拆解PHS-3C酸度计，手把手教你排除随机数显故障

楼主   sc360xp

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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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    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。
# r+ d2 o& k" N1 R" t3 y" U$ c
) ]1 Z) w7 [5 }( ]9 d: V一、故障现象
9 [0 i% a8 n- s+ {* z9 B$ [
, ?7 D" G" |( `. I7 {( f) b- \仪器外观：

                               
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! W1 b( e, c6 E1 P% C9 h4 U; ]
下面是拍的故障图片
0 i+ h8 |& k( g( a$ W6 ^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）：
+ z( F1 d9 ]7 y) p$ F

                               
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# f  }( }. R3 m! `- q9 {
转换到pH档的现象，全部调节失灵：
0 A. [" k/ N$ B. F6 K

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% u) U6 i2 L* M: M+ M
3 T, ?9 [) V7 f+ W. R: a! [7 [再开一次机，mV档依然出现随机值（应该为0）：

                               
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" f6 M) l! U- e$ i8 }
! \: o0 D$ U- E8 Z" w0 L5 s' h) u转换到pH档的现象，全部调节失灵：

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/ s' H; H6 h, R' ~% H6 L7 H
" I8 H- p/ q& R2 D二、拆机步骤
将仪器翻到背面，卸下6颗固定螺钉：

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3 {5 M) U* H! U1 I7 |

1 f: D( x& d( J; I+ L+ D
翻开机壳，机壳内部亮晃晃的，有防静电铝膜镀层：
1 R/ L: d4 C( \5 D- Y; z6 K

                               
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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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" \9 s4 x5 [+ p6 y
! w9 G, B2 K2 [; O# M三、电路元件功能
- I8 R4 \3 K4 F7 Z4 o8 g/ BPHS-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：

: A: w) i7 {2 h. C2 ^# a" f                               
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0 p7 {+ m8 `. d& K8 g! LPHS-3C酸度计电路结构：
$ F0 x. O% Q$ X
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。

  f, ^  {3 s; u* M- P  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。
+ a$ y, u, t$ J/ J* m, i3 z) {
, e! l5 O" H5 M! 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。
" o" a7 z) Q( ]+ G
& y9 V6 r$ @* M! R4 _本机电路板：

# y. i0 v3 J! M' H$ i4 N                               
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4 u/ t, i% a6 G# Q. K
' C/ s+ S# f' |$ c) }0 D' y; q

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：

                               
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9 e: X& N  t& m4 b- ?8 Y

8 e$ u* P' e. }) A' t/ T8 x& E
- {1 h; g- Q" H+ pPCB板上有版本标示，是雷磁PHS-3C（02）版：
# z, s& J5 S+ ], |  Q# u

                               
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1、电源电路
1 w. c0 P$ b1 M: ]$ n: S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：

& Y9 B; ~% y" [7 u: ]7 y/ R8 h4 D+ N                               
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$ X' x  p1 ?# b9 N% E* H; B; _变压器次级有8V+8V双绕组和单独的一组8V电源：

$ V. D% G: G. j# U- y3 u                               
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- M' ]" K3 \8 l; z1 F
8只二极管分别作两组电源的全波整流：

                               
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7 Y! F$ t, A% J7 w6 e三端稳压器78L05与79L05构成±5V稳压电源，给输入IC供电：

, d+ L% B  [4 }! Y0 E: J& p/ z                               
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7 H* k3 P. ]* I  Z, P# f
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：
2 W; \+ L/ V5 i3 y

                               
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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。
4 g. j3 s% z7 V" L
: I) D: A. i# q（未完，楼下继续）

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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1 G  y0 q- O! b7 Y6 P2 a9 o! K  v
5 j- U- g& N6 x- \! G$ q/ W7 f
4 X) }; t+ S9 F

- I- O9 f; m- i. k; K                               
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. T% N1 _, Y4 I4 o. N7 C- }                               
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1 楼   sc360xp

                               
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0     

（接楼上，继续发：）

! X- k/ I. @# I* t9 h  {5 h2、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：
6 T1 y2 G# B/ P5 n/ t

! Y+ P# T( K- S/ x7 y) l$ s                               
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" z2 n3 D" H5 ^) @: _LM385 Z2.5提供2.5V基准电压：
3 V; P' [% W9 h3 {( Y% s

