家裡的暖氣系統出現了異常,經過檢查,確定是兩個原因引起:一個是溫控器壞了,另一個是變壓器的次級接腳壞了。事實上,作者發現很多故障都是成對出現的。因此繼之前EDN美國版的「工程師定律1:電器壞了,出錯的總是電容」,我們又有了「工程師定律2:電器故障總是成對出現」。

你有沒有發現,很多故障都是成對出現的,也許這樣說有一點主觀,但最近我就遇到這麼一對問題。

幾周前,我家裡的暖氣系統出現了一些異常症狀,實際上是兩個症狀。在我從理論上思考它們之間關聯性的過程中,問題變得更嚴重了。

症狀1:

溫控器以大約2秒的時間間隔,不斷地啟動、關閉、啟動、關閉。我首先想到的是電池可能沒電,但更換電池後還是不行。難道是切換觸點接觸不良?剛開始我只是讓觸點閉合及斷開幾次,想著清理一下觸點就可以了,後來乾脆拿出我的「重型武器」:Cramolin Blue & Red觸點清潔劑,但還是不行。我還有一個備用的溫控器,將其前面板插入牆上的底座,也不行。無奈之下,只好將新的溫控器完整地接上,終於OK啦。不知道不用原理圖能否修好那個舊的溫控器,但可以隨時嘗試一下,如果有空的話。好啦,要說我解決了這個問題,那只是幸運罷了。

症狀2:

作為熱水供應系統的加熱爐在運行期間也是不斷地啟動和關閉。夜裡躺在床上我還能聽到熱水流到散熱片的微弱聲音。然後,我注意到它完全停止了,加熱爐停止工作了,也沒有水流。起初,我以為是熱氣在哪裡給截斷了,也許是水泵過熱引起,系統又恢復工作了,因此我以為就是這個原因。過了一段時間,一天早上我起來發現很冷,才意識到需要認真對待這個問題。

按照屢試不爽的故障排除方法,我發現敲打一下加熱爐控制器盒子可以讓系統重新開機工作。難道這次真的找到了罪魁禍首?

現在開始推斷,也許是溫控器對加熱爐的驅動力不夠大。難道還是連接的問題?我想是時候來認真研究一下暖氣系統的設計。雖然明白基本設計原理,但因為有三個加熱區,在控制回路上有一些額外的硬體。長話短說,溫控器控制著每個區域的水閥,水閥打開時,一個微開關就被啟動了,然後發送訊號給水溫自動調節器。因為水溫自動調節器只有兩個輸入端,有兩個區域必須並聯在一起。這樣沒問題吧?只並聯微開關。

但是那兩個區域也共用一個水泵,與第三個區域的水泵是分開的。為驅動那個共用的水泵,兩個並聯的開關引線接入1號配電箱,其中包含繼電器、變壓器和一個半波供電電源。繼電器用於接通共用水泵的交流電線,它也驅動另外一個繼電器(在2號配電箱裡),連接到溫度自動調節器的第二個輸入端。看到這一堆亂糟糟的線,感覺1號配電箱嫌疑最大,於是決定撥開這一團亂麻,一探究竟。

面對一堆暴露在外的交流電線,我在工作檯上小心翼翼地測量變壓器和繼電器的電壓,似乎一切都正常,我再把那個整流器都拆掉了來檢查它是否正常。一個微小的間斷性繼電器成了頭號懷疑對象,我將數位萬用電表設置為蜂鳴模式,想著觸碰幾下應該可以看出這個繼電器的問題,然後再接入交流線,然而什麼反應都沒有,電路不工作。我再次檢測電壓,當接觸變壓器的一個次級接腳時,那個繼電器馬上動作起來!經過幾次測試,我得出結論,原來變壓器才是真正的罪魁禍首。但到底是怎麼回事呢?

自我提示:下次要執行更好的視覺檢查時,拿出放大鏡。

仔細看一下變壓器的次級接腳才發現焊接點是多麼粗糙,EDN美國版實驗室新購買的USB顯微鏡可以告訴你其中的奧秘:

20180205NT02P1

變壓器的四個次級接腳都壞了。因為變壓器是透過兩個螺絲固定在PCB板上的,我猜想一定是先焊接,然後再用螺絲固定的。換一個新的溫控器,然後把兩個接腳再次焊接好,暖氣系統就恢復正常了。我喜歡研究這種問題,前提是可以解決掉這些問題。

以下是1號和2號配電箱:

20180205NP02P220180205NT02P2

(參考原文: Why do problems come in pairs?,by Michael Dunn,EDN中國版編輯Jenny Liao編譯)