开关、继电器等)的触点被氧化所需要的最小电流。

当开关触点长期工作,特别是在高温、高湿的环境上长期工作之后,原来用于增加导通能力的触点薄膜将会发生氧化,使得触点接触不良,导致电路导通不良或者不再导通,从而无法给负载提供足够的电流或者无法检测到开关闭合;当流过触点的电流足够大时,在触点闭合的瞬间,在触点附近会产生甚至肉眼不可见的小火花。
这个小火花可以烧毁触点形成的氧化层或者聚积在触点周围的杂质。
从而可以保证开关的使用寿命。
对于汽车电子,根据某SDS的规定,开关输入检测:
对于低边开关,上拉电阻阻值必须为1.3kohm+/- 5%,汽车工作电压典型值为12.8V,开关湿电流约为10mA;
对于高边开关,则规定在工作电压为12.8V时,湿电流需要达到13mA。

 万万没想到的细节 

根据对湿电流作用以及SDS的了解,不难理解提供足够的湿电流保证开关使用寿命的方法。
万万没想到,德国人检测的按键居然是需要提供双向交流的湿电流。
据了解,这跟闭合瞬间产生的火花的方向有关,如果电流只有一个流向,
大部分情况下,只在开关触点的一边产生火花,只能烧毁一边的杂质和氧化物。
另一边依然会产生氧化物以及聚集杂质,导致整个开关无法导通。
检测电路如下:
可保证长期使用寿命的开关检测电路
电路中,通过由Q1、Q2、Q6、Q5组成的桥式驱动电路给开关提供双向交流的湿电流;
软件以20ms的周期输出驱动信号;
在开关的一端接入Q7组成的隔离电平,将开关的电平状态送入单片机检测;
在0-10ms,单片机在YOUT_00、YOUT_03脚输出高电平,而YOUT_01,YOUT_02脚输出低电平;
在10-20ms,单片机在YOUT_01、YOUT_02脚输出高电平,而YOUT_00,YOUT_03脚输出低电平;
当开关没有被按下时,单片机检测到的电平与同时刻单片机在YOUT_00、YOUT_03脚输出的电平相反;
当开关被按下时,单片机在整个周期内都检测到低电平;
而开关被操作相对于H桥的驱动是一个随机事件,如图所示,开关被按下时,湿电流从左流向右或者从右流向左的机会的均等的。
各有50%的概率,这样就保证在开关触点的两边都有机会产生火花。
当我们惊叹于德国产品的精良品质时,
应该深入学习他们对一些看似微不足道的细节的处理态度和方法,
而不该跟某些网友一样肤浅地认为这是一眼就能看明白的事情,大费周章长篇大论,完全没有必要。
来源:物联网全栈开发


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