1102型氣相色譜儀溫度控制常見故障及處理

1102型氣相色譜儀溫度控制常見故障及處理

摘  要  通過分析1102型氣相色譜儀溫度控制系統(tǒng)原理，并結(jié)合使用、維修該儀器工作經(jīng)驗(yàn)，列舉了溫控系統(tǒng)常見故障及排除方法。
主題詞 1102型氣相色譜儀 溫控 故障處理  
前言
　　1102型氣相色譜儀系微處理機(jī)控制的通用型氣相色譜儀。該色譜儀的柱溫箱、檢測(cè)器、進(jìn)樣器的溫度控制精度高，可達(dá)±0.1℃。由于溫度控制系統(tǒng)元器件多，該色譜儀因溫控原因引起的故障率較高。現(xiàn)將解決該類儀器溫控故障的經(jīng)驗(yàn)介紹如下。  
溫度控制器的工作原理
　　1102型氣相色譜儀柱溫、檢測(cè)器、進(jìn)樣器的溫度檢測(cè)是采用鉑電阻作傳感器，將溫度量轉(zhuǎn)化為電阻量，控制器中線性電路將電阻量轉(zhuǎn)化為電壓量，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，計(jì)算機(jī)將A/D轉(zhuǎn)換來的實(shí)際溫度和設(shè)置的溫度進(jìn)行PID運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果控制可控硅的觸發(fā)脈沖，使柱箱、檢測(cè)器、進(jìn)樣器的溫度控制到設(shè)定的溫度。所采用的溫度控制方式是比例—積分—微分控制(即PID控制)，它較一般的比例控制多了兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即PID調(diào)節(jié)和電網(wǎng)同步電路。其原理方框圖如圖1所示。
　　PID調(diào)節(jié)式溫度控制電路是一種能自動(dòng)調(diào)節(jié)增益的放大電路，動(dòng)態(tài)時(shí)放大倍數(shù)低，而靜態(tài)時(shí)放大倍數(shù)高，因而解決了精度與穩(wěn)定性之間的矛盾，提高了溫度控制質(zhì)量。由于該機(jī)的可控硅觸發(fā)方式為過零觸發(fā)，通過改變可控硅的供電頻率數(shù)來控制加熱電流，這就需要知道電網(wǎng)電壓在何時(shí)過零，并控制觸發(fā)電路，因而就需要一個(gè)電網(wǎng)同步電路。  
常見故障及其排除方法
◆ 故障(1)全部溫控部件(柱箱、進(jìn)樣器、檢測(cè)器)均不加熱。
◎ 故障分析及檢查：由于三個(gè)加熱區(qū)均不加熱，造成該故障的可能原因是公共電路部分工作不正常。對(duì)此，通常采用先易后難，先外圍后內(nèi)部的方式進(jìn)行處理。檢查發(fā)現(xiàn)220VAC交流輸入正常，各電源保險(xiǎn)絲均正常，再檢查各直流穩(wěn)壓電源的輸入、輸出，確認(rèn)造成全部加熱區(qū)不加熱的原因是由于厚膜穩(wěn)壓塊故障所致。其主要特征是有18V交流輸入，而無+15V直流輸出或輸出電壓不正常，因而判定此厚膜穩(wěn)壓塊已損壞。
◎ 故障解決辦法：由于這種厚膜穩(wěn)壓塊一時(shí)難以買到，因而設(shè)計(jì)制作了如圖2所示的+15VDC直流穩(wěn)壓電源代替厚膜穩(wěn)壓塊，處理后所有溫控加熱均恢復(fù)正常。
◆ 故障(2)柱箱(COL)不加熱，而進(jìn)樣器和檢測(cè)器均可正常加熱。
◎ 故障分析及檢查：除柱箱不加熱外、其他溫控均正常，故重點(diǎn)檢查有關(guān)柱箱加熱控制電路部分。檢查柱溫控制器PID調(diào)節(jié)及可控硅脈沖觸發(fā)電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)無觸發(fā)脈沖輸出。其15VDC輸入均正常，但發(fā)現(xiàn)無正常同步脈沖輸人，因而檢查同步信號(hào)發(fā)生電路，其電路如圖3所示。
◎ 首先用萬用表測(cè)量15VDC輸入正常，交流輸入正常，用示波儀觀察正同步脈沖即BGl集電極C上的波形，發(fā)現(xiàn)不正常，波形等同于BGl基極波形，根據(jù)其工作原理，BGl基極B和集電極C的波形應(yīng)為圖4、圖5所示。即在BGl基極電壓接近零時(shí)，集電極上出現(xiàn)一正脈沖，其幅度約為15V。因?yàn)锽GI基極B的波形已等同于集電極C的波形，由此判斷BGl三極管擊穿。
◎ 故障解決方法：更換了BGl同型號(hào)三極管3DGl2，用示波器觀察正負(fù)同步脈沖正常，觸發(fā)脈沖形成電路的輸出觸發(fā)脈沖正常，柱箱加熱溫控正常工作。
◆ 故障(3)所有五路溫度顯示值與其對(duì)應(yīng)的設(shè)定值偏差較大。
◎ 在使用過程中，曾發(fā)現(xiàn)溫控工作未見異常，但是各溫控顯示值與設(shè)定值發(fā)生偏離。由于所有五路溫度顯示值都高于對(duì)應(yīng)的設(shè)定值，因而問題出在溫度顯示電路部分。而顯示電路主要由A/D轉(zhuǎn)換 (5G14433)及配上一帶譯碼器的七段LED數(shù)碼管組成。根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換工作原理N2=N1Vi/VR，其中VR 、N1是A/D內(nèi)計(jì)數(shù)器最大值，N2是A/D內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)下的與輸入電壓Vi成正比的脈沖數(shù)；VR是A/D轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電壓，為2V，Vi是A/D的輸入電壓。根據(jù)顯示原理，出現(xiàn)該故障是由于基準(zhǔn)電壓VR發(fā)生了偏移，而基準(zhǔn)電壓是由5G1403穩(wěn)壓集成塊輸出2.5V電壓，再經(jīng)電位器Wi及電阻R2分壓后輸出2V的基準(zhǔn)電壓至A/D的2腳，測(cè)量IC1的2腳基準(zhǔn)電壓，發(fā)現(xiàn)小于2V，即基準(zhǔn)電壓發(fā)生了偏移。
◎ 故障解決方法：微調(diào)w1電位器，使IC1，(A/D)2腳輸入的基準(zhǔn)電壓為2.0V，調(diào)整后溫度顯示恢復(fù)正常。
結(jié)束語
　　1102氣相色譜儀的溫控設(shè)計(jì)比較精確，但由于該系統(tǒng)組成中元器件較多，發(fā)生故障的可能性不可忽視。建議在發(fā)生故障時(shí)，要盡可能利用1102色譜儀開機(jī)時(shí)顯示的儀器自檢信息，做到有針對(duì)性地進(jìn)行處理。如該信息無法提供時(shí)，要采取先外圍后內(nèi)部的方式處理，找出故障點(diǎn)，加以排除。切勿在未判斷出故障位置之前，亂焊亂換元件，否則會(huì)造成故障的擴(kuò)大。
◆ 作者簡(jiǎn)介：熊軍(1963—)男(漢)，1985年畢業(yè)于安慶師范學(xué)院物理系(夜大)。現(xiàn)在中國石化股份有限公司安慶分公司科研開發(fā)中心從事儀器維修和設(shè)備技術(shù)管理工作，助理工程師。