拆解PHS-3C酸度计，手把手教你排除随机数显故障

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拆解PHS-3C酸度计，手把手教你排除随机数显故障

' v) z3 M1 h1 s* K$ e* c5 L% t) l" d# `    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。

一、故障现象

% p, f, o: f  I# K9 @" x仪器外观：

                               
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+ E* w. @3 h" R5 R4 ^( X; \
$ q: g; I0 k. v7 m( j$ x& a下面是拍的故障图片
& m: q  |; [6 }* M电极接口处插上短路插头（内部短路的Q9插头）：
, N0 t2 Q1 y+ c! B; E6 I) l

                               
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0 Z. O8 \/ d. J
, ]) R4 |* c' J* Q/ {开机后，mV档出现随机数值（应该为0）：

$ S( o; ~9 {6 i" N. r                               
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3 X' e# `, u! q; b! x7 h转换到pH档的现象，全部调节失灵：
  I3 b5 Y2 ^4 o3 C

( t- k- v' h7 M2 U                               
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0 ]0 I, R& ]/ O$ I: D1 q% Q. c
再开一次机，mV档依然出现随机值（应该为0）：
' \9 x( F6 x0 C' e' _% z$ M

8 F4 ?/ I$ J/ e2 O$ i3 C                               
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; J1 l7 u% {! `0 v7 @6 d
$ ~8 ?2 a2 j: X5 U转换到pH档的现象，全部调节失灵：
7 E/ T8 {2 N# m, l& A! V9 V* ]% c

0 b" F6 @( P/ r+ l6 b) ]( D                               
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. `5 a% f5 e6 K! D5 u) n* f2 }
二、拆机步骤
将仪器翻到背面，卸下6颗固定螺钉：

- H1 N4 g& c) Y% g8 T                               
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3 F7 T" \9 E" G9 ~) W

( h+ u1 E% c; p& g! P翻开机壳，机壳内部亮晃晃的，有防静电铝膜镀层：
& G! {& L+ ~- Y

6 z) a6 R# n8 @" l9 `                               
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! w- z2 O4 l0 A" f结构由两部分组成，是见过的仪器中，最方便维修的：

9 S, K+ b. |9 @& d* Q6 w- e                               
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- L4 P5 l/ q4 i9 ?; [' f$ n1 A& F三、电路元件功能
PHS-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：
  l: c: d0 A3 c1 z( f* C# a; h/ P

                               
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* `# s' f+ @; P) K& \( y0 P0 Z
* R) }8 W' F4 [* x: N9 `% jPHS-3C酸度计电路结构：
0 V* J- w* E7 `+ \
  N  P: |$ T1 v5 g# }. 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。

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。

7 T% N4 g5 d7 y' B. `PHS-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。
1 {' r# E3 p8 W. {
本机电路板：

                               
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! L" Q2 ^- M7 A9 E4 ]

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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: ^5 r& K8 B" e6 o, m9 q1 b4 b1 O
; C% I" \7 `2 B8 d3 LPCB板上有版本标示，是雷磁PHS-3C（02）版：

                               
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) Q1 m( t7 N2 t7 i9 L1、电源电路
# E: L5 x" _% b# t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：
) P. B' [4 K9 X3 v% O5 j7 M9 g5 Y

                               
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& [0 J. x! ~9 d( t. M; _" s变压器次级有8V+8V双绕组和单独的一组8V电源：
9 g  p4 k" X7 K% ?

                               
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8只二极管分别作两组电源的全波整流：

                               
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三端稳压器78L05与79L05构成±5V稳压电源，给输入IC供电：
3 f: Q( C" H, d, g- T# K

- @7 A9 {# B, r( u  o                               
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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 f% q0 q7 f8 h) ~- x

! s+ `  j. H! w                               
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" l) i0 Z0 l3 `0 F0 q8 i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 m* H  h2 \& P9 Q（未完，楼下继续）

2014/7/9 23:29:32

# V; B1 G4 d: q$ t' b  E                               
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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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' U: W3 t4 _& Z3 h+ X0 P

                               
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# }* S4 M+ ?6 b. H" u  x" D                               
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1 楼   sc360xp

                               
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0     

（接楼上，继续发：）

2、信号输入电路
+ `( u- N  ~" h' ?( U( B! D4 o    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：

