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【优秀仪器人】给752N紫外可见分光光度计加装氘灯计时器

sc360xp

2019/08/05
谱绘人生

紫外可见分光光度计（UV）

752N是一款国产大众紫外可见分光光度计，没有设计氘灯工作计时器。在应用中，对氘灯已使用时间状态不直观，不利于分析仪器氘灯引起的异常现象。将一款工业累时器安装在仪器上，除了对氘灯使用时间进行计时外，还可以辅助判断氘灯以及氘灯电路故障。改造简单，成本低廉，使用效果很好。下面介绍改造原理及过程。
一、氘灯工作原理
氘灯是一种充有氘气的弧光放电型电子管。灯丝电压2～10V（交流或直流），起辉电压300V左右（直流）。起辉后工作电压为直流70～100V，工作电流一般为恒定300mA。工作时从光窗辐射出160nm～400nm连续紫外光谱。
氘灯的发光机理是：开机后，首先给灯丝供电预热（一般约数秒钟)，然后给阳极施加激发（起辉）电压。灯丝阴极发射的热电子在电场加速下向阳极运动与氘气分子实现非弹性碰撞而激发，辐射氘分子的连续光谱。氘灯被点燃后，控制电路断开灯丝电源（有的机型电路会保持1V维持电压），维持正常工作电压。
研究表明，当氘灯电源引起的工作电流波动1％，它发出的光通量就要波动6.70％，所以必须采用较高精度的恒流控制电路。通常，是在氘灯工作电流回路中，串有取样电阻及功率三极管，由运算放大器将取样电阻上的电压信号与基准电压进行分析比较，实行负反馈控制达林顿管及功率三极管保持电流恒定。
大多数氘灯的额定寿命为1000小时或2000小时，出厂说明书有标示。在使用中，一般都能超过额定寿命。也有额定寿命在3000小时以上的长寿氘灯，但价格相当昂贵。
二、工业累时器
一只6位工业累时器，型号H7ET。触发电压DC 4V-30V，最大累计时9999时59分钟。内置3V锂电池供电，耗电低，可续航约5年。面板上有清零复位及锁定钮，见下面图1：

累时器后背接线柱编号，左边的1、2是触发信号输入端，右边的3、4是后背清零端（图2）：

累时器的使用方法：将规定范围内的电压（DC 4V-30V）连接到背后的1、2接线柱上。直流电的“+”接1，“-”接2。通电后，开始计时工作；断电后，计时停止，并保留当前时间；再次通电，从保留的时间处开始计时（累计时）。若要清除以前的时间，将面板上的复位钮置于上方、向下按，即可将时间清零。保持复位钮在下方，可锁定累计计时工作过程，防止误按。
三、改造原理
本次加装累时器的仪器是上海佑科752N（图3）：

从752N内部氘灯恒流控制电路的取样电阻两端，拾取氘灯正常工作时的直流电压（约3伏）作为累时器的触发信号（经实测，最低2.65V DC也能触发）。
累时器与仪器电路连接见图4。左边蓝色部分线路是触发信号取样电路，右边是氘灯恒流控制电路（局部）。R22（10Ω6W）是氘灯恒流控制取样电阻，在其两端（A、B）拾取直流电压信号。C是0.033μF滤波电容，避免氘灯电路噪声对累时器的干扰；DB3是双向触发二极管，典型值32伏，起信号输入端限幅作用、保护累时器；RD是快速熔断保险丝管（60mA），当外接线路发生短路故障或DB3击穿电流太大时，及时切断外接线路，保护氘灯恒流电路不受影响。累时器在接入3V DC触发信号时，信号灌电流约为43μA，相对于氘灯300mA恒流工作电流，影响可以忽略不计。

工作原理：当仪器通电后，氘灯驱动电路工作，其正常工作直流电流约300毫安，在A、B两点的直流电压约3V，此电压触发累时器开始计时工作。当仪器关机，氘灯驱动电路停止工作，A、B两点的电压消失，累时器停止计时并保留当前累计时间，待下一次仪器开机时，在原时间基础上继续计时。
更换新氘灯后，将累时器面板上的复位钮置于上方、向下按，即可将显示时间清零。清零后，将复位钮置于下方，防止误按。

四、电路连接安装
考虑到长期运行，必须连接可靠。兼顾以后认证及检修故障方便，暂时将累时器外置，电线从仪器底板的空隙处穿过，不破坏仪器外壳。不介意在仪器外壳开孔的，可以安装在面板上。
1、按照图4电路连接图，制作接线排。将电子元件搭棚焊接后，固定在接线排上。为区别信号正负极，采用红黑双色电线作信号引线。见图5：

