分析实验室样品前处理必备计量仪器之电子天平维修一例
一、【序】
分析实验室分析测试需要进行样品前处理，在进行样品前处理都需要对试样进行计量称样，没有准确的计量数据，就无法为分析测试提供准确的样品重量，这必然会影响最终的分析结果。因此电子天平是分析实验室必备的基本计量检测手段之一，电子天平的采购，储存，使用，保养也是实验室技术人员的必修课，如果电子天平操作不当，维护不到位，存放环境差，就会带来这样那样的问题，出现一些无法工作的故障。本例就是一例电子天平使用环境不太理想而导致的故障，虽说此故障经过维修恢复了正常工作。但作为分析实验室的实验人员，还是应该重视电子天平这类精密计量器具的维护保养，尽量避免不必要的故障发生。
二、【维修项目】：
电子天平： 一台（图1），用于分析实验室样品前处理试样称重。
图1
电子天平型号为：JA5003，首先简单介绍一下JA5003电子天平外形结构和简单工作原理（图2）。
图2
该电子天平为底座承重上皿式称重方式，自带水平气泡调节装置，玻璃防尘防风罩，一体化铸件承重底座，方便快捷的操作面板，多位数码电子显示屏（图3）。
图3
电子天平内部检测工作原理，采用先进的电磁感应磁力平衡原理，灵敏度高，计量精确，工作可靠，使用寿命长（图4）。
图4
在测定被称物的重量时，无需砝码，通过电子线路控制即可自动清零、去皮、称重，多位数码显示所测的数据准确可靠。操作简单，使用方便，计量准确，给分析实验室带来很大的便利。因此电子天平是分析实验室很受欢迎的计量仪器之一。（图5）
图5
三、【故障现象】：
天平开机显示“JA5003”，说明初始化能通过，但自检无法通过。显示故障代码“EC3”，紧接着再显示故障代码“EC4”，最后黑屏死机（图6）。
图6
由于该电子天平使用年限较长，说明书早已丢失，一时无法确认故障代码的实际含义，于是上网搜索JA5003电子天平的故障代码。结论是：请将电子天平送维修部修理（详见表）。
JA系列电子天平的故障代码表：
| 故障代码 | 故障解释 | 故障原因 | 解决方法 |
| “ECH” | 严重故障 | 致命错误造成天平不能正常工作 | 请将天平送天平维修部修理 |
| “EC1” | CPU损坏 |
| “EC2” | 键盘错误 |
| “EC3” | 天平存储数据丢失 |
| “EC4” | 采样模块没有启动 |
这台电子天平已经使用多年早就过保修期了（图7），保修是不可能的了，本打算送维修部修理。由于电子天平显示屏能显示，说明部分电路能工作，并未完全死机，于是决定碰碰运气，采取自力更生方式自行维修。
图7
四、【检查与维修】：
1、【拆卸】：首先拉开玻璃防尘罩侧门，可见圆形称重托盘，用手小心移去托盘，将托盘换一面，放在软布或干净的桌面上，操作时轻取轻放，尽量不要碰伤托盘（图8）。
图8
托盘下方是防过载（重压）护垫，由两颗螺丝固定，用十字起子松开螺丝，此时可取下护垫，同样放在软布或干净的桌面上，操作也需要轻取轻放，尽量不要碰伤护垫，下面是底座护板（图9）。
图9
用手轻轻抬起底座护板，将护板同样也放在软布或干净的桌面上，尽量不要碰伤护板。用一字起子松开固定底座的两颗螺丝（图10）。
图10
取走螺丝后，用双手移去天平底座护板和玻璃防尘罩，小心放在好，以防发生跌损。注意底座护板与防尘罩是连体固定的（图11）。
图11
此时可以看见一体化底座，同样底座也是被两颗螺丝固定住的，用平口起子松开并取走螺丝，即可移开底座（图12）。
图12
移开底座可见庐山真面目，内部结构一目了然，里面机构包含了固定底座，电磁平衡感应单元，面板显示及操作单元，水平气泡调节装置，主电路控制单元，DC/DC电源转换器单元（图13）。
图13
2、【检查】：松开电子天平电磁平衡传感系统保护盖板，仔细检查各固定机构及各器件未发现歪斜、弯折、卡死、松脱，滞阻、缝隙异物等异常现象（图14）。
图14
打开主控单元电磁屏蔽盖板，目测印刷电路板各元器件未发现有虚焊、变色、烧坏等痕迹（图15），
图15
检查主控板各接插件及连线，没发现松动、断线、脱线、接触不良等现象，因为电子天平能显示工作，说明主控板是正常的（图16）。
图16
检查面板显示操作单元印刷电路板元器件及接插件未发现异常（图17）。
图17
检查电源单元印刷电路板，也未发现有明显的元器件变色、虚焊、脱焊、崩裂等现象（图18）。
图18
