24、移动电子设备的安装、使用与干扰处理

移动电子设备的安装、使用与干扰处理

一、移动电子设备安装概述

在车辆中安装电子设备，如收音机、导航设备、温度和天气传感器以及音频小工具等，是很多人的需求。但与在家中安装不同，车辆有其特殊条件，安装时需要考虑振动、温度和安全等新问题。

（一）获取安装指南

• 咨询经销商 ：可以向汽车制造商的经销商咨询移动收音机和立体声音响的安装服务公告或指南，因为无论安装何种设备，都与这类设备有很多共性。
• 查询网站 ：通用汽车（www.service.gm.com/techlineinfo/radio.html）、戴姆勒 - 克莱斯勒（www.arrl.org/tis/info/pdf/INSTG01.pdf）和福特（www.fordemc.com/docs/download/Mobile_Radio_Guide.pdf）都有相关网站或服务公告讨论如何在其汽车和卡车上安装无线电设备。
• 网络搜索 ：在互联网搜索引擎（如谷歌）中输入车辆型号和“无线电安装”或“音频安装”等搜索词，可能会找到很多讨论汽车音频设备安装的网站，包括获取电源、布线和安装设备等方面的信息。还可以利用一些音频安装商网站（如www.installer.com）提供的安装工具和材料。

（二）车辆安全问题

在车辆中安装设备时，机械、电气和驾驶安全都至关重要。
1. 机械安全 ：要正确安装设备，将其牢固固定，并合理放置配件，以减少在事故中对自己或乘客造成危险的可能性。避免将电子设备随意放置在座位旁、座位上或仪表盘上，因为在事故中，未固定的设备可能会松动并在乘客舱内高速飞行，造成不必要的伤害。如果设备需要外部天线，应将其放置在行人或自己不易被天线尖端戳到的位置。
2. 电气安全 ：主要涉及正确的电源连接。不要急于上路而匆忙连接设备，要花时间识别正确的电路，使用汽车电气硬件，保护电线免受振动和意外短路的影响，并牢记以下两点：
- 切勿将未熔断的连接接到车辆电池上。
- 切勿在电池连接的情况下进行布线工作。
3. 驾驶安全 ：不要让电子设备的使用影响驾驶。如果需要频繁查看控制和显示或进行调整，应将设备放置在能使眼睛离开道路时间最短的位置，并配置设备以减少操作时的干扰。如果发现自己分心，应靠边停车。同时，不要在遮挡车辆控制装置或妨碍其操作的位置安装设备，因为在许多州，在遮挡道路视线的位置安装任何东西（包括电子设备）都是违法的，使用耳机也通常是违法的，而且越来越多的州对驾驶时使用手机进行了限制。

