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

    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% W1 ?' K+ `7 G
一、故障现象
: `, M9 _# l7 r, ~5 N9 W. `
' T- g5 M. \2 G4 d! {仪器外观：
! d! q3 S4 z" q9 C0 C% y5 F

) b* q6 u' G5 O+ F1 x$ x                               
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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）：
7 i' E9 h8 A: f/ A  i/ D

. o! }4 `% K) M0 u9 A                               
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7 ]! m# z; Z" l  A* q6 u9 Q, K3 Z转换到pH档的现象，全部调节失灵：

# m  d8 q8 n. l  F: |' K                               
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2 M+ F" Q, R6 A! E$ g1 F
再开一次机，mV档依然出现随机值（应该为0）：

                               
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9 H" g* I/ f% u5 r
转换到pH档的现象，全部调节失灵：

8 H8 r! ~$ @* c; @" ^5 G                               
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0 f9 }4 W+ b* t二、拆机步骤
5 b5 F3 R% ~& u将仪器翻到背面，卸下6颗固定螺钉：
1 D) H7 q. D. q2 X/ r

6 d" Y2 `& h" {% F( Z* ]                               
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/ z( f4 f" `( X4 m' y  y" \

, f5 ~2 \$ L5 l& u8 T# ~9 R翻开机壳，机壳内部亮晃晃的，有防静电铝膜镀层：

  f- m( c+ h3 |7 v/ J                               
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3 a. f. w2 c9 {, h( D" [
, H3 g% `7 W2 _2 I5 w( R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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, U: f% W; Y  B$ i, x3 J  X; S$ r
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：

                               
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PHS-3C酸度计电路结构：

$ U4 ~( M2 K$ G4 N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。
0 K  L/ h% J' _2 L1 G1 {+ K
2 r0 s, t7 I: _% ?3 n+ S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。
& M. j! C/ O% [8 d4 p- T# O; ]
1 K8 {  P3 B7 x0 WPHS-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：

7 f! p8 W9 D" B$ c$ B  r+ m                               
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/ r+ u* {: l+ x$ o# e  l6 O

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：

5 `9 C( ]- i5 c2 ?+ `                               
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9 N' U- i1 o$ o8 C; V$ r: j
PCB板上有版本标示，是雷磁PHS-3C（02）版：
" g  r( R1 _) o0 a

4 c- S$ k5 w( ~9 v- }8 _1 B                               
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1、电源电路
0 Y* w- z4 @8 u# H) D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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& q, \! D& m! x1 n+ K1 c变压器次级有8V+8V双绕组和单独的一组8V电源：

                               
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/ {7 O! I3 r6 }+ e5 ~* ]8只二极管分别作两组电源的全波整流：

" a. e$ @% T# k: ^. p; L! v5 J, P2 e                               
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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：

                               
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" x+ x; I- E  f# k+ N' {2 b4 I
) |. ^. v9 r; B; q& Q: ^  }5 Z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：
( d( t- l0 Q7 n9 D" E1 w1 i  b" |* k

+ E/ S& C1 u( t4 X# D% X                               
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7 Z' e0 y& N3 ]) l( ?: w% O
  e& `1 M3 ?+ `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 {- H  a9 i& Z. O9 h3 W1 O（未完，楼下继续）
6 }& Q3 r9 {! _3 G

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
" r5 P1 `' {- F+ X" q# F  ^

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' S0 M4 x! s7 _1 V. H) W1 l
, v, ]& a( S2 V

& L+ |. }/ b3 s% t% W                               
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$ j- t. T7 K" I5 ~                               
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1 楼   sc360xp

                               
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0     

（接楼上，继续发：）
* @: a, U6 D: Q0 r
2、信号输入电路
! T% s! n. ]/ l, l+ s1 w8 |- ]    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：
& b$ u8 y! T9 R& z, `+ x% G

                               
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LM385 Z2.5提供2.5V基准电压：
: _+ ~" Y' j  }1 b. \3 Y0 `/ e

                               
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3、A/D电路
/ O2 y; ]' e2 F( n6 G, z5 [    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：
, p( d& @; ^9 E

