數字溫度指示調節儀的使用及常見故障維修

摘,，要：數字溫度指示調節儀結構簡單、操作容易，準確度高，大量用于工業生產中的溫度測量以及控制。文章敘述了數字溫度指示調節儀的基本原理及使用，并對其常見故障現象及維修方法進行了簡單介紹。

0 引言
         隨著生產技術的發展，人們對生產中溫度的測量以及控制提出了越來越高的要求，可是傳統的模擬式溫度指示調節儀都有著很大的缺點。如檢測速度慢、準確度低、難以信息處理、易受環境雜散干擾影響等。數字溫度指示調節儀可以解決這些問題，廣泛使用于工業生產中的溫度測量、記錄以及控制。以數字的形式直接清晰顯示溫度，可以與熱電偶或者熱電阻等溫度傳感器配合測量溫度，有測量速度快、靈敏度高、穩定可靠等優點，還可以與相應的調節器進行溫度控制。

1 數字溫度指示調節儀的原理及使用
1.1 數字溫度指示調節儀的組成原理
         數字溫度指示調節儀通常由信號變換電路、放大電路、線性化的電路或者開方運算電路、A/D轉換及驅動電路、光柱電平驅動電路、電壓、電流轉換器以及各類調節電路組成的。其原理大致如圖1所示。

         信號變換電路的作用是將來自各一次檢測元件（例如熱電偶、熱電阻）或溫度變送器及電壓、電流信號轉換為一定范圍的電壓值，有多信號變換模塊，以便可以與不同類型的輸入信號相配接。

         放大電路的作用是將熱電偶的熱電勢或其它毫伏信號放大到伏級的幅度，以便使線性化的電路或A/D轉換器能正常工作。

         線性化電路的作用是提高儀器的測量準確度，開方運算電路的作用是將差壓的信號轉換為流量值。

         A/D轉換及驅動器的作用是使連續變化的模擬量轉換為斷續變化的數字量，加以驅動以便直接進行數字顯示。光柱電平驅動電路的作用是將信號與一組基準值比較，驅動一列半導體發光管，使被測值以光柱形式進行顯示。電壓/電流轉換器的作用是將電壓信號轉換成統一標準的0mA～10mA或4mA～20mA直流電流信號，從而能同電動單元組合儀、可編程調節器以及其它可接受標準電流信號的儀器或計算機控制裝置連用。

         調節電路的作用是接受偏差信號，并按一定規律運算后，輸出斷續的（繼電器觸點等開關量動作）或連續的（如0mA～10mA或4mA～20mA等直流電流）控制信號。其調節方式一般有位式、時間比例以及PID調節等。

1.2 數字溫度指示調節儀的使用
         1）數字溫度指示調節儀要與所配的溫度傳感器類別相互對應。溫度傳感器類別很多，常用的為熱電偶、熱電阻溫度傳感器。一般來說，選用數字溫度指示調節儀要弄清楚所配的是哪一類溫度傳感器，要確保兩者類別相互對應，如不一致則造成測溫不準確；查看所接的溫度傳感器是熱電偶、熱電阻或溫度變送器 [3] ，要與數字溫度指示調節儀類型相對應；接線要先熟悉儀器上的接線圖，按接線圖的說明進行接線；通電之前，特別要注意數字溫度指示調節儀的信號輸入端與電源端子位置，以防電源接到信號輸入端上去。另外，儀器的安裝環境應避開潮濕、振動大以及電磁干擾強的地方。

         2）數字溫度指示調節儀的接線選擇。對于熱電阻溫度傳感器，其與數字溫度指示調節儀的連接方式一般有二線制及三線制，由于二線制連接方式因引線也產生電阻難以消除。因此，儀器測量溫度的準確度受到影響，引線越長影響越大。一般測溫準確度要求較高的地方，采取三線制連接方式，該連接方式由于可以消除引線電阻，從而得到廣泛應用，連接線應選用規格相同的低阻值以及長度盡量相等的三根導線。對于熱電偶溫度傳感器，則要接溫度補償導線，其型號要與所配的熱電偶溫度傳感器相一致，連接注意正負極。

         3）數字溫度指示調節儀的選用。要依據被控對象以及想要達到的控溫穩定度指標來選擇。一般來講，對于溫度穩定度指標不高的地方，可以選用二位或三位式調節儀，三位式調節儀由于可以控制二組加熱源，加熱功率可變。因此，控溫的穩定度要比二位式的好些。時間比例調節儀的功率輸出調節要比位式調節儀的效果好些。對溫度穩定度要求較高的地方，一般選用PID調節儀。PID調節儀有斷續PID調節以及連續PID調節，由于斷續PID調節儀功率輸出采取全通全斷的方式，其控溫效果不如連續PID調節儀，連續PID調節儀通常講需要可控硅來控制功率輸出，費用較高。