以上是在不通电状态下检查了电子天平各系统单元的硬件情况，没有发现明显的损坏痕迹和异常情况，为了进一步检查电子天平工作不正常的原因，需检查电子天平通电情况下的状态，来判断故障根源。
检查电源适配器（220VAC/24VDC），将电源适配器插入220V交流电源插口（图19 ）。
图19
用万用表直流电压档检测电源适配器输出插头，测量输出直流电压为24.58V（空载）正常，电源适配器工作正常，说明电子天平内部电路存在故障（图20）。
图20
首先检查电子天平的电源单元，该电源实质上是一个DC/DC电源转换器。它将适配器提供的24V二次降压转换成+5V和±12V三组低压电源，供主控、显示、键盘和电磁感应电路工作，下为DC/DC电源转换器工作原理方框图（图21）。
图21
为了快速有效的找到故障点，采用单元分割法进行逐一检查，首先拔掉DC/DC电源转换器印刷电路板的电压输出接插件，用螺丝刀松开电路板固定螺丝，取下电源单元进行独立检查。插上适配器电源，用万用表测量电路板接插件输出电压（图22）。
图22
测量+5V输出电压正常（实测+5.04V），测量＋12V为0V异常（实测0.002V），测量-12V正常（实测-11.88V）。（图23）
图23
由上可知电源转换器+12V电路存在故障，断开24V输入电源，用万用表在线逐个检查电阻、电容、二极管、变压器线圈、IC引脚等元器件，看是否存在短路，开路、漏电等。当测量二极管D4时，发现该二极管已开路。（图24）
图24
3、【维修】：焊下二极管进一步检查，验证了此二极管确实已开路损坏，顺电路查找正好是+12V电源整流二极管D4（图25）。
图25
查看型号为SR5100（5A/100V），是AC/DC或DC/DC电源转换器专用肖特基二极管。（图26）
图26
可惜手里一时没有此型号二极管，正好在给人家修一个输出12V、5A的电源适配器，于是借花献佛将此电源适配器的输出整流二极管拿来代用，在判断准二极管正负极后，直接焊在D4的位置上。（图27）
图27
在检查其他元器件及印刷电路板无误后，空载通电试机，测量结果+12V（实测+11.86V）恢复正常了，此时+12V电路已修复（图28）。.
图28
插上电源插件连接至主控板及显示操作板，再次带负载分别测量+5V、+12V、-12V均正常，在通电状态下连续工作数十分钟后，仔细观察未发现印刷电路板有引线过热、接触不良及元器件发烫、高温变色等异常现象，同时测量+5V、+12V、-12V仍很稳定（图29），说明DC/DC电源转换器已经完全修复。维修告一段落，可安装复原再通电工作进行考核电子天平的工作情况。
图29
按电子天平拆解相反顺序安装回各机构及部件，连接好电源适配器，电子天平开机自检顺利通过，未再出现“EC3”和“EC4”故障代码及黑屏死机，显示恢复正常工作状态（图30）。
图30
在电子天平通电预热一段时间，工作进入稳定状态后，按正常操作方法试称了自己的维修工具，一把螺丝刀和一个镊子，结果显示一切OK！
图31
大功告成，电子天平维修任务顺利完成，为稳妥起见将电子天平在通电预热状态下工作了48小时，经检测电子天平工作很稳定，未发现异常，此时正式交付使用。（图32）
图32
操作人员接到修复的电子天平，进行了称重校验，完全达到电子天平的计量标准，非常高兴，他说本打算寄给厂家维修的，现在问题解决了，节省不少精力和费用。
五、【结语】：
电子天平在分析实验室发挥着不小的作用，因此在分析实验室电子天平是不可缺少的。但电子天平属于精密仪器，操作人员必须掌握必要的电子天平专业知识才能上机操作，上机应严格按说明书要求安装和操作。当电子天平出现异常情况时，不可自行拆卸和修理，特别是电磁感应平衡系统的机械结构绝对不能随意调整，否则就可能进一步扩大故障，造成不必要损失。电子天平出故障时，应务必请专业人员检修或送专业维修机构修理。
此次维修的JA5003电子天平一直工作在分析测试一线现场，称重样品大多是理化分析材料，难免会受到分析试剂、酸雾、粉尘等因素的影响，加之振动、电磁干扰等因素的影响，使用环境并不是很理想，有些操作人员对电子天平不够爱惜，使用管理和维护保养也很不到位，使该电子天平计量正常工作和使用寿命受到一定的影响，这也许是诱发故障的可能因素。
应助达人
赛默飞实验室产品焕新计划有奖调研！
【七月征文】不一YOUNG实验“猿”
报名开启：ICS2024第十三届光谱网络会议！
推荐收藏！盘点中药材及饮片检测解决方案
