有位朋友想在雙(shuang)刀單(dan)(dan)擲(zhi)機(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)式繼電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)上增加一(yi)個LED，用來指示(shi)繼電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)線圈的通電(dian)(dian)(dian)(dian)狀(zhuang)態。我先后(hou)想到兩種(zhong)解決方案(an)：直接將(jiang)LED與(yu)繼電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)線圈串聯(lian)(lian)；或(huo)者將(jiang)它(ta)與(yu)一(yi)個限流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻串聯(lian)(lian)，然(ran)后(hou)并聯(lian)(lian)到線圈的兩端。前(qian)一(yi)種(zhong)方案(an)更加簡單(dan)(dan)，但(dan)簡單(dan)(dan)的就是(shi)最好嗎？
? ? 除了技術(shu)專長外，工程技術(shu)的(de)真正核心是(shi)能夠(gou)闡明不可(ke)避免的(de)折(zhe)衷(zhong)以及設計方案的(de)優缺點，然后在(zai)應用的(de)背景中(zhong)對它們(men)進行權衡。這(zhe)些折(zhe)衷(zhong)有些明顯(xian)有些不太明顯(xian)，包含了許多因素，例如基本(ben)性(xing)(xing)能、尺寸、功耗、對整體(ti)設計的(de)影響、設計信心、可(ke)靠性(xing)(xing)、重量(liang)和成本(ben)等。
? ? 有次當我被問及一個簡單的技術問題時，我遇到了上述情況的另一個基本示例。有位朋友想在雙刀單擲（DPST）機電式繼電器上增加一個LED——這個繼電器以行業標準命名法命名為“2 Form A”（請參閱參考資料1）——用來指示繼電器線圈的通電狀態。電氣參數非常清楚：繼電器電源為24Vrms/1A交流電源，線圈阻值為600Ω，因此根據歐姆定律，繼電器電流為40mA（圖1）。
圖1：基本拓撲非常簡單——24VAC電源，為600Ω DPST繼電器(qi)供電。
? ? 我的第一個(ge)想(xiang)法就是保持(chi)簡單(dan)：只需插(cha)入一個(ge)40mA的LED，而與(yu)繼電器(qi)線圈形成串聯即可。這個(ge)繼電器(qi)線圈用作限流電阻(zu)器(qi)：只有一個(ge)元(yuan)件，既快速又便宜（圖2）。但(dan)是(shi)由(you)于多種原因，這(zhe)個(ge)(ge)解決方(fang)案在(zai)我(wo)看來并(bing)不(bu)理(li)想。首先，我(wo)不(bu)確定(ding)在(zai)線圈上(shang)串聯一個(ge)(ge)二極(ji)(ji)管（LED是(shi)二極(ji)(ji)管）是(shi)否會(hui)影響線圈工作——經過(guo)半波整流的電流會(hui)導致線圈以(yi)60Hz的頻率發(fa)生(sheng)“震顫”。其次(ci)，繼電器(qi)在(zai)斷電時通常(chang)會(hui)產生(sheng)一個(ge)(ge)電感(gan)“反沖”，這(zhe)可能對LED的壽命不(bu)利。眾所周(zhou)知，電氣應力(li)、機械應力(li)和熱應力(li)是(shi)導致元器(qi)件(jian)過(guo)早失效的最常(chang)見的原因。
圖(tu)2：第(di)一個想法是將LED與繼(ji)電器線圈串聯，這個解決方案只用(yong)到一個元件，看上去很簡單。
? ? 由于(yu)這(zhe)個(ge)裝(zhuang)置已工(gong)作了“一(yi)(yi)段(duan)時間”，因此要解決(jue)這(zhe)些(xie)故障就可能(neng)令人沮喪。可以在(zai)線圈(quan)上增加一(yi)(yi)個(ge)鉗位二極管來解決(jue)，但這(zhe)意味著要增加一(yi)(yi)個(ge)元件(jian)。再者，我(wo)通(tong)常(chang)不喜歡把原(yuan)本正常(chang)工(gong)作的電路(lu)打(da)斷(duan)而串聯(lian)加入(ru)別的元件(jian)，因為這(zhe)樣做通(tong)常(chang)會(hui)在(zai)機(ji)械上造成難以清潔和正確固定(ding)的問題。
? ? 因此我轉而采用B計劃：在線圈兩端增加這個LED以及一個限流電阻（圖3）。這個1A變壓器(qi)具有足夠的容量來處(chu)理額外的20~30mA負(fu)載，因(yin)此這樣做沒有問(wen)題。我還認為(wei)，可(ke)(ke)能不(bu)需要對整(zheng)流器(qi)的交流輸(shu)出進行濾波而(er)減少可(ke)(ke)見紋波，因(yin)為(wei)眼睛的視(shi)覺暫(zan)留現象很可(ke)(ke)能會解決(jue)這一問(wen)題。但是電(dian)感反(fan)沖(chong)的問(wen)題仍然存(cun)在。