         4）數字溫度指示調節儀位式調節的使用。位式調節設定溫度值，應轉動設定調節旋鈕，設定要控制的溫度值，當被測溫度實際值低于、高于設定值或上、下限設定值之間時，繼電器以及指示燈的狀態大致如圖2所示。

2 數字溫度指示調節儀的常見故障及維修
2.1 顯示故障及維修
         顯示故障現象一般包括：通電后指示燈不亮、顯示不全、儀器示值漂移大等。
         1）造成通電后指示燈不亮的原因常由限流電阻假焊或者印制導線不通引起�？赡苁牵�
         ①,,儀器的保險絲損壞。應檢查保險絲，如已損壞，更換。
         ②,,儀器電源變壓器繞組損壞或者引線斷開。檢查變壓器初、次級繞組以及引線的通斷，如電源變壓器已損壞，應更換或焊接引線斷路處。

         2）儀器通電后顯示器缺筆段。A/D轉換器為7107的數字溫度指示調節儀，可檢查7107對應輸出腳同V+之間的電壓。若始終為幾毫伏，則說明7107已經損壞，應更換之；若有4V左右的電壓但顯示器卻不亮，則說明7107正常，接著可檢查顯示器數碼管管腳同V+之間的電壓，若有4V電壓，則說明數碼管壞，應更換之；量不出電壓，則可能7107管腳接觸不良，或從7107到數碼管管腳之間電路不通，應找出不通之處焊好，使其通路。

         3）顯示器只有小數點亮。說明電源正常，A/D轉換器工作異常�？赡苁牵�
         ①,,A/D轉換器集成元件損壞。檢查A/D轉換器（如檢查A/D轉換器各腳與地之間直流電壓，檢查輸入輸出波形或者信號電壓，檢查A/D轉換器外圍元器件等）。
         ②,,A/D轉換器管腳接觸不良。檢查A/D轉換器接觸不良管腳，并且重新焊接。4）顯示器亮度小�？赡苁牵�
         ①,,使用時間久了，使發光二極管的發光效率降低。更換發光二極管。
         ②,,A/D轉換器管的限流電阻太大，應將限流電阻減少。

         5）應顯示正值卻顯示負值�？赡苁牵�
         ①,,儀器輸入信號問題，應按接線圖接輸入端子的正負極。
         ②,,限流電阻虛焊，應將限流電阻重新焊接。

         6）儀器顯示產生跳字現象�？赡苁牵�
         ①,,A/D轉換器壞，可更換新的7107A/D轉換器。
         ②,,儀器輸入端有干擾，應排除儀器輸入端的干擾源。

         7）儀器示值漂移大�？赡苁牵�
         ①,,A/D轉換器質量差，可更換新的7107A/D轉換器。
         ②,,限流電阻小使顯示器電流太大導致7107燙，從而使顯示示值漂移�？梢栽黾酉蘖麟娮璧臄抵�。

2.2 位式調節的故障及維修
         位式調節的故障現象一般包括：繼電器切換儀器對應的指示燈不亮；儀器設定值顯示正常但繼電器不吸合；設定值顯示正常，但繼電器常吸合以及繼電器的抖動等。
         1）繼電器切換儀器對應的指示燈不亮�？赡苁牵�
         ①,,繼電器接觸不良，應檢查繼電器。
         ②,,限流電阻燒壞或虛焊，更換電阻或者重新焊接。
         2）設定值顯示正常，但繼電器不吸合�？赡苁牵�
         ①,,繼電器線圈繞組斷路，可更換新的繼電器。
         ②,,三極管壞或者運算放大器壞，可將壞的元件更換。
         3）設定值顯示正常，但繼電器常吸合。可能是：
         ①,,三極管壞，漏電流大。應更換三極管。
         ②,,運算放大器壞，其輸出端總為高電平，應更換運算放大器。

4）繼電器的抖動。可能是：
         ①,,功放級電源中交流量太大，電源濾波電容器損壞或容量變小，換電容器。
         ②,,整流管壞，更換壞的整流管。
         5）設定值顯示為零。可能是：
         ①“顯示選擇”按鈕壞，將損壞的按鈕更換即可。
         ②,,電路元件有虛焊，找出虛焊處，重新焊接。
         6）設定值顯示溢出。可能是：
         ①,,設定電位器損壞，重新更換設定電位器。
         ②,,設定電位器有虛焊，找出虛焊處，重新焊接。

3 結束語
         本文從數字溫度指示調節儀的基本原理及使用的角度，對其常見故障現象及維修方法進行了介紹。并且數字溫度指示調節儀結構簡單、操作容易，準確度高，能大量應用于工業生產中的溫度測量以及控制。