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原理，并結合使用、維修該儀器工作經驗，列舉了溫控系統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控制的通用型氣相色譜儀。該色譜儀的柱溫箱、檢測器、進樣器的溫度控制精度高，可達±0.1℃。由于溫度控制系統元器件多，該色譜儀因溫控原因引起的故障率較高。現將解決該類儀器溫控故障的經驗介紹如下。  
溫度控制器的工作原理
　　1102型氣相色譜儀柱溫、檢測器、進樣器的溫度檢測是采用鉑電阻作傳感器，將溫度量轉化為電阻量，控制器中線性電路將電阻量轉化為電壓量，輸入到A/D轉換器轉化為數字量，計算機將A/D轉換來的實際溫度和設置的溫度進行PID運算，根據運算結果控制可控硅的觸發脈沖，使柱箱、檢測器、進樣器的溫度控制到設定的溫度。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關鍵環節，即PID調節和電網同步電路。其原理方框圖如圖1所示。
　　PID調節式溫度控制電路是一種能自動調節增益的放大電路，動態時放大倍數低，而靜態時放大倍數高，因而解決了精度與穩定性之間的矛盾，提高了溫度控制質量。由于該機的可控硅觸發方式為過零觸發，通過改變可控硅的供電頻率數來控制加熱電流，這就需要知道電網電壓在何時過零，并控制觸發電路，因而就需要一個電網同步電路。  
常見故障及其排除方法
◆ 故障(1)全部溫控部件(柱箱、進樣器、檢測器)均不加熱。
◎ 故障分析及檢查：由于三個加熱區均不加熱，造成該故障的可能原因是公共電路部分工作不正常。對此，通常采用先易后難，先外圍后內部的方式進行處理。檢查發現220VAC交流輸入正常，各電源保險絲均正常，再檢查各直流穩壓電源的輸入、輸出，確認造成全部加熱區不加熱的原因是由于厚膜穩壓塊故障所致。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，因而判定此厚膜穩壓塊已損壞。
◎ 故障解決辦法：由于這種厚膜穩壓塊一時難以買到，因而設計制作了如圖2所示的+15VDC直流穩壓電源代替厚膜穩壓塊，處理后所有溫控加熱均恢復正常。
◆ 故障(2)柱箱(COL)不加熱，而進樣器和檢測器均可正常加熱。
◎ 故障分析及檢查：除柱箱不加熱外、其他溫控均正常，故重點檢查有關柱箱加熱控制電路部分。檢查柱溫控制器PID調節及可控硅脈沖觸發電路時，發現無觸發脈沖輸出。其15VDC輸入均正常，但發現無正常同步脈沖輸人，因而檢查同步信號發生電路，其電路如圖3所示。
◎ 首先用萬用表測量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，發現不正常，波形等同于BGl基極波形，根據其工作原理，BGl基極B和集電極C的波形應為圖4、圖5所示。即在BGl基極電壓接近零時，集電極上出現一正脈沖，其幅度約為15V。因為BGI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同型號三極管3DGl2，用示波器觀察正負同步脈沖正常，觸發脈沖形成電路的輸出觸發脈沖正常，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應的設定值偏差較大。
◎ 在使用過程中，曾發現溫控工作未見異常，但是各溫控顯示值與設定值發生偏離。由于所有五路溫度顯示值都高于對應的設定值，因而問題出在溫度顯示電路部分。而顯示電路主要由A/D轉換 (5G14433)及配上一帶譯碼器的七段LED數碼管組成。根據A/D轉換工作原理N2=N1Vi/VR，其中VR 、N1是A/D內計數器最大值，N2是A/D內計數器計下的與輸入電壓Vi成正比的脈沖數；VR是A/D轉換的基準電壓，為2V，Vi是A/D的輸入電壓。根據顯示原理，出現該故障是由于基準電壓VR發生了偏移，而基準電壓是由5G1403穩壓集成塊輸出2.5V電壓，再經電位器Wi及電阻R2分壓后輸出2V的基準電壓至A/D的2腳，測量IC1的2腳基準電壓，發現小于2V，即基準電壓發生了偏移。
◎ 故障解決方法：微調w1電位器，使IC1，(A/D)2腳輸入的基準電壓為2.0V，調整后溫度顯示恢復正常。
結束語
　　1102氣相色譜儀的溫控設計比較精確，但由于該系統組成中元器件較多，發生故障的可能性不可忽視。建議在發生故障時，要盡可能利用1102色譜儀開機時顯示的儀器自檢信息，做到有針對性地進行處理。如該信息無法提供時，要采取先外圍后內部的方式處理，找出故障點，加以排除。切勿在未判斷出故障位置之前，亂焊亂換元件，否則會造成故障的擴大。
◆ 作者簡介：熊軍(1963—)男(漢)，1985年畢業于安慶師范學院物理系(夜大)。現在中國石化股份有限公司安慶分公司科研開發中心從事儀器維修和設備技術管理工作，助理工程師。