某型叉車小時計顯示異常原因分析與研究

摘要：針對叉車小時計顯示異常等故障現象進行原因分析、故障排查，采用優化硬件設計以及增加PCB板過程加工等方式進行優化改進，改進后使用效果良好。

關鍵詞：叉車；小時計；原因分析；故障排查；改進方案

1 " 故障現象

據市場反饋，某型叉車偶然出現小時計顯示斷碼、亂碼以及不顯示的異常狀態。整車重新啟動后，有時能恢復正常，有時無法恢復正常。對于無法恢復正常的儀表重新更換小時計后故障消失。經過多次反復測試發現，此故障多出現在整車啟動瞬間或者按喇叭過程中，待重新啟動或者喇叭松開后，液晶屏顯示狀態如上所述，時好時壞。液晶屏顯示狀況如圖1所示。

2 " 原因分析

2.1 " 插針連接不可靠

具體表現為小時計與其連接底板上的電路板在連接處的插針連接不可靠，機械振動造成插針連接處出現斷續，影響信號輸入與輸出，導致小時間不顯示現象。

2.2 " 啟動瞬間壓降較大

具體原因包括：整車啟動瞬間系統電源降低明顯，低于小時計最低限制。整車啟動后為發電機發電，存在電源波動。整車負載非純電阻負載，感性以及容性負載斷電瞬間存在較大浪涌電壓或電流。以上原因既可能導致小時計的電源電路采用的限流功率電阻損壞，小時計電源電路失效，也可能造成小時計液晶IC復位，小時計液晶芯片存在最低工作電壓。以上因素均會導致小時計亂碼或斷碼的現象發生。

2.3 " 外界電磁干擾

外界的電磁瞬間干擾會引起小時計液晶IC復位，信號傳輸錯誤則導致液晶進入SYS-DIS（液晶系統時鐘關閉）狀態。車上的喇叭接通后對電源產生較大的噪聲干擾，小時計硬件對特定頻譜的干擾無法完全抑制，干擾信號通過電源線藕合到小時計顯示控制信號線，導致小時計的控制信號傳輸數據出現紊亂。以上因素均可能導致小時計的亂碼或者斷碼的現象發生。

2.4 " 小時計本體故障

小時計液晶IC部分單元受損，同樣會導致上述故障現象發生。

3 " 故障排查

3.1 " 小時計不顯示

小時計不顯示的故障原因分析可能為小時計與電路板連接不牢靠。詳細核查某個故障件的底板，排查電路板上單片機控制小時計液晶顯示的相關端口是否存在虛焊的現象。對故障件的電路板重新補焊后，故障消除，小時計即可正常顯示。為確定故障點，對恢復正常的故障件，可以通過采用人為增設二極管，將故障再現。

3.2 " 小時計亂碼、斷碼

3.2.1 " 排查整車電壓波動的影響

對出現小時計故障的車輛進行檢測，測試啟動瞬間的電池電壓壓降，經多次采樣數據，發現啟動瞬間電池電壓降到5.9V，儀表內部的小時計模塊供電電壓降到3.0V。而儀表的設計正常工作電壓為（9～16）V，小時計的正常工作電壓為5V。

啟動瞬間壓降時間較短，是否會對儀表和小時計造成影響呢？單獨使用液晶檢測工裝對小時計的液晶進行反復多次的測試，當電壓降至3V時，液晶可以顯示，僅亮度減弱，并沒有出現小時計斷碼，亂碼等現象，由此排除了啟動瞬間電壓波動導致小時計亂碼、斷碼的可能性。啟動瞬間壓降如圖2所示。

3.2.2 " 排查外界電磁干擾的因素

模擬外接干擾信號對故障小時計的影響，具體方法如下：對于故障小時計的底板，在不斷電的情況下對其進行測試，將故障小時計的通訊線斷開，將工裝件通訊線接入故障小時計。對故障小時計發送“Lcd on（液晶顯示）”，“Lcd off（液晶關閉）”等相關指令，仍然顯示亂碼，從而排除從通訊線發送的干擾造成的小時計故障。

再對故障小時計執行全復位的初始化命令，此時故障小時計顯示回到初始化的狀態，顯示正常。由此可以確定，此小時計的IC芯片單元正常，產生故障的原因為系統在出現復位時，復位信號干擾小時計，導致小時計顯示亂碼或者斷碼。再次測試整車按壓喇叭時的干擾信號，經測試發現，車上喇叭（12V/4A）接通后對整車電源產生大量的噪聲干擾。現有儀表硬件對特定頻譜的干擾無法完全抑制，干擾信號通過電源線藕合到小時計顯示控制信號線，造成小時計的控制信號傳輸數據出現紊亂，從而導致小時計顯示的亂碼或者斷碼。小時計顯示控制端口電壓波形如圖3所示。

4 " 治理方案

4.1 " 針對虛焊造成小時計無顯示的治理

增加小時計的焊接插針長度，修改插針為雙向限位結構，便于生產焊接和焊接定位。增大線路板插針焊接焊盤，便于焊接，降低插針虛焊概率。小時計焊接插針優化前后對比如圖4所示。小時計焊接盤優化前后對比如圖5所示。

采用自動錫膏攪拌機替代錫膏的人工攪拌，避免因沖擊錫粉和溫升過大對錫膏品質的影響。采用錫膏自動印刷機替代人工刷錫膏過程，自動清洗鋼網，提升SMT過程的焊接質量。優化元器件的防潮處理措施，對當天為能使用完畢的電子器件，及時放入防潮柜，降低其電子器件管腳的氧化概率。

4.2 " 針對信號干擾造成小時計斷碼、亂碼的治理

提升液晶屏本身的抗干擾能力，將裸片改為封裝片，提高芯片自身的抗干擾能力。小時計封裝改進如圖6所示。對小時計的信號端口增加濾波電容，抑制干擾信號。增加液晶屏上拉電阻、降低信號干擾。改進電源電路，使用TVS及自恢復保險代替限流電阻，提高了電源抗沖擊能力。

對改進后的儀表小時計進行批量測試，并送到第三方檢測機構進行抗電磁干擾測試，測試通過。小時計顯示控制端口優化前后對比如圖7所示。

4.3 " 軟件優化

每次發送顯示數據指令前，增加系統初始化指令，系統即可自動初始化并進行正常顯示。經測試及現場驗證，此更改對正常顯示效果無影響。

5 " 改進效果

按照上述方案治理后，對產品進行試驗驗證，再未出現小時計顯示斷碼、亂碼以及不顯示的狀態。同步將這些產品投放到市場，未出現類似故障現象。

參考文獻

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