從做諮詢顧問開始,我就認為在購買測試設備時不能過於吝嗇。所以在買數位萬用電表(DVM)的時候,我花了超過400美元,買了一個頂呱呱的福祿克(Fluke)數位萬用電表。這種儀表能測量真有效值交流訊號,讓人心動不已。Fluke 187有一個電容表,可以測從幾微安培到幾安培的電流。由於我的汽車經常需要進行故障檢測,所以幾年之後我又買了一個Fluke 189 真有效值數位萬用電表,以備不時之需。

新款Fluke當時的價格超過400美元,其中全新的Fluke 189要495美元,翻新的Fluke 187價格在199~465美元之間。好吧,兩個萬用電表花了我大約1,000美元,雖不至於傾家蕩產,卻也下了血本。所以當我發現兩個萬用電表都壞了,即使換上新電池也於事無補(圖1),我的憤怒便可以理解了!

20170908NT02P1 圖1 兩個Fluke萬用電表都壞了。

我打開了萬用電表的後蓋(圖2),目前使用的電池電池液沒有洩漏,但是看得出來之前的電池液洩漏已經嚴重腐蝕了金屬端子。這種萬用電表有一個很大的優點,就是只需一枚硬幣或一把巴克刀(Buck)即可開啟後蓋,而不需特殊工具的輔助。電壓最高的金屬端子腐蝕最嚴重,這很容易理解。萬用電表最左側的直流回路端子已經被腐蝕得沒有光澤了(圖3)。

20170908NT02P2 圖2 打開Fluke萬用電表的後蓋。

20170908NT02P3 圖3 電池端子被腐蝕後失去了光澤。

最旁邊的正極端子腐蝕也很嚴重(圖4)。看見萬用電表中的大保險絲了嗎?這是在測量大電流時進行保護的。額定電壓為1000V,所以萬用電表在更高的電壓下使用也是安全的。我只希望電池端子能像保險絲端子那樣設計良好。

20170908NT02P4 圖4 萬用電表的正極端子腐蝕也很嚴重。

把萬用電表拆開,我發現承載電力的直流母線金屬條也被腐蝕了(圖5)。塑膠外殼很漂亮,並且足以保護母線金屬條。問題在於電氣工程師沒有為電池端子做出更好的電鍍設計,真是遺憾。

20170908NT02P5 圖5 萬用電表中的直流母線金屬條被腐蝕了。

我用Foredom模具電磨和一個小鋼絲輪來清理端子的腐蝕物(圖6),清理效果不錯,端子看起來已經恢復原樣了。然後我試著用黃銅刷來補救留在電池端子上的鍍層。

20170908NT02P6 圖6 用電磨和小鋼絲輪清理端子的腐蝕物。

萬用電表仍然不工作,我從車庫裡拿出第二個Fluke萬用電表,可是這個萬用電表也罷工了。我用鋼絲刷清理它的端子,然後換上新電池。然而一切都是徒然。兩個萬用電表,花了大約1000美元,卻不能用,這些品質低劣的電池端子讓人崩潰!我想一定是某個端子上產生了不導電的氧化層,令人痛心的是我沒有辦法確定是哪一個端子,因為我的兩個DVM都不能用了。我不得不趕到Home Depot,買了一個新的萬用電表,Klein Tools MM600(圖7)。

20170908NT02P7 圖7 Klein Tools MM60萬用電表。

看著Klein Tools MM600,我陷入了新的絕望。怎樣才能打開蓋子,把電池裝進去呢?我毫無頭緒,我沒發現它其實有使用者指南,萬般無奈之下,只能打電話求助於Klein Tools技術支援了。在Klein Tools技術支持人員極其耐心的指導下,我們終於知道使用手冊放在哪裡了。安裝電池需要先轉開十字頭螺釘,外殼上注塑了大量的廢話,不可理喻!(圖8)。Klein Tools的律師恐怕比做實事的工程師還多吧?這些廢話都是一些警告,並且還用法語重複一遍。我很想對Klein Tools說,請把「電池入口」幾個字塑在小黑螺釘的旁邊,這樣我才知道拆開後蓋要從何下手。這顆愚蠢的螺釘定會讓我銘記終生而不再需要使用者手冊。

20170908NT02P8 圖8 Klein Tools MM60萬用電表的外殼上全是廢話。

終於啟動了MM600,巨大的顯示幕帶給我幾分欣喜(圖9),我也很驚訝它有一個k型熱電偶。這不是一個真有效值萬用電表,看在含稅價只有71.66美元的份上,不能太苛求。然而當我後來為Fisher科學超聲波清洗機進行故障檢測時,卻被它深深地傷害了…當然這都是後話。

20170908NT02P9 圖9 Klein Tools MM60萬用電表有大顯示器。

這種便宜的MM600萬用電表不能測量兆歐姆(Ω),探頭的品質也是一個問題。右邊的探頭OK,但一眼就能看出是廉價品。Fluke探頭看起來感覺就好多了,畢竟7倍的價格差距。MM600的「關閉」位置在旋鈕的中間;Fluke 187和189的「關閉」位置在逆時針位置最左邊。使用Fluke萬用電表時,只需把旋鈕逆時針轉到底,就是「OFF」了。使用者介面不統一,在關掉一個萬用電表之前,先弄清它的品牌!