2、拆开仪器。取下仪器比色皿架推拉杆，卸下仪器波长旋钮及两侧4颗固定螺丝，就可以取下上盖，打开仪器，看见内部全貌（图6）：

3、拾取信号点。在仪器电路板上（图7），图中那个粗大的绿色电阻（R22）就是氘灯恒流控制取样电阻，从其两端拾取电压信号，A点为+V（电阻上端），B点为-V（电阻下端）：

4、裁一小片铝片，把焊好元件的接线排固定在仪器内部的固定立柱螺钉位置，不用另外钻孔（图8）：

将接线排上的红黑双色信号引线分别焊接到电路板A、B点（图9）：

5、将接线排上的另一端红黑双色引线穿过仪器底板的空隙引出，连接到累时器后背接线柱。红线（+）接“1”号接线柱，黑线（-）接“2”号接线柱。用一个随身小药片盒子，给累时器做一个外壳，用不干胶粘放在仪器上，观看、调整都很方便（图10）：

使用一段时间后的累计时情况（121小时11分钟），小数点后两位数值是分钟走时显示（图11）：

五、结束语
使用工业累时器给752N紫外可见分光光度计加装氘灯计时器，花费很少（累时器网购27元左右一只包邮，其余电子元件可以从废旧节能灯中拆用），续航时间长，安装简单，使用方便，效果不错。由于累时器的触发电压信号取自仪器氘灯工作电路，当氘灯电源出现故障或氘灯老化无法激发时，氘灯没有工作电流,取样电阻两端也就没有电压信号，累时器将停止工作。因此，根据累时器分钟位是否走时的动态，还可以辅助判断氘灯及氘灯电路是否有故障，很实用。可供改造同类型仪器参考。

分
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wccd

第1楼2019/08/08

应助达人

此改造思路不错，可以直观检测氘灯实际使用时间，以前在进口仪器上有过类似的机械+电气的累积计数装置(与电度表计数器很像），体积很小6位的。我想问一下，楼主测过氘灯灯丝电压没有？
如果灯丝电压大于4V。从氘灯的灯丝工作电气参数来说，在灯丝电源内阻很小，两端取触发信号，应该可以满足计数器输入技术要求。加一个单向隔离二极管和滤波电容即可（也可不加二极管和电容）。此也是一种较为便捷的方法。

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sc360xp

第2楼2019/08/08

wccd老师，此仪器氘灯灯丝电压为交流5V，启动完毕就断开，因此不能作为信号源。此电路的元件已经最简单，主要是保护功能，避免外在故障损坏仪器氘灯电路或仪器故障损坏累时器。
wccd(wccd) 发表:此改造思路不错，可以直观检测氘灯实际使用时间，以前在进口仪器上有过类似的机械+电气的累积计数装置(与电度表计数器很像），体积很小6位的。我想问一下，楼主测过氘灯灯丝电压没有？
如果灯丝电压大于4V。从氘灯的灯丝工作电气参数来说，在灯丝电源内阻很小，两端取触发信号，应该可以满足计数器输入技术要求。加一个单向隔离二极管和滤波电容即可（也可不加二极管和电容）。此也是一种较为便捷的方法。

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wccd

第3楼2019/08/12

应助达人

呵呵，你是对的！
需要说明的是氘灯灯丝先预热，然后阳极施加高压启辉成功后，灯丝随后进入维持工作状态，并不是完全切断等灯丝电压。一般氘灯为了稳定工作，灯丝大都采用直流电源，交流电源用的相对要少一些。
sc360xp(sc360xp) 发表: wccd老师，此仪器氘灯灯丝电压为交流5V，启动完毕就断开，因此不能作为信号源。此电路的元件已经最简单，主要是保护功能，避免外在故障损坏仪器氘灯电路或仪器故障损坏累时器。

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sc360xp

第4楼2019/08/12

wccd老师是这方面专家，很精通。的确，大多数仪器灯丝采用直流供电，有些用1V维持。
wccd(wccd) 发表: 呵呵，你是对的！
需要说明的是氘灯灯丝先预热，然后阳极施加高压启辉成功后，灯丝随后进入维持工作状态，并不是完全切断等灯丝电压。一般氘灯为了稳定工作，灯丝大都采用直流电源，交流电源用的相对要少一些。

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