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。

一、故障现象

- Q6 d. ^% @3 @- d( ?仪器外观：

                               
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- j* u& K2 P" t& Z
下面是拍的故障图片
% s" [' a, U6 e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）：

$ G$ j! _) A1 P( q) A                               
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转换到pH档的现象，全部调节失灵：
' A: \, m4 ]6 c  [1 Y

                               
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再开一次机，mV档依然出现随机值（应该为0）：

# l5 u/ S& C: E% I* @5 k/ x                               
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& q" M) O4 d8 k8 A转换到pH档的现象，全部调节失灵：
/ o. L" U! S' e

, f( ^3 `2 B+ R( m7 K1 P4 ^                               
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/ J9 V7 O' P- t6 [0 Q" t- s: N
二、拆机步骤
4 E# |( ?; l/ X( c; P将仪器翻到背面，卸下6颗固定螺钉：
) r& w- o* S) p

                               
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  b9 ~% q9 O- {

1 V- Y4 k6 N6 f  s& b! s: m3 e; I
翻开机壳，机壳内部亮晃晃的，有防静电铝膜镀层：

                               
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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：
: |, K5 ^* m4 G0 F  T4 \7 ~$ L

                               
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( K4 |& ^+ j2 X  z2 }6 s
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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( y* z# v- f% a6 p( N) {; FPHS-3C酸度计电路结构：
1 f0 P" u; F* {
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。

9 O( r7 ]. E1 r) j) g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。

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。
$ {& f0 [0 I$ N4 W
2 A+ T& O6 R& N7 U( T7 ^本机电路板：
4 V& d  `. i+ t# K0 E- T, F( l+ K" f

                               
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4 J% y- E9 f+ n+ y

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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; O8 x1 W. \' H9 g3 k" o* ?* H. F/ Y/ b

. o2 S" d. g$ \& _( ]
PCB板上有版本标示，是雷磁PHS-3C（02）版：
& i  N; M) g, |0 o# J7 L) @6 T; V( B' s

3 h8 @  B& |  u7 R                               
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+ }5 D) Z0 N4 B
1、电源电路
2 f  V4 E+ \- y% k' |+ r: |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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4 S' @. F6 M8 M# Q
  P$ t/ n# w6 R8 o& O+ Z变压器次级有8V+8V双绕组和单独的一组8V电源：
6 Z$ X4 p" X. p$ Y

                               
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! `; G$ L& ?6 N) Q/ k9 [
8只二极管分别作两组电源的全波整流：
9 k6 S+ s2 [# v$ S; E4 {# g

8 q! u9 b0 V" Z. O, b( w$ S                               
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; b/ p  U7 J# {) K
* p) {; M, u- j6 l9 {2 E三端稳压器78L05与79L05构成±5V稳压电源，给输入IC供电：
2 |& Q" d  C5 x' |" w

6 I, x( O) S; {0 K$ p5 R2 v                               
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  X7 B9 T: e8 f2 a- ^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：
6 U9 ]( }+ q4 v" O( t

                               
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8 E: q3 `1 ~1 I9 K" B2 d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

                               
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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
$ D! t  R" W1 M8 e8 P

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+ |  x; w& `, K; A8 K# q5 I
: f8 k7 t4 E4 O6 C& k

1 U  v) F; K  h7 `( f+ w5 R                               
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1 楼   sc360xp

# |& M: @; l  p8 T+ f                               
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0     

（接楼上，继续发：）
& c% Q( M" B4 g+ I
6 l) \6 @6 g- F, ?& [- B2、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：

                               
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LM385 Z2.5提供2.5V基准电压：

                               
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  {) s+ E3 C. W+ E
3、A/D电路
& U5 g1 n3 O! h4 w3 l# 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：

                               
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. t' [- p0 F' c8 t+ |4 {+ }! M4、LED显示电路
! z( h3 ?2 r8 ~* c% B( E9 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：
. }7 m* x; z! N" P$ k

$ L8 l, I! p& o. [6 A) q* X                               
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! n* {, G$ |$ q% M4 v
) y! O) v  S3 KMC14513BCP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：
9 c$ g$ f+ ^* l4 {1 @( P

