TE3000合金分类仪电路分析及故障维修

林 杰

（北京建筑技术发展有限责任公司，北京 100069）

0 引言

TE3000合金分类仪由美国Koslow公司生产，是以温差电效应原理为检测基础的无破坏性合金分类仪器。基于为公司节省购买新仪器成本的考虑，拆开已损坏的合金分类仪进行电路测绘，以便弄通原理、进行维修。经测绘分析后得出其电路围绕温差电效应，分为产生温差电路——恒温加热电路；放大电路——放大由于温差合金产生的毫伏级电势。最后结合实际发生故障，维修并成功。

1 TE3000合金分类仪原理和实际测绘的电路构成

1.1 TE3000合金分类仪原理

TE3000合金分类仪基本原理是利用温差电效应，即合金两端处在不同温度的条件下，会产生毫伏级电势，温差电效应原理如图1所示。在一定测试温度下，很多不同的合金产生不同的电势，但也有一些产生相同的，所以，只有当用户需要区分的合金属于前者，那么这个合金分类仪便是适用的。

上述是合金分类仪的基本原理，由此知道其功能需要实现一定的测试温度，需要实现把毫伏级电势测量出来，那就靠两部分电路来实现这两项：恒温加热电路和放大显示电路。由于此次测绘的主要目的是了解其构成和原理，方便维修，所以对电路仅作定性分析。

图1 温差电效应

1.2 带过零输出的恒温加热控制

过零输出的恒温加热控制电路如图2所示，测试电路为带过零输出的恒温加热控制电路。图中有些器件型号仅为示意，可能与实际不符，如X1实际为加热丝，仅用X1示意。

（1）由整流桥D1和三极管Q1、Q3及电阻构成的部分起过零输出作用。

（2）由二极管D3构成单项半波整流，电容稳压管起滤波稳压构成直流电源，给运放U1为核心构成的控制电路做电源。

（3）R_SB是合金测试仪上测试笔内的热敏电阻，随温度升高而电阻下降，它的变化形成了运放同相端电压的变化，这个电压和反相端的电压做比较，由运放的输出决定三极管Q2的导通与否，而Q2的导通能使双向可控硅Tl和G极形成电势，这样就导通了可控硅，使得加热回路形成。但如果交流过零后，因为Q3饱和导通，把Q2发射结电压拉为0，这样即使运放输出电压为正饱和电压，也不能使Q2导通，也就不能触发可控硅，这样就使得可控硅的触发只能在交流正弦波过零后附近，等电压再升高Q2就截止，这样就构成了过零控制电路，防止电源波形缺角，产生高次谐波，污染电网。

电路中R103电位器起粗调作用，R501电位器起微调作用，当需要标定该仪器的时候，调整这两个电位器能调整加热的恒温温度。如果电阻值调大，则合金分类时的恒温温度降低，反之，恒温温度升高。

值得探讨是阻值为1 Ω 的R17保险电阻，它的放置位置颇蹊跷，因为分析放在这就算烧断了，只会导致同相端电压高，一直加热，没有起到保护作用。只有把它移到电阻R3的下面，才能起到保险电阻断了后不能加热的作用。

（4）在此值得一提的是，刚开始分析电路时就简单把可控硅当成第一、第三象限特性的双向可控硅，认为据此电路，其只能是正弦波正半周时导通，即只能工作在第三象限。可当保持加热状态时实际测量其加热电压是109 V左右，这样正负半周可控硅都能导通，对于工作在一、三象限特性的可控硅如何在这个电路里实现，只有能工作在第二、第三象限的可控硅能实现。正当认为没见过这样的可控硅时，根据型号L40E13仔细查阅资料得出可控硅特性如图3所示，该可控硅均可在四个象限工作，问题得以解决。

1.3 放大显示电路

测绘放大显示电路如图4所示。此电路较简单因仅做定性分析，图中元件数值可忽略。结合分类仪实际组件介绍图4功能如下：

图2 过零输出的恒温加热控制电路

图3 可控硅特性

交流电经变压器Tl降压后，再经整流桥D、电容C2、电阻R6和R5、电容C4合C5形成正负直流电源，为运算放大器和电路正常工作供电。电阻R1另一端连接的是合金分类仪的黑鳄鱼夹，地端连接的是分类仪恒温探针的外壳，这样当热的恒温探针和在室温下的鳄鱼夹接触到的合金就产生微弱的电动势，通过鳄鱼夹和探针外壳传导，作为运放的输入信号，U1起反相比例放大的作用，合金测试仪的毫伏表头接的就是U1的输出信号，把放大100倍左右后的毫伏电势显示出来，供给操作者看。U3是电压跟随器，进一步提高了U1的输出信号带负载能力，其输出后R7端和接地端的是两个作为模拟量输出的端子。

2 故障维修

通过上述电路分析，已经掌握基本构成和电路功能。应用在实际问题中，解决如下：

（1）故障“上电后不显示”。经检查发现保险管烧坏，测量整流桥等器件无击穿问题，测变压器电阻值偏小，怀疑匝间短路，更换变压器后恢复使用。

（2）故障“一直加热，不能恒温”。通过电路分析可知，原因可能有热敏电阻损坏、二极管D4损坏。实际维修中发现有热敏电阻损坏，其阻值不随温度升高而下降，更换后恢复使用。

（3）故障“不加热”。经测量运放出端电压低。测其输入、输出端，电阻阻值小，更换运放后恢复正常使用。

（4）故障“开机后初始值不准确”。检查恒温加热无异常，发现分类仪的恒温探针接触到固定待测试工件的工装，而工装又连接到了测试鳄鱼夹，导致产生了错误的输入信号。把恒温探针固定好，跟工装保持一定距离后恢复使用。

（5）从电路分析中总结出使用时的注意事项，即必须让鳄鱼夹和地线很好隔离，否则会通过这个通路给合金分类仪带来干扰信号，导致测量时数值不准确。

（6）从电路分析中可知粗、微调电位器的作用，给需要标定该仪器时提供了理论指导，而在说明书里却未提及。

3 结束语

通过了解TE3000合金分类仪的基本检测原理，结合测绘所得，了解了其电路构成、关键器件的工作情况，为维修提供了指导。在实际维修中，也得益于上述的探索和分析，能顺利维修故障，也能给操作者提供注意事项的指导，给今后标定该仪器时提供理论和操作指导。

图4 放大显示电路