主题：【第七届原创】国产酸度计雷磁PHS-3C的前世今生

国产酸度计雷磁PHS-3C的前世今生

    PHS-3C酸度计的生产历史跨度长达30多年，是国产电化学分析仪器中最为经典的一款。作为诞生新中国第一台PH计和第一支玻璃电极的上海雷磁仪器厂，其雷磁牌PHS-3C酸度计性价比高、市场拥有量大。

    通过拆解三款不同时期雷磁PHS-3C酸度计，看看它们前世今生的面目。

一、主人的身世（摘自企业资料）

生产雷磁PHS-3C酸度计的主人，现在叫“上海仪电科学仪器股份有限公司”，它的变迁见证了共和国仪表工业的发展。

1953年～1965年 “上海雷磁仪器厂”成立

◆1953年 荣仁本先生创建雷磁电化学研究室：厂址威海卫路14弄12号；中国第一台PH计和第一支玻璃电极诞生。

◆1956年6月 改名公私合营上海雷磁仪器厂并迁厂至上海永嘉路525号。

◆1961年2月 迁址嘉定县安亭镇昌吉路。

◆1963年 仪表局调整工业生产布局，上海雷磁仪器厂生产以电化学仪器为主体的分析仪器，停止生产核子分析仪器、电子计算机。

1966年～1982年 根据上海仪表局调整工业布局，改名为”上海第二分析仪器厂”

1983年～2000年恢复“上海雷磁仪器厂”厂名

◆1985年 荣获“上海市仪表电讯工业局文明单位”称号。

◆1985年1月 建立雷磁新泾分厂。

◆1989年 荣获“国家二级企业”称号。

◆1989年9月 建立雷磁仪器厂气体分厂。

◆1991年 荣获“上海市高新技术企业”称号。

◆1992年4月 建立雷磁浦东联营厂。

◆1993年3月 在气体分厂的基础上与港方及农方合资成立雷磁·创益仪器仪表有限公司。

◆1997年 荣获“上海市重合同、守信用单位”称号。

◆1997年3月 兼并上海电光器件厂成立上海雷磁仪器总厂。

◆1998年12月 通过ISO9002（1994）版质量体系标准认证。

2001年～2011年8月 按精科公司实体化工作要求，变更为“上海精密科学仪器有限公司雷磁仪器厂” 即“上海精密科学仪器有限公司电化学产品部”。

◆2001年 按精科公司实体化工作要求，变更为上海精密科学仪器有限公司雷磁仪器厂。

◆2002年3月 通过ISO9001：2000质量体系标准认证。

◆2002年8月 完成“九五”攻关项目，电站纯水自动测试系统、自动测试系统技术及设备研究，获国家机械科技进步一等奖。

◆2003年11月 建厂五十周年大庆。

◆2004年12月 通过ISO14001：2000环境体系认证。

◆2004年12月 COD-580型在线COD监测仪通过国家环境保护产品认证。

◆2006年3月 ZDJ-5型自动电位滴定仪荣获“CISILE自主创新金奖”。

◆2006年10月 在线水质监测系统通过上海市科委重点项目验收。

◆2007年9月 与华东师范大学合作的微量血铅分析仪项目通过上海市科委鉴定。

◆2007年12月 ZDJ-5型自动电位滴定仪荣获“上海市自主创新品牌产品”称号。

◆2008年3月 PXSJ-226型离子计荣获“CISILE自主创新银奖”。

◆2008年4月 雷磁电化学分析仪器荣获“上海市名牌产品”称号。

◆2009年7月 迁址上海精科雷磁电化学科技发展产业园。

◆2009年12月 “雷磁”品牌被推荐为“上海市装备制造业与高新技术产业自主创新品牌”。

◆2010年4月 上海市人民政府授予雷磁“上海市模范集体”称号。

2011年8月～至今 按上海仪电控股（集团）公司的机制改革工作要求，变更为“上海仪电科学仪器股份有限公司”

二、三款不同时期雷磁PHS-3C

1、1985年产（属于第一代PHS-3C），铁壳、体积很大。

打开机盖，内部都是一些老元件：

电源部分，全是国产元件，可以看出电源变压器是手工绕制的：

给输入IC提供±12V稳压电源的集成电路（7812,7912），提供5V稳压电源的集成电路（7805）：



国产稳压二极管2DW7C，精密绕线电阻（精度0.5%）：


整流硅桥5A180V（轶群牌），天和牌滤波电解电容：


输入IC装在小盒内：


打开安装输入IC的小盒：


输入IC采用美国ADI（亚德诺）公司的金封AD515JH，批号是1985年第7周：


下面是摩托罗拉公司双积分A/D转换器MC14433P、国产译码器5G4511、显示电路小功率LED数码管驱动电路（5G1413S），电路中的电阻采用金属膜电阻（红色），这个单元的集成电路都是安装在插座上，方便维修更换：


