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”
◆2012年9月上海仪电科学仪器股份有限公司被认定为软件企业二、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)