6 X2 L1 D, Q& e4 x" b7 |/ V; K* B                               
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2 a( F& C- T1 ?5 o6 z& Z( L, O/ ^
ULN2003AN是美国TI公司达林顿管阵列，驱动LED显示模块：
) Y6 ~' g3 Z6 o8 C( A

                               
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5、其它元件
4 J7 n& ]% `' F  s/ J7 O- `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：
; J4 M6 R3 ^+ @. ]

9 Q" Z! E1 t2 W+ @3 B                               
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  l3 a( M* x+ c' `( c; \橘黄色的是A/D的旁路电容：
$ }  L7 P/ X' I, c0 O

                               
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  ~8 a  y5 z. \) e+ H! U  G天蓝色整流滤波电解电容，见到国产老品牌“天和”，很亲切：

                               
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. M8 Y1 y! f8 {7 U. G; V
2 f% r. {0 S; }! u. x$ ^; t' W) DmV档与pH档切换的波段开关：
% M0 K. c3 F1 t& z3 z2 S

6 ]  Z4 k. k/ {4 T, M                               
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  E9 |: }$ \  Q, D
调温度补偿电位器（680Ω）、调斜率电位器（47K）：

4 k/ E3 y% N: T; f. {) K                               
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调定位的精密多圈电位器（1.5K）：
9 d0 v, @# H( N7 W8 U, h/ L

                               
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（未完，楼下继续。）

2014/7/9 23:30:54登录后回复

$ Z/ N- h! V% \: ~6 H+ ?- F6 d

2 楼   sc360xp

- M! v) @9 _$ m) t/ U                               
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1     

（接楼上，继续发）

拆下电路板四颗固定螺丝：
2 I* N' ]3 t6 N1 X- w, Z% Z6 ~

                               
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0 s! ^. J! u; C% x6 }. W
5 Z# j5 n- K! ^' K- d2 r% Q+ Z拔下交流低压电插线：

  d+ J& s: f9 V4 r2 n# N+ P& E1 h; ^                               
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3 }$ k  \; t, F( H& o
拔下与电位器、波段开关相连的插线：

) n$ B$ B- ~5 A+ h. q/ y/ o) E                               
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( O( t. K1 g- [* k$ f% ~' h/ 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）：
) a) s$ A' ?- \$ L6 l  h: ?4 r7 @

* }$ {/ c) {8 m: q0 ]! B                               
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' z) j4 \( _. o8 w- x8 K' V7 b四、故障原因分析及排除
( H4 L1 E9 a6 E1 j1 |- k    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：
9 Y/ Z! a8 H1 Y) M; O4 u/ E

                               
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0 t% `: K4 b' H5 W( j
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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* Z, [3 R  w3 ]7 I/ O- 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：

                               
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8 `2 E/ r* E4 s3 E
在仪器通电情况下，用万用表检查：
  l# \* a, o# Z
1 U9 {6 @! F8 ?) v* `% P. ~0 {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 Z5 }3 F, D" i# [* |

9 o6 X+ H& g* @! Y& N' ?0 I                               
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, C; D5 T  D, x2 _- {0 W0 ^
2 Z  ^7 F* n; I②、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）：

: Q: G+ w3 d! {1 h$ k, M6 t                               
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  `8 h* L& O+ n6 s. j& z③、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。

( V* l& x& B0 F7 H1 e: G% w                               
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* i! g2 o/ S# k) A9 b( O
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。
7 ~; d# g  }8 \) [1 n

8 e4 j6 I0 @9 _  o                               
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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）。
4 l0 [1 r. J0 ^3 }6 J* L* @

  {3 z. {1 w- N7 @$ n: S                               
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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。
! g; o, a, U0 V% z8 x% V
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：
# {  B' L& y% K0 g5 D

7 e6 A( `) {4 ]$ Q; ^% O: S, }* D7 i                               
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& S# t8 _% s4 g+ i; N9 r
    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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5 b3 j: I, x' ?. {5 c4 E- B    关于仪器校核，论坛已有许多文章，就不再赘述了。

结束语：
7 }/ a: T$ U' C; v+ B6 k    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。
& M' Z3 G9 G4 j: a7 v

2014/7/9 23:56:36

9 Z4 i- r1 S( e5 i* z$ J; R8 B4 {$ d

- ?  W! T" k7 v, j

l来学习了，谢谢分享

楼主分厉害
' o, Z& Q6 A, X2 d- w/ w' i' L8 u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！