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，并結合使用、維修該儀器工作經驗，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(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(shù)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(jù)運算結果控制可控硅的觸發(fā)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(huán)節(jié)，即PID調節(jié)和電網(wǎng)同步電路。其原理方框圖如圖1所示。
　　PID調節(jié)式溫度控制電路是一種能自動調節(jié)增益的放大電路，動態(tài)時放大倍數(shù)低，而靜態(tài)時放大倍數(shù)高，因而解決了精度與穩(wěn)定性之間的矛盾，提高了溫度控制質量。由于該機的可控硅觸發(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)電壓在何時過零，并控制觸發(fā)電路，因而就需要一個電網(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、進樣器、檢測器)均不加熱。
◎ 故障分析及檢查：由于三個加熱區(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(fā)現(xiàn)220VAC交流輸入正常，各電源保險絲均正常，再檢查各直流穩(wěn)壓電源的輸入、輸出，確認造成全部加熱區(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)壓塊一時難以買到，因而設計制作了如圖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(jié)及可控硅脈沖觸發(fā)電路時，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，因而檢查同步信號發(fā)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(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的波形應為圖4、圖5所示。即在BGl基極電壓接近零時，集電極上出現(xiàn)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(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應的設定值偏差較大。
◎ 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定值發(fā)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(shù)碼管組成。根據(jù)A/D轉換工作原理N2=N1Vi/VR，其中VR 、N1是A/D內計數(shù)器最大值，N2是A/D內計數(shù)器計下的與輸入電壓Vi成正比的脈沖數(shù)；VR是A/D轉換的基準電壓，為2V，Vi是A/D的輸入電壓。根據(jù)顯示原理，出現(xiàn)該故障是由于基準電壓VR發(fā)生了偏移，而基準電壓是由5G1403穩(wěn)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(fā)現(xiàn)小于2V，即基準電壓發(fā)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(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，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(yè)于安慶師范學院物理系(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備技術管理工作，助理工程師。