圖3：替代方案是將LED和電(dian)阻器與線圈(quan)并(bing)聯，而(er)不是將LED串聯進去(qu)，這比第一(yi)種方案只多使用(yong)了一(yi)個電(dian)阻器。
? ? 此外，有些人的眼睛(jing)對60Hz紋(wen)波(bo)(bo)特別敏感。如果要(yao)解決(jue)這(zhe)個問題，那么就(jiu)必(bi)須在(zai)外部添加(jia)一(yi)(yi)個半波(bo)(bo)或全波(bo)(bo)整流(liu)器(qi)來(lai)為LED供電，然后用(yong)一(yi)(yi)個10μF至(zhi)100μF的小(xiao)電容(rong)對其(qi)進行(xing)濾波(bo)(bo)。由于這(zhe)種附加(jia)版的指示器(qi)電路是與線圈并聯，因此實際安(an)裝會(hui)更(geng)容(rong)易（如有必(bi)要(yao)，也(ye)更(geng)容(rong)易將其(qi)取出）。
? ? 但(dan)是退后一步，我意識到這些方法中存在(zai)很多的(de)(de)(de)不確定性，這通常會(hui)令(ling)人(ren)擔憂(you)，會(hui)讓人(ren)花費大量時間進行微調，甚(shen)至會(hui)影響長期可靠性。因(yin)此，我花了一些時間思考一個(ge)基本問題：“這里還有(you)哪些其(qi)他(ta)資源可以使用(yong)？”答案(an)顯而(er)易見：未(wei)使用(yong)的(de)(de)(de)那個(ge)繼(ji)電(dian)器刀觸(chu)點(dian)——這個(ge)觸(chu)點(dian)與(yu)工作觸(chu)點(dian)在(zai)電(dian)氣上獨立而(er)在(zai)機械上耦合。請注意，雖然單刀繼(ji)電(dian)器（SPST——1 Form A）很常見，但(dan)許多設(she)計(ji)人(ren)員為(wei)方便起見和“以防萬一”會(hui)選擇雙刀版本，甚(shen)至會(hui)選擇DPDT（2 Form C）繼(ji)電(dian)器而(er)不使用(yong)那些多余的(de)(de)(de)觸(chu)點(dian)，因(yin)為(wei)它們(men)未(wei)來提供的(de)(de)(de)額外(wai)的(de)(de)(de)靈(ling)活性通常可以抵(di)消(xiao)成本差異。
? ? 因此，我建議他將LED及其電阻器通過那個未使用的繼電器刀開關從24VAC電源進行接線（圖4），這(zhe)樣(yang)他(ta)所得到(dao)的(de)(de)指示器(qi)電(dian)(dian)(dian)路就(jiu)(jiu)完全獨立于繼(ji)電(dian)(dian)(dian)器(qi)線圈電(dian)(dian)(dian)路本身，從(cong)而(er)有(you)助(zhu)于最大程度地減(jian)少電(dian)(dian)(dian)氣影(ying)響與實際(ji)安裝這(zhe)兩個(ge)困難。而(er)且(qie)，除了表(biao)(biao)明線圈通電(dian)(dian)(dian)以外，獨立電(dian)(dian)(dian)路還能表(biao)(biao)明繼(ji)電(dian)(dian)(dian)器(qi)銜(xian)鐵實際(ji)上處于吸合狀態，因此就(jiu)(jiu)可以對繼(ji)電(dian)(dian)(dian)器(qi)的(de)(de)工作情況更(geng)加有(you)信心。如果從(cong)交(jiao)流線路驅(qu)動LED產生(sheng)了不(bu)可接受的(de)(de)視覺閃爍，那么有(you)很(hen)簡(jian)單的(de)(de)方法(fa)可以解決這(zhe)個(ge)問題，并且(qie)無需擔心會影(ying)響到(dao)線圈驅(qu)動回路。
圖4：使用繼(ji)電(dian)器(qi)未使用的那個刀(dao)開(kai)關是(shi)一種更(geng)好、更(geng)高明的、靈活、無(wu)風險的解決方案(an)，它不僅驗證了線圈已通(tong)電(dian)，而且還驗證了繼(ji)電(dian)器(qi)銜鐵(tie)的實(shi)際吸(xi)合。
? ? 您是(shi)否曾經考慮(lv)過一個簡(jian)單(dan)的(de)設計問(wen)題，但(dan)在(zai)深(shen)思熟慮(lv)后卻(que)發現，盡管采用(yong)了(le)KISS（保持(chi)簡(jian)單(dan)）原則，但(dan)這個顯(xian)而易見的(de)解決方案確實不是(shi)明智(zhi)之舉？更好的(de)是(shi)，您是(shi)否發現了(le)額外的(de)未(wei)使(shi)用(yong)的(de)繼(ji)電器(qi)觸(chu)點而可以(yi)予以(yi)利用(yong)，或者只要將BOM表從SPST繼(ji)電器(qi)升級到SPDT甚至(zhi)DPDT繼(ji)電器(qi)，就可以(yi)解決問(wen)題？