拆解PHS-3C酸度计，手把手教你排除随机数显故障

楼主   sc360xp

: z8 t& u" N/ o: _, T9 d                               
登录/注册后可看大图

1     

拆解PHS-3C酸度计，手把手教你排除随机数显故障

, B7 t2 i* u7 x& S
: f" r7 X+ T4 `% C; 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。
5 X2 J2 o1 V% K# M, V; ~2 a, m
1 n: C2 J! K! L2 I8 x一、故障现象

仪器外观：

                               
登录/注册后可看大图

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）：

' p, ?5 Y% B1 B. ?& P: A                               
登录/注册后可看大图

开机后，mV档出现随机数值（应该为0）：

                               
登录/注册后可看大图

转换到pH档的现象，全部调节失灵：

  x0 w3 P/ k; L- \: o  F# }                               
登录/注册后可看大图

再开一次机，mV档依然出现随机值（应该为0）：

* @; r* G6 ~, _! t0 m; u                               
登录/注册后可看大图

4 T1 Q7 j) m' T
转换到pH档的现象，全部调节失灵：

; O' R/ q5 }) V  `2 }1 z5 Q                               
登录/注册后可看大图

3 p" f' p5 X$ P' u
2 S  i9 P. ?- i7 `0 ~! [二、拆机步骤
将仪器翻到背面，卸下6颗固定螺钉：

$ h7 ?* t$ x3 y* [. f: M                               
登录/注册后可看大图

4 l7 b( r7 R4 V$ l' r

! w* W7 S4 {7 R. j* B+ ^
翻开机壳，机壳内部亮晃晃的，有防静电铝膜镀层：
2 l. y# T+ D. A$ u5 v

                               
登录/注册后可看大图

5 P' S5 i# b8 k8 S
4 ~7 G1 f' A8 y) Q结构由两部分组成，是见过的仪器中，最方便维修的：

4 ~/ D; f$ Q0 I9 q0 t+ }2 c                               
登录/注册后可看大图

/ e  l7 D$ d" W
三、电路元件功能
6 {( R3 [4 `- h4 RPHS-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：

, q# ]! ?! g9 ]# s7 Q0 F6 }                               
登录/注册后可看大图

PHS-3C酸度计电路结构：
# h. ^1 ~  Y8 q2 ^4 R
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。
# E8 y$ y8 P# h0 {4 l( H
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。

' ]# R0 i6 X8 D+ rPHS-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。

本机电路板：

: l& f# ~8 i+ G% m; U3 e6 E' y                               
登录/注册后可看大图

/ i( g" A9 T- o. x+ b
# A2 Q# t4 P8 k: y4 v1 [

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：
8 R5 z  _6 A6 H1 B+ `8 o

                               
登录/注册后可看大图

9 C. Y, j# u' |- NPCB板上有版本标示，是雷磁PHS-3C（02）版：

2 t7 h! o# I  I$ p. [                               
登录/注册后可看大图

5 N/ b" U6 D! R! X$ n
1、电源电路
3 l0 {' i" o0 R( O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：
1 d' ?  H0 t& k" G5 J8 _" n

. d) }3 k3 e+ ]* W$ L0 I                               
登录/注册后可看大图

' T$ e/ E9 V4 X% A
! N+ [% ]9 s9 s变压器次级有8V+8V双绕组和单独的一组8V电源：
5 `4 f: L2 e8 {; Z( C8 c

- a3 P4 z4 z: g                               
登录/注册后可看大图

! U8 U7 P7 f' P& P' a2 V; ~  w8只二极管分别作两组电源的全波整流：

                               
登录/注册后可看大图

7 ^& w1 V+ l; A; n" N1 h
. l( V1 z$ |6 O/ s6 P三端稳压器78L05与79L05构成±5V稳压电源，给输入IC供电：

! c9 [/ @) U( Q$ w1 a/ s+ p! m$ S% j                               
登录/注册后可看大图

5 o# q, v4 ]8 s& b) F; w2 F
. L+ y8 R1 q1 L2 e% ?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：
. s5 t# [8 n% k) W8 ~; `) a7 q

                               
登录/注册后可看大图

9 a0 z4 {( V) B
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。

（未完，楼下继续）

2014/7/9 23:29:32

                               
登录/注册后可看大图

该帖子作者被 liushuyong加 10 积分， 2 经验，加分理由：鼓励原创
3 r& y/ h% ]4 {1 ^- M

点击登录，再回复

( E) A3 H9 ?$ k' b; G
0 A0 I& Y' v+ K& ^# h

                               
登录/注册后可看大图

1 A1 V: G& K% R# o. f# b; b' N* ~                               
登录/注册后可看大图

1 楼   sc360xp

" K4 s5 n3 h. \# ~                               
登录/注册后可看大图

0     

（接楼上，继续发：）
. A6 ]) v& Q6 d' H
! ?9 P9 f7 e4 @& w3 J7 e$ G2、信号输入电路
    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：
- e' a1 f9 e5 [6 v* X: S+ k) n: C

7 f1 @% F/ `, @. ^" O; E                               
登录/注册后可看大图

! R1 a( A6 M; I/ S
LM385 Z2.5提供2.5V基准电压：

+ o5 C+ E7 J( L# U, h$ e                               
登录/注册后可看大图

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）；
6 ]& P, U3 C6 {) E    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：

