拆解PHS-3C酸度计，手把手教你排除随机数显故障

楼主   sc360xp

* s, T% ~9 C# A/ @- G                               
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拆解PHS-3C酸度计，手把手教你排除随机数显故障

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5 q2 q9 B1 P  S* E- W    PHS-3C酸度计作为性价比较高的国产仪器，市场拥有量较大。一台雷磁PHS-3C酸度计开机后出现随机数显故障，各个调节功能全部失灵，经维修后恢复正常功能。
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一、故障现象

, e- a  d  U3 A仪器外观：

                               
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下面是拍的故障图片
电极接口处插上短路插头（内部短路的Q9插头）：
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开机后，mV档出现随机数值（应该为0）：

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6 b0 f$ R, [; M) P6 u) k: W转换到pH档的现象，全部调节失灵：
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2 }8 _# q8 x1 N+ H
7 b/ v7 {$ n# c+ b4 O# f9 ~再开一次机，mV档依然出现随机值（应该为0）：
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" }5 f; F. `7 t3 H
! n+ F9 z4 m# z- @4 N转换到pH档的现象，全部调节失灵：

                               
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二、拆机步骤
8 V+ ]: {, w2 V9 X) M将仪器翻到背面，卸下6颗固定螺钉：

                               
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翻开机壳，机壳内部亮晃晃的，有防静电铝膜镀层：
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结构由两部分组成，是见过的仪器中，最方便维修的：
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# W2 L( B0 H  M5 K
% M. I/ }2 u8 O# d# `3 _三、电路元件功能
. a, m0 a( ]6 e# L% i+ M1 H- k& dPHS-3C酸度计作为一款国产经典的仪器，跨度长达近30年，第一代PHS-3C酸度计电路原理图如下：
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, T9 m; G0 a% L' E+ \# X/ v1 F: \% @, j                               
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% I, ~" o- K) `9 APHS-3C酸度计电路结构：

酸度计的实质是一台高内阻的毫伏计（与数字万用表的电压档是相同的原理），用于测量电极产生的微弱电动势。

电路由电源、输入电路、模数转换（A/D）、温度补偿、译码器、LED显示等电路组成。

2 f  [8 q- L% nPHS-3C酸度计有很多的版本，也有多家工厂生产，基本架构相同，但元件和具体线路有较大区别（弄不懂为什么都叫PHS-3C型），电路图很难寻觅。
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本机电路板：
" A, S3 d2 \& v3 O, _

                               
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  r( K# r/ `- M' Z+ z: v7 l5 G
" D* ?/ C0 ~1 U7 K

电路板中，IC都用插座固定，方便维修，各个IC的功能如图所示：
+ Q6 W2 J5 m& u% A7 G% V

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PCB板上有版本标示，是雷磁PHS-3C（02）版：

                               
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1、电源电路
9 d4 F' y. ~) T# _5 h采用线性整流电源，这是变压器和后背上的信号接口及电源开关、保险管等：

                               
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) o3 i! ]+ e& d* O7 U. \7 g' ~5 ^
5 R" o! ]% g$ p2 b变压器次级有8V+8V双绕组和单独的一组8V电源：

                               
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8只二极管分别作两组电源的全波整流：
# ?* |* N4 @: ?( h% O  L0 ~

                               
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2 S( _4 ]$ j  H1 x" H. f9 S) D
2 j- O( @0 R3 z* i% Q* f$ l三端稳压器78L05与79L05构成±5V稳压电源，给输入IC供电：
6 f& v5 g+ d0 V

                               
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! D# i$ F, U1 Y' J" J& V5 e, K) ~这只功率较大的三端稳压器7805，美国NS公司（国家半导体）产品，构成单独的5V稳压电源：

, u: e) j+ ^2 u& d/ c3 ]7 s0 Z                               
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2 m4 h, P2 @, _, Z+ [9 S8 W
当电源电路发生故障，通常会表现为无法开机，没有屏显，炸保险等。
7 O+ h( ?7 b9 F) z; ?2 @
（未完，楼下继续）
: @: a4 n9 P. e) u' X

2014/7/9 23:29:32

                               
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该帖子作者被 liushuyong加 10 积分， 2 经验，加分理由：鼓励原创

