两档65536阶数字电位器

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1.简介

B站视频：https://www.bilibili.com/video/BV1AsSqBvEM8/

使用 立创·地文星CW32F030C8T6开发板 作为主控，在板上对插，使用16个信号继电器做切换电阻网络构成65536（2^16=65536）阶的数字控制继电器系统

另有一个信号继电器做x1和x10档切换，切换范围0~65535Ω和0~655350Ω

0~65535Ω可以任意调节，0~655350Ω只能以10为一进位调节。

该工程是此前的1024阶的改进版 https://oshwhub.com/aknice/1024-jie-shu-zi-dian-wei-qi

改进了1024阶的编码器飘的问题，这次改用按键

用尽了信号继电器的两档，做出x1和x10档

使用场景

关于这个，有些能用滑动变阻器电位器，旋转式的电位器代替的，甚至都有使用芯片控制内部抽头的，IIC控制就能调节的芯片级数字电位器为什么还需要物理继电器做成数字电位器？

 

我本人的使用场景是

1.模拟电池NTC，验证MCU是否有对高低温做保护

2.模拟音频分压用，无损耗

3.DCDC BOOST等电路的FB脚调电压使用

4.仪表测试

 

这些场景都需要使用到电阻调节的时候

 

其实最重要的是围绕继电器的隔离特性，物理特性和大功率特性展开，下面是一些可能的场景。

大功率特性（可以将电阻改为高负载的水泥电阻，配合功率继电器而非信号继电器）：

1.工业控制上PLC输出模块，继电器可以输出大功率驱动电机、阀门、加热器等大功率负载。

2.汽车电子的车身控制，车灯、雨刮器、电动车窗的驱动。

3.音频分频电路能够直接接物理数字电位器

物理隔离特性：

1.医疗仪器低压和高压电路隔离

2.音响的音量控制，纯物理的不是电子分频（太HIFI了）以前看过国外很发烧的功放机，控制音量是用一个步进电机控制内部的旋转电位器进行物理调声，就是为了还原声音的100%是纯模拟非电子音量控制

3.隔离测试

 

除此之外还有些有趣应用。比如老式电话交换机的咔嗒声就是继电器工作的声音，现在有些音频设备故意保留这种“复古噪声”作为特效

最后补充个冷知识：阿波罗登月舱用了70多个继电器，部分至今仍在月球上工作。这种极端环境案例最能体现继电器的可靠性优势。不过现代航天已转向固态器件。

 

当然缺点也是有的，下面我让deepseek生成一下，我就不细说了

 

优点

1. 强电气隔离

   • 线圈与触点间绝缘电压可达 5kV以上，彻底隔离控制端（低压）与负载端（高压/大电流）。

2. 负载兼容性强

   • 可切换交流/直流、阻性/感性负载（如电机、变压器）。

   • 耐受浪涌电流（如白炽灯启动电流）。

3. 多触点配置

   • 支持常开（NO）、常闭（NC） 及多组触点组合，灵活适应复杂逻辑。

4. 故障可视性

   • 机械结构便于目视检查触点状态（部分型号带透明外壳）。

5. 成本低廉

   • 简单应用场景下成本低于固态继电器（SSR）或功率半导体。

6. 抗干扰性强

   • 不受电压尖峰、EMI（电磁干扰）影响，适用于恶劣电气环境。

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缺点

1. 机械寿命有限

   • 典型机械寿命 10⁶~10⁷次（高频操作易磨损）。

2. 响应速度慢

   • 吸合/释放时间 5~20ms，无法满足高速开关需求（如PWM控制）。

3. 触点问题

   • 电弧烧蚀：切换大电流时产生电弧，导致触点氧化、粘连。

   • 接触电阻：长期使用后电阻增大（从 50mΩ 升至 数百mΩ）。

4. 体积与噪音

   • 比半导体器件体积大，吸合时产生“咔嗒”声。

5. 功耗较高

   • 线圈需持续通电维持状态（典型功耗 0.5~2W），SSR仅需触发瞬间电流。

6. 振动敏感性

   • 机械结构在强振动环境下可能误动作。

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与固态继电器（SSR）对比

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选型建议

1. 选物理继电器当：

   • 需要强隔离、混合负载（AC/DC）、低成本解决方案。

2. 选固态继电器当：

   • 要求高速开关、长寿命、无噪音（如温控系统）。

示例场景：

• 工厂传送带电机控制（启停频率低）→ 物理继电器

• 实验室精密恒温箱（需高频通断）→ 固态继电器

 

deepseek最后想让我换成固态继电器，但是目前没找到合适的直流固态继电器

2.电路图

立创·地文星CW32F030C8T6开发板 主控 按键

继电器网络，此处需要注意立创·地文星CW32F030C8T6开发板 IO电平输出的是3.3V，因此继电器接法和此前的1024阶的接法不同，需要做下管

继电器x1和x10切换继电器

继电器控制逻辑也很简单

• 当继电器闭合时，对应的电阻被短路，不参与总阻值计算。

• 当继电器断开时，对应的电阻被串联接入总电路。

 

关键设计要点是要使用高精度电阻（如1%或0.1%误差），以确保二进制权重的准确性。

状态真值表如下（R基数=1Ω时）

继电器状态（K15~K0）	R值	阻值
0000000000000000	0R	0Ω
0000000000000001	1R	1Ω
0000000000000010	2R	2Ω
0000000000000011	3R	3Ω
……	……	……
1111111111111110	65534R	65534Ω
1111111111111111	65535R	65535Ω

3.安装

安装好0.96寸OLED

安装立创·地文星CW32F030C8T6开发板

4.代码

使用立创·地文星CW32F030C8T6开发板-0.96寸IIC单色屏移植成功代码基础上更改

定义好GPIO口对应的电阻位

定义按键

按键对currentValue的操作

这里是整个代码的核心

让当前电阻值currentValue与0x01做&运算，然后再依次左移与0x01做运算，这样就得到了继电器的真值状态，然后IO口写入高低电平状态

OLED屏幕显示

5.测试

见视频

6.总结

基于物理继电器的数字电位器和纯数字电位器以及旋转电位器相比还是有很多优点，当然缺点也有，主要是继电器的寿命问题，但是现阶段并没有合适的直流固态继电器