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

5 W8 j3 U4 [2 g$ S' y. C% s! L
6 u# Z8 p& {/ ]! Z, b7 l& {    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
3 V  w% _0 e! f& T* F; V, s) d
1 p7 L* z5 t- d, Q3 h! O仪器外观：
- l' ^, F' }0 b

                               
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+ [+ }! ?) \0 Q5 i下面是拍的故障图片
5 f/ M" J: ~1 c& }; j电极接口处插上短路插头（内部短路的Q9插头）：

" q( G1 y3 V  N8 s                               
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" K, |) u) q/ W4 d' `
! p$ {4 R+ t" n1 d& ?* u+ y, `开机后，mV档出现随机数值（应该为0）：
" _3 x8 o" B4 [1 @# T# |

                               
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转换到pH档的现象，全部调节失灵：
2 l! ?+ R$ o, N2 m/ \

                               
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- D4 M- ?7 B6 e$ i+ @7 O! a
再开一次机，mV档依然出现随机值（应该为0）：

                               
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: V1 J6 r1 T# j6 h3 x* v. d转换到pH档的现象，全部调节失灵：
* ]( f4 B! C, p- i, x. ]& a

8 B2 i. S# B2 V& W4 h  }7 j                               
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! B1 C& Q6 z3 r1 |9 r! u8 R( C
二、拆机步骤
7 u! N* ]' N3 H" k将仪器翻到背面，卸下6颗固定螺钉：

% a1 v7 _" X' n- w. f, ?                               
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. {# p/ l- Z( {; c% {
. ^' b8 x- d4 J' Z# t6 k; c翻开机壳，机壳内部亮晃晃的，有防静电铝膜镀层：
5 f  H- E0 v" x  Y9 U3 J7 ?

                               
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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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; `7 ?+ E% i2 t9 K$ l6 m
. _0 p4 M) c6 i1 S, ^* n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：

4 y" }  B5 C2 ~8 e                               
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0 x: w" K+ F: E( C4 mPHS-3C酸度计电路结构：

5 j# ~0 s, d/ G4 \% Q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。
/ g0 z! }, r% ^- W9 n
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。

本机电路板：

                               
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- E. e/ d/ O. @! y$ [
6 c( K8 L, N  Q3 B) m3 T# ~  h  h

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 b( z7 C" ~) C+ n; f

1 S( W5 L; s$ {6 b2 G
PCB板上有版本标示，是雷磁PHS-3C（02）版：
* d( {! U: v3 V, k% I7 ]: C

                               
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1 O, M/ [5 t7 W2 Q
0 ~: X" Z( S( m+ _; V$ ?# c2 P1、电源电路
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：
7 w: c9 }* X% W) Q( V. ?6 j* j

                               
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变压器次级有8V+8V双绕组和单独的一组8V电源：
' x6 F: s" R0 W$ ^3 l  Z9 |7 L

3 M& G2 L, x8 u; x" Z" x                               
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( v" C0 V2 P6 A  I! \
8只二极管分别作两组电源的全波整流：
3 W! V2 K1 @7 f. Z

* u9 P4 {4 o" k$ q                               
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' R; L- A; X6 M* x三端稳压器78L05与79L05构成±5V稳压电源，给输入IC供电：
4 k& ]" p% d: y$ I6 H2 ]# e6 ~  G

% A# k& d, d8 x8 j                               
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% B5 E, @) T4 ^: I0 _) a5 \
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& f  \9 i. b. N. G9 I& t, ^

0 S! Y: \. i1 R                               
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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。

& q6 O7 R' F: V$ m3 N（未完，楼下继续）

2014/7/9 23:29:32

2 C/ w. o# E1 E3 r, p+ p( P                               
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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
  m8 ]( f  K3 f% \

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: `; I/ v0 T+ c! Y1 I5 D, ~

                               
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; _: i% }- J. @5 D( s3 D9 q                               
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1 楼   sc360xp

  }, U6 q0 @8 i                               
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0     

（接楼上，继续发：）

2、信号输入电路
$ S5 n) _- d1 j6 |5 q    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：
+ w0 O8 J3 {+ X- o/ E, a

                               
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( O* V/ U3 \8 b
LM385 Z2.5提供2.5V基准电压：
3 N; H5 P/ ~7 u4 _" j+ s: |# X" e