! _1 ?7 g/ Q( d4 p: F2 r  c: m                               
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3、A/D电路
) b: F2 v) V5 O2 j# U" n    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：
6 t4 }& M3 d% s! m* @

                               
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$ O3 w0 R% ]* H* [3 B
, k" f( F% Z6 Q# r& ~4、LED显示电路
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：
5 c: O0 h! k+ J& J* N

                               
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+ u. H; R3 ]2 I3 f
  t2 r, S  _0 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：

                               
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% m: s: ~6 h+ ]9 C) `6 J9 B
* R* Q6 l# a, Z! ]! e* q3 QULN2003AN是美国TI公司达林顿管阵列，驱动LED显示模块：
; e5 x! m8 ?( C1 I# r

% S' m! U8 z7 x+ r2 J, ~% W* k, m                               
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0 |( B0 [: }4 L  {
- A; @: N" Q( {7 h) b5、其它元件
; N3 ~8 L" y' h+ {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：

/ h! U) B. q: w. O$ h& d                               
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4 O% y8 g/ o) Z" P3 |
' @7 Z  s$ n/ J橘黄色的是A/D的旁路电容：
. D& F" F. m4 P  j& i; F

                               
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: a& H" f3 x% q# X. S9 {$ C9 t' a
: K: @: Z. U7 y. `天蓝色整流滤波电解电容，见到国产老品牌“天和”，很亲切：

! T1 T. ]$ F, F/ z: ~                               
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. S& @# u4 S, M2 `6 I9 Z- d
. h5 A6 y  a4 x5 P7 h' mmV档与pH档切换的波段开关：

                               
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调温度补偿电位器（680Ω）、调斜率电位器（47K）：
1 ^5 x, w* m8 R; z  p

                               
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调定位的精密多圈电位器（1.5K）：
, j* S; Q' c" J) `" S1 q

                               
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$ r4 R. T( [; f
（未完，楼下继续。）
, N& J# O+ f. n9 r4 J* W% z

2014/7/9 23:30:54登录后回复

9 C! d, w! u& s: d

2 楼   sc360xp

                               
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1     

（接楼上，继续发）
5 t) N2 H7 A  h1 n5 m- m) h& T
拆下电路板四颗固定螺丝：
3 x6 N- e  a/ [" P& @: V1 a

                               
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$ D6 Z- ]9 P  J* c' N1 l
2 V# n: a& V( l3 r+ u( Y. R; g' w拔下交流低压电插线：
0 ?2 ^; {, H+ H4 o, f' C; |2 O

% j! ~" l: Q1 K7 }3 n                               
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拔下与电位器、波段开关相连的插线：

                               
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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）：
% `! W3 `% Y5 z, r  p. F2 B

: e2 V7 j7 E2 U* u$ k' @                               
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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。

3 ^) A: O& o" X$ c/ ^2 [% V, r: [+ ]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：
2 P4 }3 ^0 G8 t

                               
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2 W3 v1 n/ O" F- l" f8 M7 U
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：
1 ^/ D0 J5 {1 K. I

                               
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/ T+ j6 Z' w: D8 v9 m0 }& f9 O9 s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：

. A9 `) p( }8 g* J# ^                               
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9 x- f) x9 H5 {; l1 d
在仪器通电情况下，用万用表检查：
& X" ^' m( U: A7 j+ V
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：
8 c) h$ \! b# @; o- G

- j: K+ G$ ~7 P3 A! R4 `                               
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$ k# ~- w3 t2 c0 z. F
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）：
% C5 F) d8 X& |  a

                               
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③、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。

  a2 `/ Q& n! g) O5 w3 i* v                               
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9 X) N) J9 P* _. u4 M' N: p
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。
, t; y5 x4 E8 r) t

                               
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( i/ W3 G8 n- o8 f$ v* z) K* V% v⑤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）。
* v% S; y( ?$ o& p

                               
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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。
* `6 }+ {$ t. B4 d8 K& ^: n
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：
/ c% [0 M' ^4 v* N

                               
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    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。

) A' }: s, j  B8 P: Z" V                               
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( i2 U3 j! B% K! q6 F0 ^) Z
    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。
! o1 z2 y2 E3 m( \8 u

2014/7/9 23:56:36

) h) l( \) I/ H  F8 P
8 z% d/ ^2 X8 A. l" r0 m% P
7 b" \# @- s4 ^: f

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！