1102型气相色谱仪温度控制常见故障及处理

摘 要 通过分析1102型气相色谱仪温度控制系统原理,并结合使用、维修该仪器工作经验,列举了温控系统常见故障及排除方法。
主题词 1102型气相色谱仪 温控 故障处理
前言
  1102型气相色谱仪系微处理机控制的通用型气相色谱仪。该色谱仪的柱温箱、检测器、进样器的温度控制精度高,可达±0.1℃。由于温度控制系统元器件多,该色谱仪因温控原因引起的故障率较高。现将解决该类仪器温控故障的经验介绍如下。
温度控制器的工作原理
  1102型气相色谱仪柱温、检测器、进样器的温度检测是采用铂电阻作传感器,将温度量转化为电阻量,控制器中线性电路将电阻量转化为电压量,输入到A/D转换器转化为数字量,计算机将A/D转换来的实际温度和设置的温度进行PID运算,根据运算结果控制可控硅的触发脉冲,使柱箱、检测器、进样器的温度控制到设定的温度。所采用的温度控制方式是比例—积分—微分控制(即PID控制),它较一般的比例控制多了两个关键环节,即PID调节和电网同步电路。其原理方框图如图1所示。
  PID调节式温度控制电路是一种能自动调节增益的放大电路,动态时放大倍数低,而静态时放大倍数高,因而解决了精度与稳定性之间的矛盾,提高了温度控制质量。由于该机的可控硅触发方式为过零触发,通过改变可控硅的供电频率数来控制加热电流,这就需要知道电网电压在何时过零,并控制触发电路,因而就需要一个电网同步电路。
常见故障及其排除方法
◆ 故障(1)全部温控部件(柱箱、进样器、检测器)均不加热。
◎ 故障分析及检查:由于三个加热区均不加热,造成该故障的可能原因是公共电路部分工作不正常。对此,通常采用先易后难,先外围后内部的方式进行处理。检查发现220VAC交流输入正常,各电源保险丝均正常,再检查各直流稳压电源的输入、输出,确认造成全部加热区不加热的原因是由于厚膜稳压块故障所致。其主要特征是有18V交流输入,而无+15V直流输出或输出电压不正常,因而判定此厚膜稳压块已损坏。
◎ 故障解决办法:由于这种厚膜稳压块一时难以买到,因而设计制作了如图2所示的+15VDC直流稳压电源代替厚膜稳压块,处理后所有温控加热均恢复正常。
◆ 故障(2)柱箱(COL)不加热,而进样器和检测器均可正常加热。
◎ 故障分析及检查:除柱箱不加热外、其他温控均正常,故重点检查有关柱箱加热控制电路部分。检查柱温控制器PID调节及可控硅脉冲触发电路时,发现无触发脉冲输出。其15VDC输入均正常,但发现无正常同步脉冲输人,因而检查同步信号发生电路,其电路如图3所示。
◎ 首先用万用表测量15VDC输入正常,交流输入正常,用示波仪观察正同步脉冲即BGl集电极C上的波形,发现不正常,波形等同于BGl基极波形,根据其工作原理,BGl基极B和集电极C的波形应为图4、图5所示。即在BGl基极电压接近零时,集电极上出现一正脉冲,其幅度约为15V。因为BGI基极B的波形已等同于集电极C的波形,由此判断BGl三极管击穿。
◎ 故障解决方法:更换了BGl同型号三极管3DGl2,用示波器观察正负同步脉冲正常,触发脉冲形成电路的输出触发脉冲正常,柱箱加热温控正常工作。
◆ 故障(3)所有五路温度显示值与其对应的设定值偏差较大。
◎ 在使用过程中,曾发现温控工作未见异常,但是各温控显示值与设定值发生偏离。由于所有五路温度显示值都高于对应的设定值,因而问题出在温度显示电路部分。而显示电路主要由A/D转换 (5G14433)及配上一带译码器的七段LED数码管组成。根据A/D转换工作原理N2=N1Vi/VR,其中VR 、N1是A/D内计数器最大值,N2是A/D内计数器计下的与输入电压Vi成正比的脉冲数;VR是A/D转换的基准电压,为2V,Vi是A/D的输入电压。根据显示原理,出现该故障是由于基准电压VR发生了偏移,而基准电压是由5G1403稳压集成块输出2.5V电压,再经电位器Wi及电阻R2分压后输出2V的基准电压至A/D的2脚,测量IC1的2脚基准电压,发现小于2V,即基准电压发生了偏移。
◎ 故障解决方法:微调w1电位器,使IC1,(A/D)2脚输入的基准电压为2.0V,调整后温度显示恢复正常。
结束语
  1102气相色谱仪的温控设计比较精确,但由于该系统组成中元器件较多,发生故障的可能性不可忽视。建议在发生故障时,要尽可能利用1102色谱仪开机时显示的仪器自检信息,做到有针对性地进行处理。如该信息无法提供时,要采取先外围后内部的方式处理,找出故障点,加以排除。切勿在未判断出故障位置之前,乱焊乱换元件,否则会造成故障的扩大。
◆ 作者简介:熊军(1963—)男(汉),1985年毕业于安庆师范学院物理系(夜大)。现在中国石化股份有限公司安庆分公司科研开发中心从事仪器维修和设备技术管理工作,助理工程师。
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