* v( o4 d* J1 F0 c                               
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0 H+ a% \! Y2 U' E5 U6 i: ~% T
3、A/D电路
! a/ C/ H, B0 w! n8 |    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）；
1 Y+ x& M. T' l  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：
  Q( S. m. ?5 O

                               
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# U& D) u6 B$ F4、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：
* P# s  [& t8 y% D0 m# n

8 p2 B: l' k$ S) M. Z1 @9 F                               
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( Q* I# C- e" l2 U$ D: c
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：
3 I: d+ U* e5 R6 ~

6 o2 N' J9 X% P) j% t$ ^0 G, @                               
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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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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：
! E+ j4 ~2 T5 e2 d

# j4 C" N- g0 z- C                               
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橘黄色的是A/D的旁路电容：

                               
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; Z) R. p! A' t2 \3 s
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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( _1 t+ v3 u7 B. o: j- Y
: h5 ]* Q9 M/ b- nmV档与pH档切换的波段开关：
- g5 i. Q9 N: A

                               
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调温度补偿电位器（680Ω）、调斜率电位器（47K）：
8 N5 e' [3 L! l5 p2 e+ [2 d

                               
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: |" ~) e- C/ z$ X2 n
( c6 j3 ?2 B6 R4 Z+ W/ E) N调定位的精密多圈电位器（1.5K）：
; s7 `1 @0 `0 k  Z0 K) x  ]5 |

6 g; _+ s  j- _2 `: q0 J: C                               
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（未完，楼下继续。）
% B: |/ U) I: d6 s- t

2014/7/9 23:30:54登录后回复

9 M; V/ e; R; v# i# Z: t

2 楼   sc360xp

                               
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1     

（接楼上，继续发）
+ t" ~. c: W3 X
+ T( m+ ~0 t. q8 }& J拆下电路板四颗固定螺丝：

                               
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& T. }6 I+ j$ p, n# _. C
. w, D' }6 q( V- H( C2 F拔下交流低压电插线：
) U& l/ H6 n+ a

                               
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2 t; p. N+ O0 ?8 ?% Q$ D( }. x
拔下与电位器、波段开关相连的插线：
5 x# y/ g4 f; E0 S! Q

                               
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. P6 m( a9 ~. q" O2 }
5 n0 \0 H) S" `( X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）：

" @4 p1 \: @4 w$ l4 [                               
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6 O: [+ C7 {* X  d; c7 T( ]
2 R1 K$ O; s& H9 H四、故障原因分析及排除
7 z" E  M3 ^, l( g. ^2 |# x    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。
4 V1 R8 u2 h$ s8 Q8 b
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：
& N# D7 y* b8 d* w( v* a

                               
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1 ]5 W' V3 T; D! Z1 {# ?* Y* L
9 t7 N  W8 A1 M. @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：
$ |. d7 ~" Z: z, {* j

                               
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; i. _. v2 Q" m7 x5 ]! ?% h
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：
/ V' X3 E( z+ f* L

                               
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2 y' a: d! v8 b
在仪器通电情况下，用万用表检查：

8 w1 W' m" n' c& r3 w3 X①、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 w7 c* Q2 x                               
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+ |: i! T9 N; ~( R& V. M
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）：
6 G) M; x6 f. e5 E+ I$ p

                               
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7 s- w/ }3 Q, c, H/ I) w# d' J③、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。

$ c  d& f. g. _9 P8 _9 E                               
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+ N8 K  _/ o% q) Z( b) g
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。
4 K7 Q2 V/ K& i# z' f0 w1 I2 Z0 ~

                               
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. n' `, T3 V: s# C% q+ T0 m
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）。

                               
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8 S* B1 u6 ]$ @+ j: h
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。
2 P9 [3 o  g6 _* d% w- C% |
检查结论：输入电路及IC是好的。
- o" a( b9 K5 L- D
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：
( h1 o9 d7 S- z; q! a0 _: |8 F  H

                               
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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。
0 o7 y4 |5 E9 L  j, H6 D6 [

4 L$ A7 D; Z5 g2 E0 a1 V, g% ?                               
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6 ^2 J2 q8 d$ l9 k( Q1 E. Q* c% e
    关于仪器校核，论坛已有许多文章，就不再赘述了。

结束语：
1 k$ s$ s/ V4 ~  z4 L8 C    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

/ R3 A: @9 b7 [  I
/ n# y7 X$ }# [2 T& M

1 }5 d4 a; |! M

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！