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拆解PHS-3C酸度计，手把手教你排除随机数显故障 6 |2 R% v% G8 |, q0 R2 `0 M
G3 |3 b) K, x* d! Y 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。" F. e& }# R+ f+ I8 m+ ?; x, e2 Y* b2 I
- B) F$ p+ ~& O) c
一、故障现象
# L1 _, J& d) G4 E2 ?6 a2 ]& o' I1 D2 ^0 U9 t
仪器外观：
' \9 [. _5 s# B" s
0 ?; y( N/ x9 h1 T2 @, w* ] a+ [) B7 ~* X
下面是拍的故障图片7 T% u( X7 ~# g3 N* }
电极接口处插上短路插头（内部短路的Q9插头）：
! v& _% M3 ?1 O8 x6 E9 Z s3 ~/ a, L' Z: t3 ]; Q- t# a
* b7 s) R# v& r9 z
开机后，mV档出现随机数值（应该为0）：% h+ e' I3 v% k8 n/ O% S9 u
, k9 F2 R$ O1 N3 R5 x
3 J$ j9 T X4 D6 Z) E" M5 p+ ?( C转换到pH档的现象，全部调节失灵：
/ T6 B* ]8 \" e' J- z& i1 y4 Q2 x
/ i( E7 ^' ~% g( n1 C9 H- ^' L& z
) a4 e* _0 s7 W- u/ f" X& z# I* J7 O再开一次机，mV档依然出现随机值（应该为0）：
8 k+ Z, p- ^4 x8 ^
" X' N! {: ?2 {7 |" \, }. y9 }
: u/ i3 u1 P% j, d转换到pH档的现象，全部调节失灵：$ u3 m5 i8 X. @* r
E( n% d% t0 K& A& t" \5 g
8 P) B+ W0 @+ Z9 c; H8 v二、拆机步骤
' T" D- X/ K0 C% B" t将仪器翻到背面，卸下6颗固定螺钉：
, Y, v$ N7 o1 k8 P9 G7 H3 e( \: u: A6 ]
+ x# f) N4 S. k4 W+ i* J/ T% h翻开机壳，机壳内部亮晃晃的，有防静电铝膜镀层：
8 h: {: m( x4 P' J, `4 w1 t' t
8 ~, B& w9 o( W+ H [( C+ P! j. F0 v3 o( v, F6 v/ O$ F
结构由两部分组成，是见过的仪器中，最方便维修的：* S( r" F& q1 i- ?
( ^/ ]8 v8 r( z! n
% q/ u) P) z( M三、电路元件功能
, j* l' ]% S s/ XPHS-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：3 ^- G+ c( ^% c9 F0 } F5 l
3 v* O* y$ v; y( F0 x1 O7 m7 i( |
& H* k8 h- b! h; E& \ |& \! DPHS-3C酸度计电路结构：1 [, t' |, t& g8 E, D
g _# W7 @ E' c* q& G7 c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。) d0 B) i( P! E6 C/ U1 _
: ~' w1 B2 i+ F/ v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。# Y! V: }9 V: o$ @
9 L3 O6 a. ?" N( MPHS-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。
! W; o3 O# f* ?& B! b$ s* A# P
6 ]* [# ?/ J! d5 R; G6 i7 a本机电路板：: \, X1 N8 a2 M
( Q# e4 K# m% N: Q, T
3 G% b% B- Y6 m: v- h4 [$ M' x& @1 P
/ m d9 y k, {! g9 g5 y9 {
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：
) w( p+ _3 o1 B/ Z) Z7 g! d # x% Z2 ^4 h6 ]1 L( t0 \) l3 ~* G
! f6 ]3 L& T* T3 P% j, |* S, v* | p' Z0 Z/ d4 H1 _
PCB板上有版本标示，是雷磁PHS-3C（02）版：
2 b1 q# z( n T9 F4 h# I7 }' x& d& i' L D
3 a. D" p8 A0 |4 z9 k9 w
1、电源电路
0 r/ F# N* |" Z% H3 u6 A# V* 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：
' G }1 @6 J" i
: a2 `0 E J0 W3 c0 `+ q9 Q) t$ q( M4 c
变压器次级有8V+8V双绕组和单独的一组8V电源：) [2 H4 _5 s( \" R, w" V8 C: G
9 D) {! Y; U3 F( E2 y, i
! i! f8 T# z. b* @
8只二极管分别作两组电源的全波整流：
: y, w9 u, H' `1 q$ @5 Q
$ u5 P& ~7 ~6 I1 |2 y' G+ |0 i: h
三端稳压器78L05与79L05构成±5V稳压电源，给输入IC供电：8 u% ~# }* \# M. F, m0 \
5 v- H* O$ g- x$ D* a) I, F
- D, V& X7 o8 N. d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：
1 H. T+ O; }4 W6 u5 q4 U$ Q" V# D+ ^
7 [/ r% j: V8 l7 s: G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。& _6 g, q2 f; V3 a. u9 Z
5 g* E. ]- [9 D: m
（未完，楼下继续）& A) K) M1 s& E4 [
2014/7/9 23:29:32 ![]() 7 \. F2 o7 h+ l" H' u: J( }1 p1 w* N/ `
登录/注册后可看大图
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; O8 \* K7 b* _3 K0 R （接楼上，继续发：）( e. ~# N3 \0 G! ^; ~: N
" ~: j/ x8 t0 H9 @
2、信号输入电路" w" C0 |3 `( K% I# I; }% c
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：- ~' t6 v( z5 d' V5 B
( e9 J7 [9 c+ ^0 D8 g# V
$ i, O4 r6 U& \6 s7 FLM385 Z2.5提供2.5V基准电压：
: D! I, N$ e- {4 u. N5 _ s0 T- X, O* F/ J4 K0 ~0 I
9 g: \9 _ s6 }- I! n5 `. D
3、A/D电路8 j" v2 k6 Z# n4 |, P: O& l
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）；" K8 j+ @$ J; P, T! u7 k
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：
6 z: G, M- f+ U1 G
Q! M* {1 [+ ]$ o
6 u3 Q: @" P& [9 g! \2 H4、LED显示电路/ O: I5 q8 D9 a" v: {' z7 h7 `
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：
9 w. K: a& r) S
