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电源错误

当设备表现异常时，电源是首先要检查的。

薄弱的电源、细导线或接触不良的端子可能看起来像固件、Wi-Fi、传感器或控制器问题。

症状

电源问题的典型迹象：

  • 控制器重启;
  • 屏幕闪烁;
  • ESP32 上的 Wi-Fi 掉线;
  • 风扇启动和停止;
  • 伺服抖动;
  • 加热器加热不力;
  • 打开负载时 USB 消失;
  • MOSFET、端子或导线发热;
  • 传感器显示不稳定的值;
  • 设备在无负载时工作但在连接加热器或电动机时损坏。

如果症状在打开负载时恰好出现，几乎总是需要检查电源和连线。

没有余量的电源

你不能选择一个恰好与负载功率匹配的电源。

如果负载消耗 100W，一个 100W 电源将在其极限处工作。它可能会过热、电压下垂，并且不能很好地处理浪涌电流。

本部分的实用规则：

最小功率余量为 50%，除非特定组件的文档要求更多。

示例：

加热器：24V 120W
电流：120W / 24V = 5A
最小 50% 余量：7.5A

所以电源最好选择至少 24V 7.5A，实际上通常更大，如果有风扇、控制器、照明和其他负载。

未计算总电流

你必须计算不是一个组件，而是整个设备。

例如：

  • 加热器;
  • 风扇;
  • 伺服;
  • LED 灯带;
  • 控制器;
  • 显示器;
  • 传感器;
  • DC-DC 转换器。

电流相加。浪涌电流和简短的峰值也需要被考虑。

伺服或风扇可能在短时间内消耗超过正常模式的电流。如果余量小，这个时刻恰好会导致控制器重启。

混淆了 12V 和 24V

最简单也最危险的错误：

  • 12V 风扇插入 24V;
  • 5V 模块插入 12V;
  • 24V 加热器期望从 12V 正常工作;
  • 3.3V 模块由 5V 供电而没有检查。

连接前验证：

  • 负载等级;
  • 电源等级;
  • 用万用表测量的电压;
  • 连接图;
  • 控制器和模块电压等级。

不要只依赖导线颜色或相似的连接器类型。

导线上的电压降

导线有电阻。

导线越长，电流越大，电压降和加热就越大。

症状：

  • 电源输出 24V，但负载获得更少;
  • 加热器加热比预期弱;
  • 风扇启动不力;
  • 伺服抖动;
  • 导线明显变温;
  • 端子加热。

验证电压不仅在电源输出处，还在负载本身在运行时。

如果电压在负载下显著下降，问题可能在导线、端子、连接器、电源或负载过大。

无公共地

如果控制器驱动外部模块或负载，通常需要公共地。

例如：

  • 控制器驱动 MOSFET 模块;
  • 控制器设置 PWM 到 4 针风扇;
  • 控制器驱动带单独电源的伺服;
  • HX711、RFID 或其他模块由单独供电。

没有公共 GND，信号可能没有正确的电平。设备可能无法工作或随机工作。

公共地不意味着整个负载必须通过控制器供电。它只是信号的公共参考电平。

控制器由噪声线供电

电动机、风扇、伺服、加热器和 LED 灯带可能会产生电压下垂和噪声。

如果控制器从同一条线供电而没有适当的 DC-DC、滤波和余量，它可能会重启。

常见的解决方案：

  • 为控制器提供单独的合适 DC-DC;
  • 控制器电源线很短;
  • 在明确的点有公共 GND;
  • 电容器在负载附近，如果合适的话;
  • 电源和逻辑连线的分离;
  • 具有余量的合适电源。

用万用表检查什么

至少：

  1. 无负载的电源电压。
  2. 负载下的电源电压。
  3. 负载下负载端子处的电压。
  4. 极性。
  5. 公共地的存在。
  6. 短暂测试后导线和端子的加热。

如果设备仅在无负载时工作，请在负载下测量。无负载时的电压可能看起来正常。

不要做什么

你不能：

  • 使用"在极限处"的电源;
  • 因为熔断器跳闸而增加熔断器等级;
  • 为电力负载使用细 Dupont 导线;
  • 在没有适当端子的情况下扭转电源导线;
  • 通过薄弱连接器给加热器供电;
  • 直接将负载连接到 GPIO;
  • 如果导线或端子发热，反复打开设备。

如果某物在加热，首先关闭电源并找到原因。

典型错误

  • 未计算负载电流;
  • 选择无余量的电源;
  • 忘记了风扇或伺服的浪涌电流;
  • 混淆了 12V 和 24V;
  • 从不稳定的线路为 5V 控制器供电;
  • 无公共 GND;
  • 导线太细;
  • 对于电流来说导线太长;
  • 端子没有拧紧;
  • 负载工作但电压显著下降。

关键要点

  • 电源首先被检查。
  • 计算所有负载的电流，而不仅仅是一部分。
  • 需要至少 50% 的电源余量。
  • 电压必须在负载下测量。
  • 公共 GND 通常对于控制外部模块是强制性的。
  • 细或长导线会导致电压降和加热。

参考资料