阿信助教最近買了一個汽車用的 電瓶檢測器 ，其實就是測量電壓用的，插在點菸器就可以用了，因為點菸器與電瓶是接在一起的，用來觀察電瓶電壓非常方便。
只是當我收到貨之後，將它插在點菸器時，顯示的電壓竟然只有9.2V，明明車子可以發動，12V的電池不可能只有這樣的電壓，看來是新品故障了，由於退貨有點麻煩，而且這東西也才幾百元，我想就自己DIY修了吧!
零件鏽蝕
拆這個東西還滿容易的，打開之後發現裡面與點菸器接觸的簧片有嚴重鏽蝕的現象，這部分等會砂紙磨一磨，在塗一些WD-40就可以解決。但電壓偏移的問題一定不在這裡，可能是類比數位轉換器(Analog to Digital converter)故障，或是參考電壓偏掉了。
上圖電路板上的白色方塊就是數位顯示器，我們稱為七段顯示器(Seven segment display)，或稱為七字節，因為一個數字會裡用7個LED來顯示，在顯示器下方疊了一個IC，我想這應該是個小型的單晶片處理器MCU，因為要測量電壓需要不斷從ADC讀資料，並且轉換為7-Seg顯示，這需要MCU才能辦到。希望不要是MCU故障，這樣我就沒辦法修了，因為MCU需要燒程式在裡面，而我並沒有廠商的程式與燒錄器。
接著把PCB翻到另一面如下圖，喔! 我的老天鵝! 有一顆看起來像是電晶體的東西好像有一隻腳生鏽了，而且還斷腳。
電壓檢測器的主角-Voltage Reference
這顆到底是甚麼零件呢? 下圖中零件太小拍不清楚marking，用眼睛看就知道顆是TL431，查詢了一下發現這是一顆參考電壓產生器Voltage Reference，簡單說就是只要有電流經過TL431，它就能提供穩定的2.5V電壓。
以下是TL431的詳細資訊，只要把電流從陰極Cathode灌到陽極Anode，Ref就能保證輸出2.5V，你看它在2.5V時候的電流，從1mA到100mA電壓都能維持2.5V，這應該可以拿來做電表吧，只是我沒有研究它的精準度是否真的可以拿來做電表，有些高精度的電表會使用更穩定的參考電源。
這看起來TL431真是顆好用的東西，可惜它斷腳了，也許是被零件廠商的清潔人員不慎潑到鹽酸，導致金屬腳位鏽蝕，不然怎麼可能只有局部發生鏽蝕，其他都好好的。不管如何，我趁著有經過光華商場的時候，順道去買了新的TL431，還真便宜一顆不到台幣10元。
更換TL431後測試
把TL431換上之後，果然電壓就比較準了，但是到底準不準還需要進一步測試，因為我也滿好奇到底精準度如何。
電壓掃描測試
我拿了電源供應器用12.4V來測試，發現讀值是12.5V比實際多了0.1V，是有一些些不準啦，但若只是要拿來看看電瓶壓降的趨勢，我覺得是還好。
依照阿信助教的個性，既然電源都搬出來了，若沒有把這個電壓偵測器從11V到15V掃描一次，心裡就不過癮，於是我就每隔0.1V測試一次，再把曲線畫出來看看，如下圖。
基本上讀值都偏高，而且只有兩種誤差+0.1V與+0.2V，妙的是這兩種誤差似乎有週期性般的交替出現，我猜可能是ADC的Gain Error造成的，我沒有再深究，畢竟我只是要拿來方便觀察電瓶還有沒有電而已。
但其實電瓶與點菸器之間是有壓降的，大概也就0.1V~0.2V，理論上兩者間不應該有壓降，但中間有繼電器以及電線的接觸點，可能隨著時間有老化現象產生阻抗，吃掉了一些電壓。所以我可以把這個電瓶偵測器多出來的誤差，當作是路徑損失的補償，這樣就會逼近實際電瓶的讀值。
當然若是要調整TL431的參考電壓來讓讀值更精準應該也是可以，它本身可以利用兩個電阻來產生你要的參考電壓，所以它稱為可程式化Programmable，就是用電阻來程式它的意思。
只是這樣改要大動干戈，要微調的幅度是0.1V/12V=0.83%，光想就覺得挑戰頗高，我就沒有改了。如果各位對於0.1V~0.2V這樣的測量誤差是可接受的，或許你也可以買一個放在車上，可以隨時檢查電瓶電壓，低於12V就該去檢查電池的健康狀況了。
當然，電池的狀況不是只有看電壓就好，還有冷車啟動電流(CCA, Cold Cranking Amps)要觀察，這就不是這種東西可以看得到的，基本上電壓開始降低就應該去換電池了，免得在路上”顧路”。據說10.8V~12V以下都可能讓車子發不動，這我也沒有研究，給大家參考就好。
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