传感器维修技巧及常见故障分析
开关电源电路
该电路为串联降压式开关稳压电源,核心由IC1MC34063芯片组成。主要作用是恒功率转换,调整电阻R2和R3的比例输出电压产生变化。电感L1和电容E2为储能元件,二极管D2起蓄流作用。输出稳压值为3.4V左右。
MC34063是一单片双极型线性集成电路,专用于直流-直流变换器控制部分。片内包含有温度补偿带隙基准源、占空比周期控制振荡器、驱动器和大电流输出开关,。使用最少的外接元件构成开关升压变换器、降压式变换器和电源反向器。特点:能在3.0-40V的输入电压下工作;
输出开关电流可达1.5A(无外接三极管)
有短路电流限制; 输出电压可调
二次稳压电路
该电路为串联低功耗精密稳压电源,核心由IC2ALM358运放和调整管N2S8550组成。稳压输出(2.8~3.1)V提供给甲烷催化元件。一旦甲烷浓度超过4%,单片机IC8 89V52第2脚输出控制信号给模拟开关IC16A CD4066将调整管N2关断,此时V2无电压输出,从而保护甲烷催化元件。
负电源电路
该电路由IC4 ICL7660组成,将+5V电压转换为—5V电压,负电压供给A/D转换器IC9 ICL7109.
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红外遥控接收电路
该电路由红外接收头HH0038A2,芯片9149以及电容C11和C12等组成。 该接收头集成度高,无需外围元件通电即可工作。芯片用户码是通过C11和C12来设置的,以便与发射电路相对应。C11和C12内部分别设计有20K上拉电阻,故在接地时为“0”,悬空时为“1”。
声光报警电路
该电路由单片机P89V52第15脚高电平控制声光报警电路,发出间歇式光信号和80分贝声音信号。
显示驱动电路
该电路由芯片74HC373和4位数码管组成,74HC373内有8个相同的D型锁存器,由两个控制端(11脚G或EN;1脚OUT、CONT、OE)控制。当OE接地时,若G为高电平,74HC373接收由CPU输出的地址信号;如果G为低电平,则将地址信号锁存。
复位电路
该电路由MAX813构成微处理监控电路,SOT封装低功耗电源失效比较器,低电压工作,用于监视低至1.8V的电源,监视电压可低至0.62V。
存储电路
该电路由AT24C02组成 存储器的内部结构为512X8位,芯片具有写保护,可靠性高,擦写次数可达100万次,数据断电保存100年不变。
模数A/D转换器
单片机电路
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
传感器异常显示L.LL
传感器显示乱码
传感器无电源
传感器遥控不灵
传感器无频率输出信号
传感器通气无反应或通气低
传感器显示窗出现闪烁不定
传感器报警时有光无声或声音嘶哑
传感器报警时无声无光
正常使用情况下显示H.HH
自检时传感器显示2.AA或2.bb
传感器异常显示L.LL
故障原因是:a、传感器的催化元件或热导元件断丝
b、传感器的元件与电路板连接出现断线
处理方法: 打开传感器后盖,检查传感器元件与电路板的连线是否断开。如果正常,检查元件是否断丝。用万用表电阻档检查G、r12、V2之间的电阻值,一般在7、8欧姆左右,若其中电阻无穷大,则说明元件断丝,应更换新的催化元件。
传感器显示乱码
故障原因:①、可能是单片机没有正常工作
②、检查12MHZ的晶振是否工作正常
③、复位电路及MAX813芯片损坏。
处理方法:a、用万用表的电压档测量单片机P89V52是否工作正常,如果单片机正常工作,3脚应该在2.4V,如没有就检查12M晶振是否起振或单片机是否损坏,以及周边电路。
b、CPU P89V52是整个传感器的核心,当工作电压不正常或外围振荡电路没有起振,都会引起显示乱码的现象。如没有振荡频率,则更换外围晶体或者电容等。如工作电压不正常,则更换P89V52芯片。
c 、传感器通电首先由CPU(P89V52)9脚输出高电平由MAX813为主的复位电路完成。应重点检查或者更换MAX813。
d、 如果传感器用在井下时出现“888”的现象,应该先考虑传感器与分站之间的距离太远所造成,可以缩短分站与传感器之间的距离。
传感器无电源
故障原因:①、传感器的18V电源保护模块是否损坏
②、传感器电路板的芯片可能短路,导致传感器不能正常工作
③、给单片机提供的5V电压是否正常
处理方法:打开传感器后盖,检查航空插头与电路板的两根电源线是否断开。如连接无误,检查18V的电源保护模块是否有18V的电源输出。如达不到18V输出,应更换新的模块。18V供电时,正常电流约为70毫安左右,如上电时电流很大,则有可能是器件或PCB有短路,应先排除短路故障后再上电;如有18V正常输出,应依次检查IC1(34063)、78L05、IC2(LM358)这几点的稳压是否正常。
传感器遥控不灵
故障现象:用遥控器对传感器进行设置,传感器无反应
故障原因:红外接收头、三极管9013、遥控接收解码器9149损坏
处理方法:先检查红外接收头(SFH),用遥控板对传感器进行设置,用示波器观察红外接收头(SFH)输出端是否有方波输出,如没有方波输出,则更换红外接收头。
