“工程师定律1:电器坏了,出错的总是电容器”,我们又有了“工程师定律2:电器故障总是成对出现”。">
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工程师定律2:电器故障总是“成对”出现?

2018-02-02 Michael Dunn 阅读:
家里的供热系统出现了异常,经过排查,确定是两个原因引起的:一个是温控器坏了,另一个是变压器的次级引脚坏了。事实上,作者发现很多故障都是成对出现的。因此,继之前EDN的“工程师定律1:电器坏了,出错的总是电容器”,我们又有了“工程师定律2:电器故障总是成对出现”。

家里的供热系统出现了异常,经过排查,确定是两个原因引起的:一个是温控器坏了,另一个是变压器的次级引脚坏了。事实上,作者发现很多故障都是成对出现的。因此继之前EDN的“工程师定律1:电器坏了,出错的总是电容器”,我们又有了“工程师定律2:电器故障总是成对出现”。g9aednc

你有没有发现,很多故障都是成对出现的,也许这样说有一点主观,但最近我就遇到这么一对问题。g9aednc

几周前,我家里的加热系统出现了一些异常症状,实际上是两个症状。在我从理论上琢磨他们之间关联性的过程中,问题变得更严重了。g9aednc

症状1:温控器以大约2秒的时间间隔,不断地启动、关闭、启动、关闭。我首先想到的是电池可能没电啦,但更换电池后还是不行。难道是切换触点接触不良?刚开始我只是让触点闭合及断开几次,想着清理一下触点就可以了,后来干脆拿出我的“重型武器”:Cramolin Blue & Red触点清洁剂,但还是不行。我还有一个备用的温控器,我将其前面板插入墙上的底座,也不行。无奈之下,我只好将新的温控器完整地接上,终于OK啦。不知道不用原理图我能否修好那个旧的温控器,但我可以随时尝试一下,如果有空的话。好啦,要说我解决了这个问题,那只是幸运罢了。g9aednc

症状2: 作为热水供应系统的加热炉在运行期间也是不断地启动和关闭。夜里躺在床上我还能听到热水流到散热片的微弱声音。然后,我注意到它完全停止了。加热炉停止工作了,也没有水流淌啦。起初,我以为是热气在哪里给截断了,也许是水泵过热引起的。系统又恢复工作了,因此我以为就是这个原因。过了一段时间,一天早上我起来发现很冷,才意识到需要认真对待这个问题了。g9aednc

按照屡试不爽的排查方法,我发现敲打一下加热炉控制器盒子可以让系统重新启动工作。难道这次我真的找到了罪魁祸首?g9aednc

现在我开始推断,也许是温控器对加热炉的驱动力不够大。难道还是连接的问题?我想是时候来认真研究一下供热系统的设计啦。我虽然明白基本设计原理,但因为有三个加热区,在控制回路上有一些额外的硬件。长话短说,温控器控制着每个区域的水阀。水阀打开时,一个微开关就被激活了,然后发送信号给水温自动调节器。因为水温自动调节器只有两个输入端,有两个区域必须并联在一起。这样没问题吧?只并联微开关。g9aednc

但是那两个区域也共享一个水泵,与第三个区域的水泵是分开的。为驱动那个共享的水泵,两个并联的开关引线接入1号配电箱,其中包含继电器、变压器和一个半波供电电源。继电器用于接通共享水泵的交流电线,它也驱动另外一个继电器(在2号配电箱里),连接到温度自动调节器的第二个输入端。看到这一堆乱糟糟的线,我感觉1号配电箱嫌疑最大,于是我决定拨开这一团乱麻,一探究竟。g9aednc

面对一堆暴露在外的交流电线,我在工作台上小心翼翼地测量变压器和继电器的电压。似乎一切都正常,我把那个整流器都拆掉了来检查它是否正常。一个微小的间断性继电器成了我的头号怀疑对象。我将数字万用表设置为蜂鸣模式,想着触碰几下应该可以看出这个继电器的问题,然后再接入交流线。然而什么反应都没有,电路不工作啦。我再次检测电压,当我接触变压器的一个次级引脚时,那个继电器马上动作起来啦!经过几次测试,我得出结论,原来变压器才是真正的罪魁祸首。但到底是怎么回事呢?g9aednc

自我提示:下次要执行更好的视觉检查时,拿出放大镜。g9aednc

仔细看一下变压器的次级引脚才发现焊接点是多么粗糙,EDN实验室新购买的USB显微镜可以告诉你其中的奥秘:g9aednc

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变压器的四个次级引脚都坏了。因为变压器是通过两个螺丝固定在PCB板上的,我猜想一定是先焊接,然后再用螺丝固定的。g9aednc

换一个新的温控器,然后把两个引脚再次焊接好,供热系统就恢复正常了。我喜欢琢磨这种问题,前提是可以解决掉这些问题。g9aednc

下面是1号和2号配电箱:g9aednc

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本文编译自EDN美国网站,原文:Why do problems come in pairs?,Jenny Liao编译。g9aednc

延伸阅读:工程师定律1:电器坏了,出错的总是电容器g9aednc

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Michael Dunn
Michael Dunn是EDN前主编。多年来他一直从事汽车、医疗、工业、通信和消费电子的设计,涵盖模拟、数字、微电子和软件领域。
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