（三）获取车辆电源

1. 低功率设备 ：对于低功率设备，可以使用打火机插头电缆或适配器从点烟器插座获取直流电流。较新车型可能没有点烟器插座，但通常有某种附件电源插座，用于为笔记本电脑、手机等设备供电。这些电路通常熔断电流为5至10安培，不要更换更大的保险丝以获取更多电流，因为附件电路的布线不能承受更大的负载，可能会发热，导致电压降过大，使电子设备无法正常工作。
2. 电源连接的注意事项 ：
   • 断开电池 ：在处理车辆电源系统时，务必断开电池连接，以消除破坏性和危险的短路可能性，只需移除连接到电池的一根电缆（正极或负极）即可。
   • 颜色规范 ：使用红色表示所有正电源布线，黑色表示接地，保持颜色一致，让其他维修人员了解电线的用途，控制或音频连接可使用其他颜色。
   • 材料选择 ：不要在车辆或船只中使用专为室内服务设计的材料，因为车辆和海洋环境更恶劣，振动、极端温度、湿度以及接触油和油脂等因素会迅速损坏轻型家用布线材料。
3. 使用保险丝分接头 ：当难以在现有保险丝盒上添加连接时，可以使用保险丝分接头（如Crowbar Electrical Parts的产品，www.crowbarelectricalparts.com，点击“Fuse Holders”按钮查找适配器）。通过备用保险丝位置添加连接，用电压表测量每个端子的电压，找到保险丝分接头的热端（即移除保险丝后仍有电压的端子，通常是最靠近保险丝盒中间的端子）。新电路必须熔断，如果电源线没有保险丝，应添加一个在线保险丝。此技术适用于负载高达10或15安培的情况，将接地引线直接连接到与车辆框架牢固连接的附近螺丝或支架上。有些电路只有在点火开关打开时才通电，如果想在发动机熄火时使用设备，可拔出钥匙后在保险丝盒处测试电压。在连接负电源引线到金属车身部件之前，使用万用表确认其与电池负极端子的连接情况，因为汽车和卡车车身的不同部分（特别是卡车）在电气上并不总是牢固连接的。
4. 直接连接电池 ：如果设备（或一组设备）可能消耗的电流超过保险丝分接头的承受能力，应直接从车辆电池获取电源。直接连接电池可减轻车辆布线的压力，降低设备的电压降。如果安装的是成品设备，使用提供的电源线；如果电源线不够长，用至少与原电缆相同规格的电线延长。要找到车辆防火墙（发动机舱和乘客舱之间）的孔以连接到电池，如果使用现有孔，应利用其中的橡胶垫圈或其他保护材料；如果需要钻新孔，要用汽车配件店的汽车垫圈衬里，不要依赖电线外的电工胶带保护。对于电池位于座位下方或后备箱的车辆，可将电源线直接连接到电池端子；对于现代汽车，更好的方法是将正极线连接到电池正极端子，负极线连接到电池接地带连接到车辆的位置（通常是挡泥板或发动机缸体），并且两根引线都必须熔断以保护设备免受短路影响。以下是一些额外的安装提示：
   • 连接电线时，使用尼龙扎带或汽车用电气胶带将电线固定到支撑线束或支架上（普通电气胶带在高低温下会失去粘性）。
   • 让电线远离运动部件和热组件（如排气系统部件或加热管道）。
   • 保护电线免受尖锐金属边缘的切割，因为车辆振动可能会加剧这种情况。
   • 不要将连接器或端子放置在电线会拉扯的位置，否则振动会使电线松动。

（四）在车辆中寻找电子设备的安装位置

在当今拥挤的汽车中，为更多电子设备找到合适的安装位置是一项挑战。一般来说，要找到一个既能方便看到控制装置，又能轻松操作的位置，设备的外壳必须牢固安装，必要时要有足够的气流以保持冷却。以下是一些按优先顺序排列的安装位置选项：
1. 仪表盘内 ：这是最佳位置，但大多数仪表盘空间通常已被其他电子设备和控制装置占据，很难再添加设备。
2. 前排中央控制台 ：寻找覆盖未使用附件安装槽的盲板，通常可以移除烟灰缸和储物箱。虽然比仪表盘安装难度小，但仍然比较拥挤。
3. 仪表盘下方 ：这个位置在驾驶时可能难以看到，但便于安装。要注意避免悬挂的电线或可能撞到膝盖的角落（特别是手动挡汽车），而且如果不在正确的座位上，操作设备会比较困难。
4. 传动轴隆起处或其侧面 ：在具有中间座位功能的大型汽车中，这也是一个易于安装的位置，但通常会占用腿部空间，使观看和操作变得不方便。

此外，还应考虑防盗安全。如果打算在不使用车辆时移除设备，不要将其安装得难以拆卸，拆卸时间应不超过10至15秒。如果无法移除设备，可以尝试将其安装在可以用空白面板隐藏的位置。汽车配件店有滑动安装座，可用于快速移除收音机，也可适用于其他设备。将电子设备安装在座位下方或后备箱也可能是一个不错的选择，特别是当设备的操作方式适合这种安装时，而且在发生事故时还能起到一定的保护作用。可以考虑为设备配备带电缆的远程控制面板，用于开关、指示灯、音频输出和电源控制，由于远程面板通常较小且轻便，更容易找到安装位置。如果安装位置在座位下方，使用坚固的泡沫保护设备免受车辆颠簸的影响，用木板或其他覆盖物防止后座乘客意外踢到设备，同时要注意布线，避免电线被座位滑动挤压。对于在车内使用手持设备的情况，最佳解决方案是提供一个挂在仪表盘或控制台上的坚固口袋，使用稍大一点的携带箱并将其固定在方便的位置，将电缆连接到口袋，方便插拔设备，驾驶时可以用织物或魔术贴带子固定口袋。在切割电线或电缆之前，先进行测试安装，确保长度足够；如果必须提前切割，要留出足够的余量，然后再进行修剪，剩余的材料可用于其他项目。