* h! N3 J; {& t# g) i: x( ]0 K2 `; v* C) b1 P8 q2 a) b
MC14513BCP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：
$ d/ j# a R( U) \) i1 l) o. q2 |: b! B: B; V
% ]+ H0 d9 Z/ j7 s/ f# YULN2003AN是美国TI公司达林顿管阵列，驱动LED显示模块：; b$ D* x" H& o e/ N
4 r, ^$ G; b4 ~) U
" |( j9 e& k4 Y3 G5、其它元件, f1 R! p+ }4 S
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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0 K/ ~/ g4 l) g3 H* R. @2 j3 k/ ]. t6 q- w
橘黄色的是A/D的旁路电容：9 s7 B0 H! o/ H, D; K" R2 d9 h* L
8 i H1 ~0 `( M. V, c
. ]- n1 a- g# C$ U4 [3 b天蓝色整流滤波电解电容，见到国产老品牌“天和”，很亲切：# Z' ]. s: N- @" \/ T$ ^
6 O9 Z5 [; D4 b" B
% a/ a: Z& F) {1 M* A' ^" M8 @, imV档与pH档切换的波段开关：
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+ D' u+ N2 F1 S4 d+ R6 @( E
调温度补偿电位器（680Ω）、调斜率电位器（47K）：
' O) B0 E0 {3 _% J: r9 Y4 {4 g8 w. q: v4 v7 Z: k% `5 V- I
( P* R! j5 K+ w( v调定位的精密多圈电位器（1.5K）：
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! y* D; W4 f; f2 A8 h
（未完，楼下继续。）
, m! G" o4 {& m2 W) i2014/7/9 23:30:54登录后回复
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（接楼上，继续发）
" ~5 X+ o4 ]$ }8 f) m( b: n
# E6 `9 M) g6 y拆下电路板四颗固定螺丝：
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4 Q \3 G2 e$ t8 k+ n* {# j
) I- m8 c& Q& Z3 K- H/ `* Z拔下交流低压电插线：
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8 M. X% r8 u+ J+ t# p拔下与电位器、波段开关相连的插线：
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( k" ]# ?( D% k( T: G/ t& E* W: j% |$ `. }' F6 d+ d
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）：2 n2 t5 {' M/ ^+ |. V) u
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' H$ o" q8 s3 g0 r1 q6 Z四、故障原因分析及排除
' F, {% h" v* V9 W4 `+ m& i 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。2 ^6 o6 M8 X- i P& }
% \6 {* ] ^9 z, q8 a/ H3 @# o
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：' s" @* s" A4 `: o2 ^: f1 t- h
2 m" ^; f, p' ^* d* z
2 K0 {+ O0 k$ p$ R9 A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：9 j# m% C5 Q- K# _+ R. R
' e7 c& A/ _ h; l
7 `4 e- B. a* U% u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：
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在仪器通电情况下，用万用表检查：
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; c/ M, N7 r/ W# a0 ^1 }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：
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D, K5 e0 X7 F2 T3 }9 _
" l+ }1 d9 O2 I1 y$ F; ?: C( j2 Q- w- b②、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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3 E/ I& c. l/ T; L) K③、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。
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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。- {0 t( f; V. d+ A! @
: R; R7 y& u o* |% Y5 V+ j
4 o" A s, Z; y& h+ P2 V: m; ~⑤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。* K* ]" Q1 j. i* E- G# }; I7 L* b6 N
0 z V( c3 L7 D. Q, Z; D: {9 n2 z7 e; E检查结论：输入电路及IC是好的。- M2 X: F0 N5 t" ~- Q* ]
3 _9 q) X/ I( e+ q- m, d" I2、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：/ q" ]* C2 w' g9 y6 T! m9 g
* m5 k7 B @8 R# {9 _& Z) x+ N4 e8 x4 U8 K* c2 y
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。
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" _- |* G1 L1 y- A$ R0 x5 M 关于仪器校核，论坛已有许多文章，就不再赘述了。0 @: j0 \. h, s7 t
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结束语： b0 f8 ~; y- q" K% @! n0 O2 a
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。5 J/ S0 x/ c, p
2014/7/9 23:56:36 + x- t4 w z. l$ Q5 d
6 A) F& T4 g- F6 g
2 R/ p$ K2 P$ Y" G* P6 v! C- y) _( \8 t$ V4 @" z T. _' x% N
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