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主题：【第六届原创】拆修梅特勒DL18水份滴定仪，改装主板电池，让老仪器焕发活力

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sc360xp
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发表于：2012/10/13 09:28:50 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
维权声明：本文为sc360xp原创作品，本作者与仪器信息网是该作品合法使用者，该作品暂不对外授权转载。其他任何网站、组织、单位或个人等将该作品在本站以外的任何媒体任何形式出现均属侵权违法行为，我们将追究法律责任。

拆修梅特勒DL18水份滴定仪，改装主板电池，让老仪器焕发活力



一台1992年梅特勒（Mettler）公司DL18（卡尔·费休）水份滴定分析仪，那真是“皮实”，用了近20年。公司搬迁，封存了一段时间，最近拿出来使用，自检显示“Err3”数据记忆错误，不能开机。

拆机检查，发现主板电池漏液，腐蚀了周边线路造成的故障。该电池采用的是1.2V×2镍镉充电电池，固定在主板上的，不能自主更换。21世纪了，这难不到我，从旧计算机主板上拆卸一个电池座，装在DL-18主板上，清洁电路板、补焊被腐蚀的线路，安上计算机纽扣电池，试机OK!

一、卡尔·费休法检测微量水份原理：

卡尔·费休法是测定各种物质中微量水份的一种方法。这种方法自从1935年由卡尔·费休提出，它利用甲醇和吡啶存在的情况下，滴加入适当量的碘，水与碘和亚硫酸发生定量化学反应的原理，使用一支双铂电极，其两极加有电流源，把极化电极针两端测得的电压作为输入信号用于控制滴加碘，在滴定完最后一滴痕量水时，电压降到零。过量碘的存在，使电极去极化，小电流在一个电极上氧化碘离子、在另一个电极上还原等量的碘分子，根据碘的消耗量测出水份含量。该法检测精度很高，但试剂的成本也很昂贵，安装麻烦，电路复杂。国际标准化组织把这个方法定为国际标准测微量水份，我国也把这个方法定为国家标准测微量水份。

二、仪器电路原理：

首先由Z8单片机诊断仪器状况（自检），仪器正常时，反馈信号经机内A/D转换再经数字滤波，输出一个电压控制信号。此信号经过压控电流源变换后加到测量电极上，测量电极信号送至单片机。电极的电流经运算放大器转换成电压信号，输入到由LM331N 构成的精密电压频率转换器（V/F变换器）。由单片机对V/F变换后的频率进行累加积分。将此积分结果计算出水分含量。单片机还负责完成频率响应，控制滴定管步进电机、信息显示，与计算机、电子天平、打印机的通讯功能等。

三、拆机检修过程，并简要分析元件功能：

仪器外貌：开机自检显示“Err3”数据记忆错误


仪器后部：气泵（抽排液用）、电源插座、开关、电极信号线插头


滴定管（10ML）、滴定池（烧杯）：



滴定管结构：由步进电机驱动活塞杆滴液（类似注射器）




滴定池配的是高品质德国Schott（肖特）150ML实验室DURAN硼硅玻璃烧杯，用了近20年，还是光亮如新，烧杯中的白色胶囊状物体是磁力搅拌子。
（DURAN硼硅玻璃所能承受的最高操作温度为500°C， 耐热冲击性能是普通玻璃三倍以上，可冷却至最大极限的零下温度，约-192°C，即使最恶劣骤冷骤热也不会炸。）





