仪器信息网APP
选仪器、听讲座、看资讯

722S可见分光光度计电路解析

紫外可见分光光度计(UV)

  • 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。
    (楼下继续,请移步观看!)
  • 该帖子已被版主-又又1990加20积分,加2经验;加分理由:鼓励原创
    +关注 私聊
  • sc360xp

    第1楼2016/08/20

    (接楼上,继续发。)
    5、主电路板
    卸下箭头所指5只固定螺丝:

    取下主板:

    背面是LED数码管显示器、绿LED状态灯和按键:

    主电路板各元件功能如下所示:

    ⑴前置放大器采用OP07CP;A/D电路由压频转换IC(VFC32KP)组成;HCF4501BE是单通道八选一电子开关,用于电路增益的控制;单片机采用ATMEL公司的AT89C52,是一款低电压、高性能CMOS 8位单片机,内含8K字节可反复擦写Flash只读程序存储器和256字节RAM:

    绘出前置放大电路、增益控制电路及A/D电路图:

    前置、增益控制及A/D电路的工作原理:
    传感器送来的信号Vo经过电阻R8,输入前置放大器U12的同相输入端,放大电路的增益由单片机4、5、6脚的编码信号经过缓冲器U13(SN74LS07N),接到电子开关U2的控制端A、B、C,控制电子开关U2接入不同的电阻,使得电路放大倍数不同,稳压二极管D6是起限幅作用,防止电压太高造成下级的A/D转换器不能正常工作,U3是电压-频率转换IC,将送来的电压模拟信号转换为频率数字信号,再传输给单片机进行数据处理并显示。
    这部分电路故障:
    前置放大器U12损坏,仪器无法正常工作;增益控制电路的电子开关U2故障,造成无法调节;A/D转换器U3损坏,仪器显示出现随机数字显示,无法工作。用万用表检查,初步确定故障元件后,用替换法排除故障。
    ⑵显示部分。主电路板右边,有6片HD74LS164P逻辑-移位寄存器,其中4片(U5、U6、U7、U8)用于LED数码管的驱动,一片(U9)用于4个LED状态灯驱动,还有一片(U10)用于按键动作读取,向单片机传送信号:

    显示采用两只2位共阳极LED数码管,型号为SM210501G,右边是4只绿LED发光二极管,作功能状态显示,下方四只方形蓝色元件是按键:

    绘出显示部分电路图如下:

    显示部分电路工作原理:
    5只74LS164(U5、U6、U7、U8、U9)串联接法,U5从单片机21、22脚接收显示信号并传递到其余IC。74LS164是8位串行输入转并行输出,这种电路的特点是,只要单片机数据不刷新,寄存器内的数据就不会变,各个74LS164会维持LED显示,不会出现不断闪烁状况,缺点是电路比较臃肿。
    显示部分电路故障:
    主要是缺笔画,数字乱跳,严重故障黑屏。用万用表仔细检查,限流电阻有无接触不良或短路断路问题,对照电路图,用替换法看看是不是寄存器(U5、U6、U7、U8、U9)问题,最后,只剩下数码管损坏,只有更换了。对本机数码管的检测,可以参看下图:

    ⑶单片机、通讯、按键部分。电路板上MAX232CPE是美信公司的CMOS双RS232总线收发器,用于本机与外接PC机的通讯电路:

    单片机对按键动作的读取,是由U10(主板上与显示电路中的寄存器U7紧挨)进行的。绘出单片机与通讯口及按键部分电路图如下:

    通讯、按钮部分故障:
    通讯电路不常用,故障极少,一般是信号线缆或接插头故障。按钮有时不灵,质量不好,换一只。单片机是仪器核心,出故障后,除开电源系统和传感器,其余电路不能工作,只能更换。
    四、各单元电路参数
    1、变压器输出电压
    电源板上,变压器次级接线端:

    电源开关接通后测量:

    2、直流电源测量
    电源板上,主板直流电源接线端,提供±15V直流稳压电源,5V直流稳压电源;灯电源接线柱,为卤钨灯提供工作电流:

    直流电源接线端的电压值,红黑蓝接线为±15V,黑白接线为5V,实测值如下:

    灯电源接线柱的直流电压值,实测强光为9.293V,中光为6.763V,弱光为4.569V:

    3、传感器测量
    硅光电池(脱机)在室内光线下,测得直流电动势为0.408V,这是判断硅光电池是否失效的直接方法,但对衰老的判断不是很准确:

    仪器正常工作状态下,传感器的输出信号Vo,是直流电压信号,打开传感器匣的后盖,用万用表直流2V档测量电路板上的Vo(测量点见下图):


    传感器输出信号Vo的大小与滤光片、灯光强弱、波长都有关系,见下图,维修时应予注意(本机测量数值,供参考):

    五、更换卤钨灯
    本机卤素灯规格为12V/20W。低压卤素灯的寿命通常标称400-2000小时,实际使用中,光衰的影响不能一概而论,存在不确定性,当发现能量不够时,即可更换。

    首先,拔掉仪器电源线,彻底切断电源。用改刀松开灯电源线固定螺丝,脱离两根灯电源线:

    用手钳松开灯座固定螺丝:

    取出灯座:


    先用改刀松开弹性铜片:

    戴干净手套,更换灯泡:

    特别注意:一定要使用同型号卤钨灯,其灯丝结构为水平式,如果错用垂直式,会无法调整仪器到工作状态。


    更换完毕,接通电源,开机。打开观察孔盖,检查卤钨灯光斑是否完全覆盖入射狭缝:


    看见光斑覆盖入射狭缝,合格:

    如果光斑没有完全覆盖狭缝,需要调整螺丝,使其覆盖。松开两颗锁紧螺丝(不要旋下),调节灯座前后移动,使光斑完全覆盖狭缝,再锁紧螺丝:

    结束语:
    722S可见光分光光度计是一种结构简单、价格低廉、使用方便的单光束分光光度计,运用比较广泛。厂家的使用说明书,仅列出了常见故障识别及一般处理。通过拆解,进一步了解结构和原理,有利于提升维修技能,可以节约不少时间和费用。这篇文章是本人用心之作,可作为此类仪器电路维修手册参考使用,希望对坛友们自修仪器有益。
    (由于不是厂家设计人员,难免没有错误,欢迎指正并谢谢!)

2
  • 该帖子已被版主-过年杀只猪加10积分,加2经验;加分理由:话题
    +关注 私聊
  • m3022508

    第2楼2016/08/20

    可以参加原创大赛了!解析很不错!

0
    +关注 私聊
  • m3022508

    第3楼2016/08/20

    楼主是做售后的?

0
    +关注 私聊
  • sc360xp

    第4楼2016/08/20

    不是滴。是公司的电气技术人员。

    m3022508(m3022508) 发表:楼主是做售后的?

0
    +关注 私聊
  • m3022508

    第5楼2016/08/20

    请问你查询IC的一些参数是在什么网查的?

    sc360xp(sc360xp)发表: 不是滴。是公司的电气技术人员。

0
    +关注 私聊
  • sc360xp

    第6楼2016/08/20

    普通的IC,根据型号(先要会识别呵)大多数在度娘能搜索到。个别IC,根据索引,多查找几层也行的。

    m3022508(m3022508) 发表:请问你查询IC的一些参数是在什么网查的?

0
    +关注 私聊
  • m3022508

    第7楼2016/08/20

    多层是指??

    sc360xp(sc360xp)发表: 普通的IC,根据型号(先要会识别呵)大多数在度娘能搜索到。个别IC,根据索引,多查找几层也行的。

0
    +关注 私聊
  • tony81

    第8楼2016/08/20

    这款仪器这么多年了 单色器改了不少 板子没怎么动

0
    +关注 私聊
  • sc360xp

    第9楼2016/08/20

    搜索到哪些公司生产此元件,根据指向,到公司网页去找产品,再找说明书或技术资料,是指搜索层级不断深入的意思。

    m3022508(m3022508) 发表:多层是指??

0
    +关注 私聊
  • m3022508

    第10楼2016/08/20

    哦!谢谢!!

    sc360xp(sc360xp)发表: 搜索到哪些公司生产此元件,根据指向,到公司网页去找产品,再找说明书或技术资料,是指搜索层级不断深入的意思。

0
查看更多
猜你喜欢最新推荐热门推荐更多推荐
举报帖子

执行举报

点赞用户
好友列表
加载中...
正在为您切换请稍后...