現在Klein Tools MM600可以用了,我看到兩個Fluke萬用電表的端子都顯示滿電池直流電壓,我悲憤交加,唯恐自己的1000美元泡了湯。打開Fluke萬用電表,它們都用一組叉齒壓住鍍金片,將電池電壓加到底板(圖10)。輕輕彎曲叉齒,將壓力施加到電路板上的鍍金片。

20170908NT02P10 圖10 Fluke萬用電表用一組叉齒壓住鍍金片。

由於擔心萬用電表會再次被腐蝕,我拿出了DeoxIT D5和DeoxIT G5噴霧(圖11)。G5表明這種噴霧是專供鍍金端子使用的,DeoxIT可以清潔、翻新、保護和潤滑任何接觸表面,它也可用於保護測試設備的旋轉開關。

20170908NT02P11 圖11 DeoxIT D5和DeoxIT G5噴霧。

我沒把DeoxIT G5噴到萬用電表上,而是噴到空處,然後讓噴管觸碰Fluke萬用電表的鍍金片(圖12)。不必把所有的精密電路都弄濕,特別是因為Fluke萬用電表可以測量高阻抗,如果一個指紋就能影響PCB的電阻,那麼隨意噴到萬用電表外殼中的DeoxIT也會有同樣的影響。我在鍍鎳電池端子上使用了DeoxIT D5。

20170908NT02P12 圖12 DeoxIT G5噴管觸碰Fluke萬用電表鍍金片。

把叉齒固定到外殼之後(圖13),兩個萬用電表都恢復了正常,希望DeoxIT能讓它們一直工作下去。到現在為止已經6個月了,一切正常。還好,歷經艱辛,故事有一個完美的結局。

20170908NT02P13 圖13 Fluke萬用電表恢復了正常。

Fluke萬用電表設計的改進建議

如果讓我修改設計,我會去掉所有的連接元件,而將電池支架焊接到底板上。這樣就需要完全重新設計一個外殼,會增加一些成本,但是也許只需用電線把電池連接到底板就可以了。在我看來,任何設計都比這個裝了彈簧的怪物要好,還有,Fluke應該在鍍鎳電池端子表面再鍍金。

Fluke在外殼防水方面苦下功夫是好事,也許這是工業用電表所必需的。但我只在實驗室的工作檯或車庫裡使用萬用電表,我寧願電池暴露出來,也不願選擇一個密封的設計,讓電池液在洩漏時腐蝕整個儀表的內部。

工程師們非常信賴Fluke或Tektronix這樣的品牌。多花一些錢在工程製造上,再多花一些在測試上,然後根據設計的優秀程度確定價格。我相信客戶一定願意為這些努力買單。

網友評論

@ Al Grasso 我的1983-1984 Fluke DVM Mod. 8024A沒有任何問題,至今仍像新的一樣工作良好。

@ BackplaneGuy 你說某些萬用電表的電池蓋子很難打開,我們是同病相憐啊。希望設計師能夠看到這篇文章。最讓我心煩的事莫過於為我那個便宜的Metex DVM更換電池了,那些用來固定後蓋的小東西太難打開了。還有,比起外皮是尼龍的廉價電纜,使用漂亮的矽膠探頭電纜是一種讓人心情愉悅的體驗。

@ JamesBryant 關於電池腐蝕的問題在這裡我就不妄加評論了。但我認為,雖然每個實驗室都需要好的DVM,但同時也需要一些便宜的DVM。中國製造的830B在eBay上售價僅3美元還含運費,而且它的性能符合描述:2½數字解析度,準確率只有5%,不十分可靠。不過想想價格…還是買一個吧。

@ Shane Kennedy 多年來,我也一再遭遇電池端子的問題。高端音訊遙控器、對講機、萬用電表和其他設備,有時甚至都沒腐蝕也連接不了。多數情況似乎都是低功耗設備出問題!我噴了清潔劑,用細砂紙打磨,透過彎曲來增加接觸壓力,這些都毫無用處。難道是一些觸點與電池材料不相容?

@ Art Zinn 大多數使用者指南都提到,如果長時間不使用,應取出DMM中的電池。與20年前相比,現在的鹼性電池品質都很差,容易洩漏。2007年我就將所有鹼性電池換成了LSD NiMH。9V鹼性電池,很少有洩漏的情況,因為做了雙重保護。不過我還是用LSD NiMH電池替換了所有9V電池。NiMH電池,不管是標準的還是LSD的,30年來我從沒聽說過有洩漏的情況。

@SChancey 對於很少使用的設備,我會拆下電池。對於常用設備,則每年更換一次電池,比如火災和煙霧報警器,在每年例行檢查時,是換電池的好時候。電池很便宜。不會有電池接觸不好的問題。

(參考原文: Dead meters expose battery terminal design issues,by Paul Rako,本文作者是一位工程師,在Rako Studios寫作,也是一位工程師作家。)