卸下底板5颗螺丝（红线标示）：



商标贴在底板上，Mettler-Toledo（梅特勒-托利多）公司，瑞士原产：



取出电路板：


主板PCB（印刷电路板）的背面：



取出电路板后，仪器内部的电源、旋转磁力及滴定管机电驱动、面板轻触按钮排线部分：



步进电机：



步进电机通过减速齿轮驱动活塞杆上下移动，活塞杆的极限位置由上下两个行程限位开关控制：





驱动磁力搅拌器的直流电机：



电源开关、电源输入口装有滤波抗干扰组件：



主电源变压器采用“环牛”,漏磁小、效率高：



“环牛”有100V、120V、230V、240V抽头，便于适应不同电源电压：



这是主板直流电源部分：



延时保险管：



两个KBP02M 3N248整流桥（200V 1.5A）作两路整流；
LM317T、LM337降压型线性三端稳压器，为仪器提供所需的稳定电流电压源：



德国ROE高品质直流滤波电容4700μF 25V -40～105℃：





PHILIPS直流滤波电容2200μF 40V：



大小“黄豆”（钽电容）电路板上用了不少：



UTM 8.2Ω水泥电阻：



小功率三极管C547B (NPN 500mW 100mA 50V)：



这一溜IC、功率管装在铝板上，便于散热：



BD244A PNP功率管6A 65W，驱动电机；
摩托罗拉LM317T三端稳压器：



NS（美国国家半导体）公司LM340AT5.0P+ 三端稳压器：



红黑接线柱是测量电极信号引入端：



内部串有100欧电阻的滤波电容，不多见的封装：



输入信号处理单元：
DG211CJ MAXIM（美国美信）公司4通道模拟开关；
LM331N NS公司精密电压频率转换器；
LM324N NS公司低功耗四运算放大集成电路；
LF411CN  NS公司低误差低漂移BI-FET输入运算放大器；
这个部分的电阻（五环色标）、电容，采用的是高精度、稳定性好的元件：



MCU(单片机)是当时大名鼎鼎ZiLog公司的Z8系列 Z0868108PSC，1991年第36周生产，安插在内镶镀金管的插座上；
单片机上方的IC SN74LS374N，是TI（美国德州仪器）公司的八D型触发器：



为了确保长期接触良好，主板上IC插座的插孔都是内镶镀金管的，看看这个闲置的IC插座：



瑞士Ageltro  6.144MHz晶振，为单片机提供时钟基准源：



上方的IC是梅特勒公司DL18专用固化程序ROM，版本V1.3
下方SRM20256LC12是日本EPSON（旧logo）256K RAM：



SN74LS05N 是TI公司的六反相器（集电极开路输出）；
NEC公司 D8155HC-2通用接口电路；
又一个梅特勒公司DL18专用固化程序ROM，版本V1.0：





飞利浦HEF4040BP二进制计数器：



主板上保持数据的电池 1.2V×2镍镉电池，是著名电池生产商德国VARTA公司产品：



从这面看，电池漏液造成了周边线路的腐蚀、断路，没有维持电池，无法存取数据，自检时显示“Err3”：



扩展输出驱动功率的 BD140 PNP中功率管1.5A 10W：





SFH601-4X 六脚光耦，右下角是接法：


8段式LED数码管作参数显示：


UDN2981A 美国Allegro公司8通道输出驱动芯片，控制LED数码管显示；
ULN2003A ST（意法半导体）公司的7反向器；
SN74LS74AN TI公司的双路D类上升沿触发触发器：



红色LED作工作状态显示：



UDN2981A Allegro公司的8通道输出驱动芯片, 驱动红色LED；
SN74LS02N TI公司的逻辑IC四路2输入或非门：



磁力搅拌器速度调节电位器，用了铝壳，结实耐用：





镀金通讯串口插座、数据线（大头），用来连接电子天平、打印机：





昂贵的白金（双铂）电极：





四、对于电池故障、显示“Err3” 数据记忆错误的处理：
拆下原漏液镍镉电池，清洁周边，补焊所有受损线路：



在PCB背面，补焊的连线：



换上计算机主板电池座，注意正负极不要搞错：



装上一只使用中的计算机3V纽扣锂电池（因为新电池电压在3.2V左右，第一次换，用旧电池先试试）：



将仪器装还原，开机自检过了，进入时间设置状态：


正常！又能投入检验工作了：


以上拆机分析，了解电路、工艺、元件功能，可以举一反三，对维修同类仪器有用哦。
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2012/10/13 10:31:35 沙发 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
很详细的维修过程，深入讲解了水分滴定仪的原理和构造，有很强的指导意义。是不可多得的佳作。
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yuduoling
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2012/10/13 10:47:30 板凳 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
非常详细的解说,过程也很细.支持了
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zhw19811005
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2012/10/13 14:16:17 马扎 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
图文并茂，支持了
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给力芬
huojuncai
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2012/10/14 16:39:32 地毯 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
很详细，看了一遍滴定仪也学的差不多了，为什么不参加原创呢？
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sc360xp
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2012/10/14 16:49:22 地板 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
huojuncai：很详细，看了一遍滴定仪也学的差不多了，为什么不参加原创呢？

正等待审核，谢谢！
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jianhuilcn
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2012/10/14 17:21:24 6楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
这个太厉害了啊~~~
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qianweix
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2012/10/14 18:57:21 7楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
高手！！！！！！！！！！！
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zsj201204
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2012/10/14 20:22:36 8楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
看了这个对仪器内部有了更深的了解，以后也可以自己修了
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heping4019
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2012/10/14 21:15:28 9楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
楼主学电子的还是化学？大牛
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sc360xp
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2012/10/14 21:29:30 10楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 heping4019(heping4019) 发表:
楼主学电子的还是化学？大牛

电子（主要）+化学
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