（五）安装案例及相关信息

以下是一个简单的流程图，展示了在车辆中安装电子设备的基本流程：

graph TD;
    A[确定安装设备] --> B[获取安装指南];
    B --> C[考虑车辆安全问题];
    C --> D[获取车辆电源];
    D --> E[寻找安装位置];
    E --> F[进行安装];
    F --> G[测试设备];

同时，为了更清晰地了解不同电源获取方式的特点，我们列出以下表格：
|电源获取方式|适用设备|注意事项|
| ---- | ---- | ---- |
|点烟器插座|低功率设备|不更换大保险丝，注意电路熔断电流|
|保险丝分接头|负载10 - 15安培设备|确认热端，新电路需熔断|
|直接连接电池|大电流设备|注意防火墙穿孔和引线熔断|

二、电子设备干扰问题及处理

（一）干扰概述

电子设备无处不在，且很多是无线设备，它们之间可能会产生意想不到的相互作用，导致偶尔的故障、噪音甚至完全中断。干扰指的是来自外部或设备自身产生的不需要的信号或其影响，可分为外部干扰和设备自身产生的干扰。以下是一些常见的抗干扰设备和组件：
- 电话滤波器 ：安装在电话线路中。
- 电缆和电线 ：穿过或缠绕在铁氧体磁芯上。
- 高通滤波器 ：阻挡低频信号，允许高频信号通过。
- 射频扼流圈 ：设备内部使用的电感器（线圈），用于防止设备受到或产生干扰。

（二）接收干扰的处理

1. 确认自身设备问题

当接收到无线电信号干扰时，首先要确保自己的收音机或接收器不是问题的根源。现代收音机的接收器非常灵敏，但这也使它们容易受到干扰，甚至可能产生虚假或杂散信号，看起来像是来自其他信号的干扰。

2. 过载问题及解决

在城市和郊区地区，过载是一个常见问题。灵敏的接收器在接收到的信号强度超过一定程度时，其输入电路会被不需要的信号 overpower。如果你住在强广播或寻呼发射机附近，可能会遇到过载情况。附近合法运行的业余电台发出的强信号也可能使附近的接收器过载，而且干扰信号不一定与接收器调谐的频率范围相同，这也是立体声音响和电视机常见的问题。当过载发生时，接收器的输出会变得失真和不稳定。解决方法是使用滤波器降低接收器处干扰信号的强度，虽然不同情况的具体解决方案很多，但以下表格提供了一些指导：
|滤波器类型|滤波器效果|适用干扰类型|
| ---- | ---- | ---- |
|高通滤波器|拒绝低于截止频率的信号|用于FM和TV接收器，防止来自短波、AM、业余HF和CB发射机的干扰|
|低通滤波器|拒绝高于截止频率的信号|短波和业余电台用于防止来自强本地FM或TV发射机的干扰；也用于接收来自商业VHF和UHF发射机干扰的FM和TV接收器|
|陷波或陷阱滤波器|拒绝特定频率范围的信号|常用于拒绝来自单个附近寻呼、FM或TV发射机的信号|
|带通滤波器|拒绝特定频率范围之外的信号|存在多个干扰源时使用|

3. 直接检测干扰及解决

即使没有专门设计用于接收无线电信号的电子设备，也可能像无线电接收器一样工作。例如，公共广播系统可能会接收到双向无线电传输的干扰，尽管它内部没有任何无线电电路。这是因为连接到设备的每根电缆和电线都像天线一样，电路中的二极管、晶体管和集成电路会将无线电波转换为设备内部的干扰信号，这种现象称为直接检测。解决直接检测干扰的方法是在电缆上安装吸收无线电波的扼流圈，防止信号进入设备。可以将电缆缠绕在磁芯上，如在后续“安装分体式铁氧体扼流圈”任务中所示，对于太大而不方便缠绕的电缆，也可以安装铁氧体磁芯。扼流圈是一种用于限制或阻止电路中射频能量的电感器，将电缆缠绕在铁氧体磁芯上，每多绕一圈，铁氧体的效果就会增强。在大多数电子元件商店都可以买到分体式磁芯，用于缠绕电源线。