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' @+ D! b7 ?$ K                               
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7 Z. y5 U8 U$ u. h$ g2 p/ s                               
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1 楼   sc360xp

                               
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0     

（接楼上，继续发：）
, ]7 F( N4 x9 B# x/ W& w9 V4 V0 ~
/ H6 }7 H/ ~  }( q4 Q: `2、信号输入电路
: @0 {7 g! Q5 b  w0 A    采用高阻抗四运放IC（注意不能使用普通四运放IC），型号是美国TI公司（德州仪器）的TLC27L4CN。IC的输入端（第5脚）被扳直，然后直接焊在接线柱上，这种接法在许多PHS-3C酸度计上采用，是为了减少分布参数的影响：

                               
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, \( ~# n' L& F$ f7 D+ L! Y1 M1 {
' O1 D0 I% Y4 j5 ^LM385 Z2.5提供2.5V基准电压：
+ e2 U" [8 M1 j; ^

# ^8 Q0 y% p7 b! n6 {                               
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" u6 X8 K7 g. g
3、A/D电路
    本机采用美国Intersil公司的4位双积分A/D转换芯片ICL7135CPI（第一代PHS-3C采用的是5G14433 A/D转换芯片）；
    美国TI公司的时基集成电路NE555P构成方波发生器（时钟信号），提供电路采样计数用：

) u. {1 f& C/ V1 m7 V                               
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: k6 ^6 U; l9 G' Y4、LED显示电路
$ P& L( @5 W  \+ Y( y0 r本机采用3 1/2位LED数字显示模块，白色的长方体是显示mV档和pH档的LED显示灯：
/ V% p* P% s& {8 C7 z4 q

; e) L, N: |6 S  [+ B3 R( n                               
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( i2 I! l9 r% s
* @/ b0 J! k: P0 L) q) eMC14513BCP是美国安森美（ON）公司的译码器，将A/D转换后的数值提供给LED显示器显示：
! s" R- g. z: A5 ]

                               
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( ?- W, r  z  p9 {0 A) Z; n
ULN2003AN是美国TI公司达林顿管阵列，驱动LED显示模块：
$ i- N% T7 Z- o1 P

                               
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5、其它元件
, }6 M- V! h; p2 O7 x" X9 r$ ^蓝色的元件是美国柏恩氏(BOURNS)公司的精密电位器，电阻采用精度较高的五环电阻：

                               
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橘黄色的是A/D的旁路电容：
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天蓝色整流滤波电解电容，见到国产老品牌“天和”，很亲切：
1 |3 @# d- y) M4 M. X& z9 r

8 Q# y  v5 I( J/ e( L                               
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3 i; i# ^& J* v6 w
+ j) J: ^# S5 i9 @9 Z* A# z0 smV档与pH档切换的波段开关：
2 }! R* f& X) V. _. X

                               
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9 n7 f) {. O( t0 y) P7 _/ g调温度补偿电位器（680Ω）、调斜率电位器（47K）：

5 a9 Z" [2 [* ~# I# e5 D8 o                               
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, l& v3 S$ s' {" B
% V& l/ n3 k9 L0 @" K/ X% {调定位的精密多圈电位器（1.5K）：

                               
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4 ]# ?# ^0 E. Z
（未完，楼下继续。）
& e" x0 X- b; ^- s( O8 g. P: `8 s5 }

2014/7/9 23:30:54登录后回复

1 |1 x% p  i% I# c3 H1 F; g
3 Q3 w- ^2 w9 t0 T) a2 f9 L

2 楼   sc360xp

                               
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1     

（接楼上，继续发）

拆下电路板四颗固定螺丝：

) ?0 {. P# X) F/ C: Y4 x1 ?" y                               
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" {1 a  \7 }+ M2 J+ ?5 J' r5 ]3 C) h
: M3 w6 e% L% o! p拔下交流低压电插线：
% D3 Y, b* V8 I' u

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拔下与电位器、波段开关相连的插线：

                               
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3 `' `7 w( l( l取下电路板，翻到背面，有LED数码显示管与两只LED灯（白色长方体）：
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; }5 f! v- |* u* ~2 h
四、故障原因分析及排除
# i# L% a% w, Y3 N  }" j    本机开机出现随机的数值故障，且不可调零。说明电源电路、显示电路是好的，问题可能出在输入电路、A/D电路。