0 ~* J7 j+ [1 ?                               
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) G5 q' o; E( d, M: p1 Q
4、LED显示电路
, _" _5 `: a3 n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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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：
4 Q0 n( E5 y% C/ c4 a& S

                               
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ULN2003AN是美国TI公司达林顿管阵列，驱动LED显示模块：

                               
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: D9 I7 U" q, V- a
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：

                               
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( E9 S6 u% K; }1 R6 n9 j" b
( t1 r- x- B2 Y/ U. i) h1 v/ e橘黄色的是A/D的旁路电容：

                               
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- d& c# g( o3 E% F2 D( @
5 K9 N: e, h" F9 I' K天蓝色整流滤波电解电容，见到国产老品牌“天和”，很亲切：
3 u+ z) h. K# E* O+ Q* T1 _

4 H6 n' O8 V3 o                               
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mV档与pH档切换的波段开关：
! O) l+ w- d4 W4 e3 K6 e

8 ?! [, v" R2 }# l                               
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% Y0 C; S+ {; A3 s5 O" R调温度补偿电位器（680Ω）、调斜率电位器（47K）：

. a2 Q) s# G3 [6 o! A9 d3 A9 i! C                               
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! z. z0 l# m0 M; h9 ?+ T8 {7 G
( c, g$ y3 n& l' A8 M2 m调定位的精密多圈电位器（1.5K）：
1 p7 C! F/ s: p6 x1 z3 S

                               
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（未完，楼下继续。）

2014/7/9 23:30:54登录后回复

2 楼   sc360xp

3 [* u( G2 L' s                               
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1     

（接楼上，继续发）

2 n' R# X, E3 r8 ^拆下电路板四颗固定螺丝：
1 g1 p) d! f- m6 U& i. j, M# n

                               
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拔下交流低压电插线：

                               
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拔下与电位器、波段开关相连的插线：
3 x& O1 Q4 e* t+ F

                               
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4 o" I/ H# T  n  y9 I
+ i! Z  s7 G" N0 ~) u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）：
0 r6 ]9 ?. `8 X: T8 w0 \* J

  R% L, [- C" z4 }. A% Z                               
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/ ~0 F. l9 t$ E0 {6 ]9 \
* T" A! X5 i5 v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。
/ C) |& ^1 D9 N4 Y
# P' y4 y) a2 Q4 q8 |! R$ s1、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：
' y& Z' D$ w' G5 V( z3 f

                               
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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：
4 P+ ?/ s! ^) x5 J! n

                               
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# _) e9 ?( @0 j8 K: 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：

                               
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. O# V  f$ r% u( [
在仪器通电情况下，用万用表检查：

9 A/ ?8 W. b' b①、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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; Z5 n: U5 P* K8 }! k1 c
# l1 f4 `1 `$ a5 z②、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）：
4 P" d6 ^& O1 ]7 A% @' C5 N7 W1 x. Q& ]

                               
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4 l0 p/ n) B7 }8 \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。
- S( {3 ~" \5 e

, h$ S5 b" [. d7 `1 m                               
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( r) V$ M$ e7 b& W
- S5 A7 _# I; A" _9 J+ Y/ H- z④、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。
8 g$ N7 Q! }( J5 Y( [

2 ?, O5 q0 h. s, U                               
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6 A% R& O8 c5 C; F- D⑤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）。
8 O( I) T$ k  U- u) W2 D7 d

                               
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# m3 i7 b1 @! t8 z; A6 |2 W8 D  F
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。

8 a, S/ R; k/ i6 _' m检查结论：输入电路及IC是好的。
9 q  C/ g6 e  e' Q/ F5 h
( |' N/ p( x% M. S) K3 R2、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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. t; U! g9 T0 j3 f) q
    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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    关于仪器校核，论坛已有许多文章，就不再赘述了。
4 T! h! v6 `! [/ d7 z. g6 ^
( [, c4 |- Q0 p8 M3 L3 i! x) A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。
9 R  I  R$ _- z; X$ P

2014/7/9 23:56:36

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！