（三）避免造成干扰

即使是非无线电设备也可能产生干扰，更准确地说，是电磁频率干扰（EMI）或射频干扰（RFI）。信号可能会从设备的振荡器或时钟信号中泄漏出来，这在以高速脉冲运行的数字电路中经常是个问题。在这种情况下，需要从设备内部应用相同的滤波技术。通过在设备的外部连接上添加滤波，可以减少电路产生的信号，同时降低设备对外部干扰的敏感性，添加滤波通常是一个很好的做法。如果电子设备辐射任何类型的信号，根据FCC的“第15部分”规则，该设备属于无意辐射器。第15部分设备必须接受所遇到的任何干扰，或者如果对FCC许可的电台造成干扰，则必须停止运行。商业第15部分设备（如无绳电话和无线网络设备）在其操作手册或设备上的标签中会明确说明这些规则，这些规则允许有用的无许可设备与更强大的许可无线电服务共存。以下是几种用于去除干扰信号的技术：
- RF扼流圈 ：用于电源供应连接，用粗线缠绕，可处理几安培的电流，能有效抑制高达10MHz左右的RF信号。
- Pi滤波器 ：由两个电容器和一个电感器组成，因其在原理图上的排列像希腊字母π而得名。根据感兴趣的频率范围，电容器为100至1000pF，电感器为0.1至10µH。一些制造商也将这种类型的EMI滤波器作为类似电容器的小元件出售。
- RC滤波器 ：由电阻器和电容器组成，电容器通常在输出端，为100至1000pF。选择电阻器时，要使滤波器的截止频率足够高，以不影响所需信号，但又足够低，以确保RF信号被衰减。滤波器的截止频率为$f_C = 0.159/RC$（L以亨利为单位，C以法拉为单位）。
- 铁氧体磁珠 ：可以套在单根电线上，如果大磁芯太笨重。磁珠直径通常为1/4英寸或更小，一根电线上可以使用多个。这种尺寸的磁珠最适合处理几MHz以上的信号和承载最小电流的电线。

（四）铁氧体材料介绍

铁氧体材料常用于吸收不需要的射频（RF）信号，防止干扰。它是一种陶瓷材料，可以吸收RF信号，防止不需要的信号进入或离开电子设备。当电线或电缆完全被铁氧体包围时，就好像添加了一个电感器（线圈），可以阻止RF电流的流动，同时铁氧体还会将一些RF能量作为热量耗散掉。在正确的位置使用少量铁氧体可以显著减少电子设备的干扰。铁氧体有多种形式，具有不同的RF吸收特性，常见的形状有：
- 环形磁芯 ：连续的环形，电缆和电线通过其中心缠绕，也称为磁芯。
- 磁珠 ：类似于环形磁芯，但为圆柱形，可以套在电缆和电线上，多个磁珠可以组合使用。
- 分体式磁芯 ：大磁珠锯成两半（不要自己尝试切割，铁氧体太硬太脆，需要特殊技术），用塑料包装固定两半，并通过卡扣固定。这样即使电缆上已经安装了连接器，也可以将大电缆插入磁珠中心。较小的电缆可以缠绕，使匝数通过磁芯中心。

（五）干扰处理流程及总结

以下是处理电子设备干扰问题的流程图：

graph TD;
    A[发现干扰问题] --> B[判断干扰类型];
    B --> C{外部干扰?};
    C -- 是 --> D[确认是否自身设备问题];
    D -- 是 --> E[调整或维修设备];
    D -- 否 --> F[根据干扰类型选择滤波器];
    C -- 否 --> G[检查设备内部信号泄漏];
    G --> H[应用内部滤波技术];
    F --> I[安装滤波器或扼流圈];
    E --> J[测试设备];
    H --> J;
    I --> J;
    J --> K{干扰是否解决};
    K -- 是 --> L[完成处理];
    K -- 否 --> B;

综上所述，在移动电子设备的安装和使用过程中，要充分考虑安装位置、电源获取和干扰处理等多个方面的问题。通过遵循正确的安装步骤、采取有效的安全措施和合理的干扰处理方法，可以确保电子设备在车辆等移动环境中稳定、安全地运行。同时，不断学习和掌握相关知识和技术，能够更好地应对各种实际问题，提高电子设备的使用体验。