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随着社会人力成本的提高,一些小型分析仪器的维修困难越来越突出。要不,厂家不愿意上门维修,说早已升级,没有备件,建议购买新型号;要不,让用户寄回工厂维修,费用高昂不说,时间还长,检验工作等不及。没有电路图及维修技术资料,自己动手修理困难大,临时找第三方维修又不容易,真是让人叫苦不迭。
本文针对懂一点电子技术的实验室人员,尽量图文并茂,通俗易懂地拆解722S可见分光光度计,绘出电路图,说明大多数故障的原因,指出维修要点,给大家自修仪器一点帮助。
目录如下:
一、外貌
二、工作原理
三、拆解及简要分析
1、供电电源
2、直流电源及光源控制电路
3、光路元件及波长调整机械结构
4、光电传感器
5、主电路板
四、各单元电路参数
五、更换卤钨灯
结束语
一、外貌一台车间班组使用的722S可见分光光度计:
样品池,有四格比色皿槽,一格为空白对照,其余三格放置样品:
后部是散热器,RS232通信口:
侧面底部的电源插座、保险管、开关:
波长用手动旋钮调节:
二、工作原理722S的光学系统原理图如下:
722S的电路原理框图如下:
仪器工作原理:
卤钨灯发出可见光,经聚光镜→滤光片→狭缝→反射镜→光栅分光→准直镜投射→狭缝→透镜聚光→样品池(比色皿)→红外截止片(380nm以下接入)→透镜→传感器(光电池)。
传感器(光电池)收到信号后,经前置放大,压频转换器构成的A/D电路转换,单片机进行数据处理,由LED数码管显示出来。
三、拆解及简要分析首先,取下波长调节旋钮。用小刀拨开上盖:
再用手钳旋下固定螺母:
然后,取下机壳前端下面两颗固定螺丝:
掀开外壳,看见内部结构:
1、供电电源本机采用C型铁芯工频电源变压器,容量为40伏安。初级有两组线圈,可以通过转换开关切换,适应交流220V电压或110V电压。该变压器初次级绕组之间,有屏蔽层接地,提高抗干扰能力:
变压器次级有三组绕组,分别是双18V(为±15V直流电源供电),8V(为+5V直流电源供电),14.5V(为钨灯电路提供电源):
绘出供电电路原理图如下,KX是选择220伏或110伏电源的切换开关:
变压器常见故障:变压器的故障较少,有时,电源保险管有烧断故障(本身质量不好),换一只2A的保险管即可,换上新保险管后,立即又烧断,不要再换了,应拆机、检修排除故障。变压器内部短路故障,有烧糊的味道,应更换变压器;变压器线圈断路,会没有电压输出。
2、直流电源及光源控制电路直流电源电路
拆下直流电源板的四颗固定螺丝:
取下直流电源板,上面有5V、±15V稳压电源电路,光源控制电路在右边:
直流电源板背面:
用7915和7815三端稳压器构成±15V稳压电源,为主电路板上的双电源IC供电;用一只7805三端稳压器构成5V稳压电源,为主电路板上的单片机及其它低电压IC供电:
绘出两组直流稳压电源电路图:
直流电源常见故障:整流桥的半桥烧毁(断路),整流电压低,全桥烧毁(断路),没有电压,整流桥内部短路,会使变压器过载,烧保险,严重的致使变压器烧毁;整流滤波电容容量降低,滤波效果差,质量不好的还有“鼓包”现象;三端稳压器内部故障,不能起到稳压作用。这部分电路简单,用万用表测量、确认后,对故障元件予于更换。
光源控制电路
这部分在电源板的右边,元件分布下图所示:
控制灯电流的BU508A硅大功率三极管,耐压为1500V、电流8A、功率125W:
灯光的强弱由波长转盘控制,两只对射式光电开关检测转盘的缺口,发出对应的控制信号:
绘出722S光源控制电路图:
光源控制电路原理: 图中,硅整流桥BR810和电解电容C8构成直流整流电路,HCF4052BE(U5)是ST公司的双四选一电子开关,OP07CP(U4)是IT公司的低噪声运放,2DW232(D1)是电压基准二极管),T1、T2、T3分别是大、中、小功率三极管,K1、K2是对射式光电开关,这些元件组成受控恒流源,给卤钨灯提供工作电流。灯工作电流的大小受到波长转盘控制,两只对射式光电开关检测转盘的缺口,发出的电信号接到电子开关U5的A、B控制端口,再分别接通R6、R13、R7(并联在微调电位器VR1两端),使得U4的反向输入端电压发生变化,控制大功率管T1的电流为相应的值。A、B端控制的真值表如下:
光源控制电路常见故障:对射式光电开关接线断路,灯光强弱控制混乱;有些功率管(BU508A)的质量不好,有过热烧坏(断路)的情况;集成电路OP07CP(U4)内部故障,无法起到可控恒流的作用;个别情况,有的灯泡烧毁原因是灯电源功率管(BU508A)短路故障造成的,当遇到不明原因,灯泡或电源保险管连续烧毁,应检查T1、T2、T3三只晶体管及集成电路U4,排除故障后,再换上新灯泡。
3、光路元件及波长调整机械结构先取下样品池光路塑料导筒:
再卸下光路匣三颗固定螺丝(波长转盘必须在图示位置,孔的下方有螺钉):
轻轻抬起:
看见内部的光学元件了:
元件名称及光路图如下:
光源灯采用12V/20W卤钨灯:
卤钨灯点亮情况:
这是狭缝及滤光片、光栅,可以看见当两色滤光片结合部挡在狭缝前时,会对测量值有影响(应尽量避开这一nm区域测量):
正面看,滤光片拨杆的位置,波长转盘旋转时,会将其压下或释放(压下接入黄光滤光片,释放接入蓝光滤光片):
光栅是由主动齿轮(面板上是波长旋钮)带动扇形大齿轮转动,光栅支架上的几颗螺丝(火漆点封)可以调节位置,但不要轻易动它:
这是出射聚光透镜:
光路元件及波长调整机械常见故障:长期使用,机械松懈或间隙增大致使波长调节不准;使用环境不好,粉尘多,使光学元件表面被污染,仪器灵敏度、准确度降低,使用环境中腐蚀性气体严重,会造成光学元件表面镀膜损坏,机件腐蚀,污染不易清理。小心调节有故障的部分,切忌全面调节并拆卸光学通道上的元件,否则将很难精确恢复。严禁用溶剂对光栅进行清洗!!!一般对镜面上的灰尘,使用干净的洗耳球吹去。
4、光电传感器拆下传感器匣的固定螺丝:
取下传感器:
取下传感器后盖板,看见内部电路板:
电路板上有一片ICL7650,是Intersil公司利用动态校零技术和CMOS工艺制作的斩波稳零式高精度运放。除了具有普通运算放大器的特点和应用范围外,ICL7650还具有高增益、高共模抑制比、失调小和漂移低等特点,所以常常被用在热电偶、电阻应变电桥、电荷传感器等测量微弱信号的前置放大器中。
电路板背面,有一只硅光电池:
近看硅光电池,注意不要在强光源下长期搁置,避免损坏:
绘制传感器电路图如下:
722S传感器工作原理:由于硅光电池接近短路时,其电流和光照近似为正比关系。为此,将它接在运放的两个输入端之间,利用两端电位差接近为零的特点,可以得到输出电压有如下的关系:
Vo=-IR(I 是光电池的电流,R是反馈电阻)
这是一个由运放7650S组成的TIA(trans-impedanceamplifier)跨阻放大器。跨阻放大器电路,简单地说,在检测微弱光电流信号的场合,需要将电流信号转为电压信号,便于下级的A/D电路工作。输出电压跨阻放大就是电流转电压放大。
D1、D2是稳压二极管,为集成电路7650S提供±5.2V电源。
传感器故障:光电池传感器故障极少,个别情况有调零故障或不能工作,有可能是光电池失效、IC损坏、稳压二极管(或直流电源有故障)损坏,造成信号强度不正常及无信号输出。
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