检查9013的集电极是否有方波输出,若无则更换9013;接着依次按遥控板的:选择、上升、下降,分别观察9149的3、4、5脚,是否有方波输出,如果没有,则更换9149。
传感器无频率输出信号
故障原因: 发光二极管D7是否损坏
电阻R53(100欧姆)和三极管N13(8550)是否损坏
处理方法: 用万用表的导通档去测量发光二极管D7是否损坏,如果正常就检查三极管N13(8550)和电阻R53(100欧姆)。
传感器通气无反应或通气低
故障原因: 传感器的元件损坏或者元件老化
传感器电路板的数据采集电路有问题
处理方法: 更换新的元件,进行通气测试,以确定元件是否出了问题。如果元件是好的,则就检查元件3V供电电压是否正常,如果没有则检查IC2(17358)和N1(8550)。如果有3V电压则应检查IC9(7109)、6MHZ的晶振外围采集电路。
传感器显示窗出现闪烁不定
故障原因:可能是复位电路IC5:MAX813芯片损坏
处理方法: 给单片机P89V52的第9脚提供一个5V的触发电压,然后观察传感器显示窗是否工作正常,如果正常则更换IC5芯片。
传感器报警时有光无声或声音嘶哑
处理方法: 观察传感器电路板与蜂鸣器之间的连线有无断线,如果没有应该是蜂鸣器的故障,重新更换蜂鸣器片。
传感器报警时无声无光
故意原因: 报警发光二极管D3和D4损坏
传感器上电路板的芯片IC12(4011)损坏
处理方法: 用万用表的导通档检查报警灯是否损坏。如正常则应检查报警时蜂鸣器是否有18V电压输出,如没有应更换IC12(4011)。
正常使用情况下显示H.HH
故障原因: 在该状态下表明该传感器进入保护状态,因甲烷浓度超过其测量范围。
处理方法:将该传感器断电,使该传感器重新初始化,进入正常工作状态后重新进行调校。
自检时传感器显示2.AA或2.bb
自检时,如传感器出现显示2.AA或2.bb符号,说明传感器的测量桥路零点偏移过大,需对传感器进行硬件调零。具体步骤如下:取下传感器带回地面。打开传感器后盖并接通电源数分钟后,同时按下遥控器或传感器电路板上的三个按键数秒钟,并看到数码管有闪烁。然后立即按动选择键,使传感器显示窗内的小数码管显示为"1",再用螺丝刀调节电路板上的电位器P1,使传感器数字显示为零。
断开法
是一种很常用的维修方法,断开法也叫排除法,其核心思想是;把有可能造成故障的电路分离出来,独立的进行分析,断开法适用于相对独立,之间又存在联系的电路。
代换法
是把假设可能引起故障的元器件,用好元件代替,从而判断假设是否成立。
比较法
是用工作正常的电路与故障机,进行电压、电流、电阻等参数的对比,对比的前提是,两机器的工作状态要一致 代换法、比较法这两种,适用于任何电路,很容易掌握。
KG9701A型低浓度甲烷伟感器
采用载体催化原理测量甲烷浓度。载体催化元件与金属膜电阻、调节电位器组成传感探头。工作时,被测环境中的甲烷以按扩散方式进入传感器探头气室与敏感元件发生反应并产生与甲烷浓度相应的电信号。该信号经放大进入A/D转换器进行模数转换,然后送往中央处理单元89C52单片机进行数据处理后发往与之相连的井下监控分站以及地面中心站,实现井下联网监测、监控及就地数字显示和声光报警。
KG9001C高低浓度甲烷传感器
采用热催化及热导原理测量甲烷浓度。由敏感元件与电阻,电位器组成测量电桥。工作时,被测环境中的甲烷以扩散方式进入传感器探头气室与敏感元件发生反应并产生于沼气浓度相应的电信号。该信号经放大后进入A/D转换器进行模数转换,然后送往中央处理单元89C55单片机进行数据处理后发往与之相连的井下监控分站以及地面中心站,实现井下联网、监控及就地数字显示和声光报警。
GTH500(B)一氧化碳传感器
采用电化学CO敏感元件。实际测量时,当敏感元件接触到环境中扩散的CO气体通过过滤尘罩经CO敏感元件透气膜扩散进入到具有恒定电位的电极上,在电极催化剂作用下,与电解液中水发生阳极氧化反应。在工作电极上所释放的电子产生与CO浓度成正比的电流,经检测电路温度补偿,再经A/D转换器转换后进入单片机处理成与被测一氧化碳一致的频率(电流)信号送往井下分站,同时实现本机就地一氧化碳数字显示,送达分站的一氧化碳信号经专用通信接口装置和电缆送到地面控制中心站实现井下一氧化碳的连续实时监控。
GW50(A)温度传感器
以金属铂为温度敏感元件。实际测量时,与铂电阻构成的电桥电路将检测环境或物体的温度变化量转换成相应的电压信号,此信号经A/D转换后进入单片机处理成与被测温度线形一致的频率(电流)信号送往井下系统分站,同时实现本机就地温度数字显示。送达分站的温度信号经专用通信接口装置和电缆送到地面控制中心站实现井下温度的连续实时监控。
GF5F(A)风流压力传感器
采用阻变测力原理检测井下被测环境中的负压情况。探头为压阻扩散硅组成的全桥,当被测环境中的风压变化量进入探头后,测量电桥及相关电路即将该变化量转换为相应的电压信号,然后经A/D 转换,再送入单片机处理,最终实现就地风压数字显示,同时以频率信号的形式送往相联的井下监控系统分站,经通信接口装置和电缆,将风压数据传送地面中心站,从而实现负压的连续实时监控。