校核用机内微调电位器，采用金属封装，比较耐用：


国产译码器5G4511，陶瓷镀金：

电路板背面：

2、2002年款，已经小型化，采用塑料壳，依旧使用电位器、旋钮操作。

固定螺丝在背面，旋下打开：

电路板上，集成电路安装在插座上，元件功能标示如下：

滤波电容仍然是天和牌，有防爆纹、工艺也比以前好：

输入IC采用美国德州仪器（TI）公司的高阻抗四运放TLC27L4CN：

蓝色元件是美国柏恩氏(BOURNS) 公司的精密电位器，作机内校核调整用，电阻采用精度较高的五环电阻：

上方的ULN2003AN是TI公司驱动LED显示的IC，下方的A/D转换器采用美国Intersil公司的 ICL7135CPI：

3、2006年款，电路中使用了51系列单片机，改用轻触按键操作：





由于采用单片机管理，取消了电位器改用轻触键操作，内部结构进一步简化：

电路板上，集成电路同样是安装在插座上，元件的功能标示如下：

滤波电容采用了海门三鑫（SONCON）牌和日本红宝石牌：


输入IC仍然采用美国德州仪器（TI）公司的高阻抗四运放TLC27L4CN，电阻采用精度较高的五环电阻：


74HC157AP是四路双输入转换开关（电子开关），下方HCF4024BE是ST（意法半导体）公司计数器：


单片机采用ATMEL公司的51系列AT89S51；下方是EEPROM电可擦除存储器L24C16 以及CRY1（晶振）：


74HC573N是飞利浦公司的数据锁存器，下方的TPIC6B273N是TI公司的8通道D触发器锁存、功率输出IC，作LED显示驱动：

三、PHS-3C的电路原理

下面是PHS-3C面世机型的电路图，其电路结构一直延续到现在，不同时期的PHS-3C只是在元器件的采用上有变化。

电路由工频变压器降压、一组±12V稳压电源给前级IC（AD515J）提供电源、另一组5V稳压电源给其余IC提供电源；5G14433是双积分A/D转换器，将前级送过来的信号进行模数转换，然后经过5G4511译码器和LED驱动IC（5G1413），使结果显示出来。可以简单地理解为，该酸度计是一个电子数字毫伏计（与数字万用表的电压档相同原理）。


置于 mV档，进行电位测量：仪器置于“mV”档后，AD515J接成电压跟随器实现阻抗变换，经阻抗变换后的直流电压由3位半数字电压表显示mV值。这时“定位”、“温度”、“斜率”等旋钮均不起作用。在切换到“mV"档的同时使显示器小数点位熄灭，点亮电压表后的“mV”显示单位。另外，电压表的符号位信号经过反相处理，以满足正极性输入，负极性输出、显示，从而符合测量电极的pH～mV转换关系。

置于pH档，进行PH值测量：仪器置于“pH”档后，AD515J接成同相输入负反馈放大器，一方面提高输入阻抗，另一方面完成mV向pH值转换。根据测量电极的特性，在30℃时，溶液pH值增加1.00单位，输出电势降低60. 15mV，为了使显示值也降低1.00pH，要求放大器的输出电压降低100m V，因此放大器的电压放大倍数为100/ 60.15= 1.66倍。实际放大倍数随温度而变化，变化范围为1.85～1.51(对应温度0～6℃)，由反馈网络中温度补偿电位器调节。在反馈网络中还设有补偿玻璃电极斜率误差的补偿电位器。

四、三款雷磁PHS-3C的元件、工艺对比



    最后来看看目前市售最新版本的雷磁PHS-3C，轻触键操作，显示采用了有背光的液晶大屏幕，同屏显示温度设置值，外观更美观：

结束语：PHS-3C作为一款面世长达30多年的国产经典酸度计，电路结构简单可靠，成本低，随着电子工业的进步，在采用电子元件和制作工艺方面不断提高，精度能满足常规检测需要，性价比高。但在仪器智能化的今天，其功能过于简单，无丰富的数据处理和共享。国产酸度计与高档进口PH计相比，电子元件和电路板的差距不大，差距主要在电极制作和软件方面，期待国产酸度计追上国外水平、有更强功能的仪器面世。

（后注：该文非为厂家广告，纯粹介绍一款经典仪器的历史，供感兴趣的网友了解）