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接地問題
（作者未知） 2009/7/28
當(dāng)你看一張電氣配線圖時(shí)你經(jīng)常不看的部分也許就是你最容易誤解的部分。人們花費(fèi)了大量的時(shí)間一遍又一遍地仔細(xì)研究動(dòng)力性能如何、油料如何達(dá)到各個(gè)零部件以及各部件之間如何相互作用。而關(guān)于構(gòu)成電氣電路的另一半的“接地”的信息卻經(jīng)常被忽視了。
接地點(diǎn)并非是一成不變的。一臺機(jī)械的接地點(diǎn)和另一臺機(jī)械的接地點(diǎn)未必相同。如果電氣電路中缺少接地，則可能會造成虛假或混亂的信號，甚至更糟的還會使機(jī)械裝置停止工作。本文將講述接地這個(gè)術(shù)語的真正含義，電路中接地不良會導(dǎo)致的后果，如何判定及處理由于接地不良而引起的常見問題。
作為一個(gè)電工學(xué)術(shù)語，接地最早來源于早期的無線電收音機(jī)。那時(shí)人們?yōu)榱双@得較好的收聽效果，在農(nóng)場的樹木之間扯上電線來構(gòu)成一部分的天線，并將一根鐵棒或鐵管插入地下來形成另一部分的天線。但這樣做的結(jié)果往往并不能如人所愿。例如當(dāng)接收效果不太好的時(shí)候農(nóng)民們往往向插入地下的鐵桿潑一桶水來提高它與地連接的質(zhì)量。
在汽車的電子及電氣系統(tǒng)中，接地點(diǎn)意味著一個(gè)共用的參考點(diǎn)。如果我們說一輛汽車有一個(gè)12V的電氣系統(tǒng)時(shí)，我們省略的意思就是相對于一個(gè)共同的接地點(diǎn)有12V的正極。
目前大多數(shù)的汽車的接地系統(tǒng)都不是很理想。其中的一個(gè)原因就是鋼的導(dǎo)電性不能和銅相比。電氣系統(tǒng)工作時(shí)電流必須經(jīng)過汽車車身的點(diǎn)焊的焊點(diǎn)，這些點(diǎn)焊處將汽車車身上的鋼板并從一個(gè)接地點(diǎn)傳到下一個(gè)接地點(diǎn)。問題是鋼和焊點(diǎn)處都有電阻，這就意味著汽車車身上不同部位的導(dǎo)電能力相對于其它部分而言都會有所差別。
在汽車中使用接地系統(tǒng)還有另一個(gè)目的。它不但給汽車的電氣系統(tǒng)提供了一個(gè)共同的參考點(diǎn)，同時(shí)它本身也承擔(dān)了電流回路的作用。通過使用金屬的車身或懸架作為接地線，汽車的電路線只需由電源線和傳遞傳感器到車載計(jì)算機(jī)之間的信息線所組成。
另一個(gè)影響因素是接地電纜的布置。汽車上電池的負(fù)極一般都是通過電纜直接與發(fā)動(dòng)機(jī)組相聯(lián)，以便為需要大電流的啟動(dòng)電機(jī)提供連接回路。但這些電纜也往往具有電阻。這再次說明和電池的負(fù)極相比，汽車車身的電壓并不是很絕對地在0。
對于像點(diǎn)火線圈、風(fēng)扇電機(jī)這樣大功率負(fù)載的零部件，接地處的電壓不是絕對的0也無關(guān)緊要，至少在大多數(shù)情況下如此。這些裝置一般是看系統(tǒng)電壓與真正接地點(diǎn)的電壓差值而不是看總的系統(tǒng)電壓值，當(dāng)發(fā)生電壓損失這樣的問題時(shí)系統(tǒng)仍然能夠正常地工作。然而當(dāng)電纜及電池的連接處的電阻過大時(shí)，就會發(fā)生一些問題。連接處由于接觸不良而引起的電壓降會使啟動(dòng)電機(jī)得不到足夠的電流而不能正常工作，從而不能帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。
信號線的情況則不同，所謂信號線也就是將信號從傳感器傳遞到車載計(jì)算機(jī)的通路。數(shù)字化的信息是一系列的值為1和0的脈沖，這些脈沖值分別由5V和0的電壓來表示。關(guān)于選用電壓有兩點(diǎn)是需要注意：一是兩個(gè)電壓的差值必須與系統(tǒng)電壓和接地點(diǎn)的電壓差很接近，從而使每1V的電壓偏差都具有更重大的意義。其二是正值是典型的5V。從理論上講，可以讓1V等于a1，讓0等于a0。之所以選擇5V電壓是為了保證抗噪聲信號的干擾性能。在IC邏輯中嵌入設(shè)計(jì)的比較器電路能夠監(jiān)測信號的波形并將接收的信號電壓與內(nèi)部的參考電壓相比較。比較器經(jīng)過了精心的設(shè)置，從而使接收到的電壓小于0.8V的信號認(rèn)為是a0，而將超過3.5V電壓的接收信號認(rèn)為是a1。這樣就使得一個(gè)帶有噪聲的信號能夠繼續(xù)傳遞信息。
模擬信號傳感器則容易受到接地電壓偏差和電氣系統(tǒng)噪聲的影響。這些傳感器的輸出值一般較低（例如氧傳感器），而且由于接觸不良引起的電壓損失都會導(dǎo)致傳遞到計(jì)算機(jī)的信息產(chǎn)生誤差。
要保證獲得可靠的接地性能，還存在著許多內(nèi)在的問題。首先，機(jī)械連接本身就存在著問題，以典型的涂錫的青銅環(huán)的接線柱為例，接線端子在電線的接地端被折起來并通過金屬板材用自攻螺釘將其緊固到汽車的車身上。設(shè)想一下選用這樣的連接將會出現(xiàn)的問題：電線的卷折部分會變松、受到腐蝕或在碰撞時(shí)受到機(jī)械性損壞。接線端子和車身上的連接部位可能會由于受到鹽分、水以及其它的諸如電池酸液之類的腐蝕性液體的腐蝕而損壞。
很多裝置通過使用螺栓或螺釘將電氣電路直接連到車架、車身或動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)來提高接地性。像前面所述的接線端子一樣，顯然這些接地的可靠程度依賴于機(jī)械連接的質(zhì)量。
查找與電路接地不良相關(guān)的故障并不是很容易的，有一些情況可以直接判定是出了故障，而另有一些則并非如此。很多看起來似乎毫無關(guān)聯(lián)的問題其實(shí)都是由于接地不良而引起的。傳感器的輸出值高于量程范圍或一直為常數(shù)值可能是接地問題出現(xiàn)的征兆。啟動(dòng)系統(tǒng)、點(diǎn)火線圈和風(fēng)扇電機(jī)等大功率負(fù)載性能不良等也很有可能是由于接地不好而引起的。
要查出不良的接地點(diǎn)也是很不容易的。前面所述的螺釘經(jīng)常會被隱藏在普通日光下看不見的地方。那些看起來岌岌（未完，下一頁）
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