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一台泰林HTY-DI1000 TOC分析仪,实验员反映读数很低且不正常,不能工作了。一年前,就断断续续有此问题,曾请厂家维修人员来检查,但来的两个年青小伙子没打开机器,说螺丝扭不动,就走了。
想办法取下机器固定螺丝(实际是锈蚀问题),开机检修。
一、仪器检测原理仪器外观:
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厂家说明书上的图太简单粗糙,自己绘出该仪器检测TOC原理示意图:
TOC检测原理:仪器采用紫外线照射及在催化剂二氧化钛作用下氧化的原理,将样品中的有机物氧化为二氧化碳,使用电导率传感器检测二氧化碳。通过测试经氧化反应后的样品中的总碳(TC)含量和未经过氧化反应的样品中的总无机碳(TIC)的含量差值来测定总有机碳含量。
总有机碳(TOC)=检测总碳(TC)-检测总无机碳(TIC)
这种紫外光氧化原理的TOC检测仪,价格相对较低,使用范围有局限,适用于药厂及半导体芯片工厂测试纯水、去离子水和注射用水的有机碳含量,清洗验证,监测在线循环清洗等。
二、故障现象初步分析读数很低且不正常,其余流程正常:
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根据仪器检测公式:
总有机碳(TOC)=检测总碳(TC)-检测总无机碳(TIC)
总有机碳(TOC)数值很低,说明试样中的总碳(TC)与总无机碳(TIC)数值很接近,含量差值很小。有可能是仪器紫外线氧化故障,没有将样品中的有机物氧化为二氧化碳,或氧化量很小。故障部位可能在紫光灯点燃及控制系统。
三、拆机顺序先卸下进样及排液口:
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取下吸液管、排液胶管:
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取下背面5颗固定螺丝:
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移开后背,再取下外盖上部两颗螺丝:
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底部的螺丝较多,取下箭头指示的10颗固定螺丝:
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移开外盖,看见内部的元件结构:
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蠕动泵下面是大功率步进电机,提供足够的动力:
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蠕动泵顺时针旋转,三根粗粗的泵立柱芯将胶管中的液体挤出去(喷墨打印机吸墨泵也是这种结构),同时从吸入口吸入液体:
四、查找故障部位这是控制设备的2号电路板,紫光灯控制电路在右边:
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紫光灯驱动电路装在铝盒内:
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取下与2号电路板与驱动电路铝盒连接的控制线插头:
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在开机检测状态下,测量控制线插头,没有电压,说明故障出在紫光灯电路部分:
五、紫光灯电路分析并检测故障1、紫光灯驱动电路
取下紫光灯驱动电路铝盒:
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驱动电路比较简单,采用双管Royer电路:
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驱动电路板背面:
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把紫光管也取出来:
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这是冷阴极紫光灯管,直观看不出毛病:
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根据紫光灯驱动电路板,绘出紫光灯驱动电路图:
紫光灯驱动电路工作原理:使用12V直流电源,Q1Q2和变压器等元件组成Royer(自激振荡)电路,将低压直流电变换为几十KHz约300多伏的高频交流电,点燃冷阴极紫外线灯管。 D1是防反接二极管,C1是滤波电容,L1是续流电感。该电路简单,成本低廉,没有电流恒流控制。为了确保氧化效果,厂家建议连续使用6个月更换灯管。
目测并用万用表检查各元件无异常,FB1保险管位置接入一根铜丝!!!,有这样省钱的吗?(或省事):
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振荡及升压变压器:
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振荡三极管采用D1616AG(NPN,1A,60V,750mW):
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将氧化盒(驱动电路)与紫光灯连接好,外接12伏直流电源(注意+-极性),亮了,刚开始,气体放电在电极端:
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几分钟后,紫光灯光全亮(注意,不要长时间注视!),说明紫光灯驱动电路无故障:
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2、紫光灯控制电路
取下2号电路板,右边是紫光灯控制电路,拆卸时注意把板上的各个插线头编号,便于装回去:
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电路板背面,焊接水平不敢恭维:
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这是给紫光灯驱动电路(氧化盒)提供电源的MOS管(起电子开关作用),管脚上的三个大锡珠——吓一大跳,以为是工作温度高、焊锡融化聚珠的现象,仔细检查,不是聚珠现象,没有短路,精密仪器哪有这样的焊工!本人是第一次见:
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根据电路板,绘出紫光灯控制电路图如下:
紫光灯控制电路工作原理:2号电路板(驱动板)上的单片机AT89C52(在本仪器电路中属于下单片机),当检测仪执行检测工作程序时,通过75HC245(三态输出八路收发器,这里用作光耦驱动器)向光耦TLP521-4发出接通紫光灯电源信号,Q4导通、其集电极为高电位,MOS管IRF540N导通,给接线柱J4接通电源地,这样+12V和电源地都通过J4接到紫光灯驱动电路的CN1端,紫光灯驱动电路开始工作。当检测完毕,仪器返回主界面时,单片机发出停止信号,Q4及MOS管均截止,接线柱J4只有+12V,缺少电源地,紫光灯驱动电路停止工作。
将电路板装回去,给仪器通电,对照上面的紫光灯控制电路图,在线测量,黑表笔按照下图地点接,红表笔量各点:
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在线测量情况如下:
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在线测量结果说明,紫光灯控制电路是好的,功能正常。
六、确定故障根源、排除故障 紫光灯驱动电路和控制电路都是好的,问题出在哪儿?根据上面万用表测量控制线插头,没有电压的情况,怀疑连接线有问题(之前没怀疑,是因为线粗,插拔时没感觉到有异常)。取下紫光灯控制电路与氧化盒(驱动电路)之间的连接线,反复检测插头,果然是氧化盒端插头的棕色线头接触不良:
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拆开插头,里面的多股铜电线采用压接,没压接好,接触不良:
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用锡焊好,装回去:
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接通线路,紫光灯恢复工作了:
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将紫光灯装回到氧化盒中,工作情况:
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将仪器装还原,试机,正常了:
七、吐槽(为了国产仪器进步说两句) 面对如此低级但花费大量精力排查故障的原因,不得不吐槽几个小问题,忠言逆耳,希望厂家改进(或许现在的型号已经改进)。建议:
1、仪器内部结构应进一步优化,各部分尽量能独立拆卸,便于检修;
2、排线比较杂乱,插接头多,应在走线上理顺下功夫,对应插头插座编号,方便检修复原;
3、PCB板锡珠、渣滓较多,焊接工艺有待提高,洗板工序不应少(或认真清洗);
4、接插件应该是厂家自己制作的,压接工艺,不同的工人制作水平参差不齐,时间长了容易出毛病,最好采用焊接;
5、打印机并口内部与紫光灯电源线没有距离,压迫电源线,是一个隐患;
6、机器固定螺钉已经采用不锈钢材质,但另一端的螺母采用铁质,也应采用不锈钢材质,避免出现锈蚀后拆不下螺丝的情况。
该仪器是2000年9月生产的,购买价格不低。当时的制造理念和管理水平与国外大仪器公司比,还有相当的差距。但愿这几年距离在缩短,让用户用上性价比高的国产好仪器。