                               
登录/注册后可看大图

4、LED显示电路
" Y" e( m' A9 m" b/ N! T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：

1 ?* p5 b7 D9 d1 Y  D4 Y% A                               
登录/注册后可看大图

9 I; G% Q# |# I9 f- b
% n% ]8 u7 i$ |* bMC14513BCP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：

                               
登录/注册后可看大图

ULN2003AN是美国TI公司达林顿管阵列，驱动LED显示模块：

% K: m" y9 `+ V5 _) W2 m/ S                               
登录/注册后可看大图

5、其它元件
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：

                               
登录/注册后可看大图

8 V. r: H. q: D3 s) k1 @
橘黄色的是A/D的旁路电容：

                               
登录/注册后可看大图

天蓝色整流滤波电解电容，见到国产老品牌“天和”，很亲切：
# n8 S+ e9 B1 S' m3 b

" @. E! f6 D9 [. e                               
登录/注册后可看大图

4 f$ x, ^, n! c& m/ T4 R* l. y4 x
2 E/ {$ w5 d$ [  [5 gmV档与pH档切换的波段开关：

2 }4 p8 ~) _. D$ k' Q$ u( M                               
登录/注册后可看大图

2 {9 T- u: l7 [+ r7 S( g( t
调温度补偿电位器（680Ω）、调斜率电位器（47K）：
& ^/ m/ V; Z, x7 K- {, \$ f

                               
登录/注册后可看大图

调定位的精密多圈电位器（1.5K）：

                               
登录/注册后可看大图

) @: ]% Y2 R% M, K1 X' c7 k" E! v（未完，楼下继续。）
& F) K- E( `, X1 M7 Q3 |0 i

2014/7/9 23:30:54登录后回复

+ y7 @9 Z9 l& {9 d

2 楼   sc360xp

                               
登录/注册后可看大图

1     

（接楼上，继续发）
/ j* B+ b, n, u# l( o
1 a( }6 M* n) d" X+ z  v% K% a5 v6 \4 s拆下电路板四颗固定螺丝：
* y: F) D% F' p( X* Q

6 R) y/ v2 Q, i& k                               
登录/注册后可看大图

+ E  L/ Q, m5 t( B9 J: ]+ Q/ R
! r' Y" ~/ t) `& ^拔下交流低压电插线：
/ G& ?% H$ y3 X. l: F7 B

9 O# o/ j( M5 E+ k: v+ h1 a2 A/ e                               
登录/注册后可看大图

) m1 i0 X3 l  Q) S  E7 H拔下与电位器、波段开关相连的插线：
: X: W5 t4 z5 U. T0 |7 s% u

                               
登录/注册后可看大图

. s. v0 k" K3 O' v2 w/ S1 C
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）：
1 d* w- G5 x5 E9 q- N/ R1 x

' ?5 F, d2 M$ Q* ^0 E, z5 T# b                               
登录/注册后可看大图

$ C# }) e) {  g/ T- ?6 X) T
四、故障原因分析及排除
    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。

& v! h. ~3 x7 F0 y2 ?" B. L1、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：
" g( u9 k6 c) G6 i

                               
登录/注册后可看大图

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：
8 a0 _7 Y1 H$ o: D. Y2 ^1 \

7 J' T  ~5 a% h8 M3 |                               
登录/注册后可看大图

. p& |7 D( r0 Z( p; x6 p. r' a
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：
, d' L6 E" m6 u1 e( y& _

                               
登录/注册后可看大图

' W9 T  X& h8 l8 B* L
* c' V* a/ D8 p6 U在仪器通电情况下，用万用表检查：
( Y5 J. d. w# P6 R" S% k9 X
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：

' @2 C+ C" k+ O3 D( H                               
登录/注册后可看大图

( I, `5 I& i) C& P1 T: d
- o+ h4 Y, P5 ^$ 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）：
9 J6 @3 N+ Z; E, i

" O) x# H8 e/ Q                               
登录/注册后可看大图

: G% I, j' L9 F( r( ^% f/ }
* m7 Y( E& V; o( V; G# m③、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。
! L$ `9 e4 V1 i6 B/ n! K4 m8 ]0 m

+ Q' {- |% \" v1 g5 s# M                               
登录/注册后可看大图

/ m' H1 ~3 J4 y7 f
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。
, c# P3 t4 {3 ~# {4 a! A

0 o  H& \. h6 m; m1 o2 b  ^                               
登录/注册后可看大图

5 A% m! x: V: F- u
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）。

% Z6 n- U$ e9 h; l8 ?0 t                               
登录/注册后可看大图

& D: S1 |; |! b
) I2 `' _8 L* O  d' |) c⑥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。

8 ~* B& }" k' x) ~" `6 l检查结论：输入电路及IC是好的。

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：
$ S% y! J/ I* ?3 n& w" R3 o- x

/ y; x, s- B& L# M# o                               
登录/注册后可看大图

' y8 Z& f! }% ~/ j
  }& m4 a9 d7 r' W: E1 x) 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。
2 ~: a% I* Y8 `1 {6 \4 l9 V

7 r% N& \$ H' P                               
登录/注册后可看大图

4 F( P. ]- a. u
7 f' x9 v$ V& b! R2 D    关于仪器校核，论坛已有许多文章，就不再赘述了。

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

: M& @( p. P6 L9 e

5 P7 R- W- w6 Q

l来学习了，谢谢分享

楼主分厉害
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！