1、输入电路的IC编号为IC1，型号TLC27L4CN，是一个起重要作用的IC，内部有四个独立的运放，管脚图如下：
% I" k# z$ `/ t1 r6 J

) G1 }: \1 b, C6 ?" \# g                               
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' W, Y! r' W. N* q
2 z7 P: `6 W0 I# h本机TLC27L4CN在电路中只使用了内部3只运放（第一代PHS-3C用一只单运放AD515J，有很大差别），实绘部分电路图如下：
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7 f8 {  C$ O3 m* i4 ~& [& j/ ^实际接线图如下，第1个运放被屏蔽（未使用），使用第2、3、4个运放：

, h8 {! @2 R- |+ O! ?  k                               
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4 B+ Q# l, D0 i" u5 T) o' a在仪器通电情况下，用万用表检查：

4 k8 Z- {" f% B, ?" p1 ?①、测量IC1的4脚（红表笔）对11脚（黑表笔）的电压，电压为10伏，说明供电正常：
0 g: ^6 N. n$ J" l, \! x* E

                               
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②、用手触摸IC1表面，没有明显温升，说明内部没有严重短路（不排除轻微短路、断路故障）：

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: a+ m6 d( q  X1 H' _# h5 b' q7 k
3 r8 X7 N- N0 j# q7 y/ s0 T③、测量IC1的8脚（即运放3的输出端）电压，电压为-2.45V,说明本机电路基准电压正常，运放3是好的。

8 d6 o+ p% W' O7 M/ P5 d% M                               
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④、将档位开关置到pH档，万用表表笔测量IC1的14脚（即运放4的输出端）电压，调节各电位器旋钮，该电压有变化，说明运放4是好的。
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5 c# v, ^+ _& p7 R                               
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/ t" j8 M$ F1 {. o: t⑤信号接口插入短路插头，开机，置到mV档，测量IC1的7脚（即运放2的输出端）电压为零，测量IC1的14脚（即运放4的输出端）电压为零，说明运放2及运放4是好的，输入电路功能正常（电路正常时，7脚及14脚的电压与输入端电压相等）。

                               
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⑥在信号接口接入1只5号电池（插座中心孔接正极），开机，置到mV档，测量IC1的7脚电压为1.55V，测量IC1的14脚电压为1.55V，再次证明输入电路功能正常。
7 F% L6 B, z# \* b  I
检查结论：输入电路及IC是好的。
$ W' O: i( y0 `0 `# C. s# d
2、A/D电路的IC编号为IC2。该IC内部较为复杂，用替换法来判断好坏。先仔细观察其外围电子元件有无异常，在断电的情况下，将IC拔下，换上一只从旧仪器上拆下的7135（TI公司产品），见下图：
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8 {( P6 {2 f/ D7 J
% M2 D- a2 F/ Q% ~3 U    开机后，把短接插头插入信号插孔，置于mV档，显示为“0”，置于pH档,调节各电位器能起作用，OK！成功修复。说明是IC2（A/D模数转换集成电路）损坏造成的故障。
& p; d9 m  B, @( S. f2 v" P

                               
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$ T4 O1 @: Y, K6 p
    关于仪器校核，论坛已有许多文章，就不再赘述了。
9 P& m2 y; I- T( Y' `  V" N
2 P8 h0 i9 L3 J/ T7 h# i$ @结束语：
    国产PHS-3C酸度计在要求不高的地方使用，性价比较高，运用很广。对于电路产生的故障，可以根据其表现，先大致判断是哪一级故障，然后采用IC替换法（从淘汰报废机中拆下的IC），能快速地找到故障根源。淘汰报废机不要丢了，也许它的元件以后会派上用场哦！本文对输入电路IC1的分析检查较为详细，一方面该IC娇气容易损坏，输入电路的故障基本上都是它引起的；另一方面，该IC中有一个运放空闲，在应急的情况下，可用搭棚飞线的方法替换损坏的运放，供维修人员参考。

2014/7/9 23:56:36

  x* P# ]9 U7 G* u+ g. }% ^

l来学习了，谢谢分享

楼主分厉害
  b6 x4 M" j7 s# h- m不过觉得国产仪器所用电子元件进口依赖度太强了。

楼主太厉害了，

楼主全才呀

图文并茂，实践性很强大，谢谢分享！