' _4 x" @/ k) \0 U. Y* K                               
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0 s" t' \* A0 S9 @, R5 Q; P  c
LM385 Z2.5提供2.5V基准电压：

                               
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4 `2 J; r# @0 _! @: p( X
$ V9 ?/ W. J5 h8 t+ a# z! I4 L3、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）；
( X  k6 f2 M6 O5 k& G0 l    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：

, R3 z; e" R: Z$ k8 l" }/ _- l                               
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$ ^  U7 W5 i0 l4、LED显示电路
* f/ B; r' {, e$ o' {! `5 h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：

                               
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/ e  m5 A) p9 _) }9 S6 A  r9 t1 _( j  @, I
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. V, t' k' ^- O

! `" H# ]1 J5 H                               
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1 o0 O) |1 ~* y
0 ]/ o5 u8 s0 M/ A6 P! J9 y6 sULN2003AN是美国TI公司达林顿管阵列，驱动LED显示模块：
! ?8 q' v3 L; J, P! I( \; [

                               
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5、其它元件
3 O+ r  J+ T! z+ r" J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：

) R3 Q/ I7 K3 K3 u4 {' i* R% f                               
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1 [1 @1 T4 }/ Q4 I2 @7 M9 G+ e橘黄色的是A/D的旁路电容：

  g  p/ B) s# |/ @) |                               
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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：

$ a% D  V; D! b/ }5 r) W6 l. Z# D                               
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+ j- t% j( ~6 S! r2 C$ A
" ?* m' }) ?$ c% B& DmV档与pH档切换的波段开关：

! V  u* e" i$ X9 V( I                               
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调温度补偿电位器（680Ω）、调斜率电位器（47K）：

; b% z( \' A! X7 z- T                               
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调定位的精密多圈电位器（1.5K）：

! A6 m8 |( v  P$ P8 |' s) S3 o; s                               
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" m  C" P8 B9 u" v. z- l- {' {
（未完，楼下继续。）

2014/7/9 23:30:54登录后回复

+ n! w7 O* @/ o) f) p  ]

2 楼   sc360xp

                               
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（接楼上，继续发）

拆下电路板四颗固定螺丝：
9 ]% s# i. X! ~7 q5 z

                               
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: x/ ]+ C: u+ ?' }- t- P
拔下交流低压电插线：

# J0 h& ?7 s7 }8 G                               
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' |: V# F) y0 v1 C* g
8 o( B9 i' Q- l; Q+ X- J拔下与电位器、波段开关相连的插线：

                               
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: ^" ?0 j3 E# {7 y; K  r* ]
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）：
& [7 @& [, C; O

+ \  Q: ]! k8 j- N- M! _                               
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7 F+ R5 q" M  P7 D  n# q! s
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。

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：
8 A- u$ J" a! L1 `8 d, u

                               
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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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- @. D7 v6 [& g1 A- w0 C
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：
  F, q  o! C( C  f3 ~2 z5 x2 L

                               
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在仪器通电情况下，用万用表检查：
/ q2 k+ h. g$ `- I2 A) a
  L9 s! V) R3 h# B0 o! K①、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：
6 I3 f" J4 Z% P0 Q

  ]2 R5 x% ^0 g( _) w) O                               
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: u  c" x. z. `0 D
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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8 Z; I7 B( F/ B& L) ~
' [( I/ r5 `& E- l0 }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。

                               
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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 _# F. d3 Q& {& ^+ @9 I; [# b: t                               
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) x' F; }0 F: M3 v- J4 a
7 }; x' {+ \0 q7 {5 i⑤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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# D7 O/ g$ }: L5 Q; w; z9 q
3 J: Y* ?! @& W# i  {3 ^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。
, L' {8 i" `, v
2 Y, N+ B3 a# I检查结论：输入电路及IC是好的。
+ }- _- [9 \* U7 N  V- D+ v
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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    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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9 m+ t+ J+ j7 b
) y& Z" F6 a6 P( S+ Z    关于仪器校核，论坛已有许多文章，就不再赘述了。

' b- o" F) N+ A' ]" `# |8 z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

% F/ G" r/ U* v9 F7 h

6 ~# P9 Z! q1 p) i
9 v/ a% I/ ]5 h3 [% y8 {- J$ g0 n

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！