数字温度指示调节仪的使用及常见故障维修

摘,，要：数字温度指示调节仪结构简单、操作容易，准确度高，大量用于工业生产中的温度测量以及控制。文章叙述了数字温度指示调节仪的基本原理及使用，并对其常见故障现象及维修方法进行了简单介绍。

0 引言
随着生产技术的发展，人们对生产中温度的测量以及控制提出了越来越高的要求，可是传统的模拟式温度指示调节仪都有着很大的缺点。如检测速度慢、准确度低、难以信息处理、易受环境杂散干扰影响等。数字温度指示调节仪可以解决这些问题，广泛使用于工业生产中的温度测量、记录以及控制。以数字的形式直接清晰显示温度，可以与热电偶或者热电阻等温度传感器配合测量温度，有测量速度快、灵敏度高、稳定可靠等优点，还可以与相应的调节器进行温度控制。

1 数字温度指示调节仪的原理及使用
1.1 数字温度指示调节仪的组成原理
数字温度指示调节仪通常由信号变换电路、放大电路、线性化的电路或者开方运算电路、A/D转换及驱动电路、光柱电平驱动电路、电压、电流转换器以及各类调节电路组成的。其原理大致如图1所示。

数字温度指示调节仪原理图

信号变换电路的作用是将来自各一次检测元件（例如热电偶、热电阻）或温度变送器及电压、电流信号转换为一定范围的电压值，有多信号变换模块，以便可以与不同类型的输入信号相配接。

放大电路的作用是将热电偶的热电势或其它毫伏信号放大到伏级的幅度，以便使线性化的电路或A/D转换器能正常工作。

线性化电路的作用是提高仪器的测量准确度，开方运算电路的作用是将差压的信号转换为流量值。

A/D转换及驱动器的作用是使连续变化的模拟量转换为断续变化的数字量，加以驱动以便直接进行数字显示。光柱电平驱动电路的作用是将信号与一组基准值比较，驱动一列半导体发光管，使被测值以光柱形式进行显示。电压/电流转换器的作用是将电压信号转换成统一标准的0mA～10mA或4mA～20mA直流电流信号，从而能同电动单元组合仪、可编程调节器以及其它可接受标准电流信号的仪器或计算机控制装置连用。

调节电路的作用是接受偏差信号，并按一定规律运算后，输出断续的（继电器触点等开关量动作）或连续的（如0mA～10mA或4mA～20mA等直流电流）控制信号。其调节方式一般有位式、时间比例以及PID调节等。

1.2 数字温度指示调节仪的使用
1）数字温度指示调节仪要与所配的温度传感器类别相互对应。温度传感器类别很多，常用的为热电偶、热电阻温度传感器。一般来说，选用数字温度指示调节仪要弄清楚所配的是哪一类温度传感器，要确保两者类别相互对应，如不一致则造成测温不准确；查看所接的温度传感器是热电偶、热电阻或温度变送器 [3] ，要与数字温度指示调节仪类型相对应；接线要先熟悉仪器上的接线图，按接线图的说明进行接线；通电之前，特别要注意数字温度指示调节仪的信号输入端与电源端子位置，以防电源接到信号输入端上去。另外，仪器的安装环境应避开潮湿、振动大以及电磁干扰强的地方。

2）数字温度指示调节仪的接线选择。对于热电阻温度传感器，其与数字温度指示调节仪的连接方式一般有二线制及三线制，由于二线制连接方式因引线也产生电阻难以消除。因此，仪器测量温度的准确度受到影响，引线越长影响越大。一般测温准确度要求较高的地方，采取三线制连接方式，该连接方式由于可以消除引线电阻，从而得到广泛应用，连接线应选用规格相同的低阻值以及长度尽量相等的三根导线。对于热电偶温度传感器，则要接温度补偿导线，其型号要与所配的热电偶温度传感器相一致，连接注意正负极。

3）数字温度指示调节仪的选用。要依据被控对象以及想要达到的控温稳定度指标来选择。一般来讲，对于温度稳定度指标不高的地方，可以选用二位或三位式调节仪，三位式调节仪由于可以控制二组加热源，加热功率可变。因此，控温的稳定度要比二位式的好些。时间比例调节仪的功率输出调节要比位式调节仪的效果好些。对温度稳定度要求较高的地方，一般选用PID调节仪。PID调节仪有断续PID调节以及连续PID调节，由于断续PID调节仪功率输出采取全通全断的方式，其控温效果不如连续PID调节仪，连续PID调节仪通常讲需要可控硅来控制功率输出，费用较高。

4）数字温度指示调节仪位式调节的使用。位式调节设定温度值，应转动设定调节旋钮，设定要控制的温度值，当被测温度实际值低于、高于设定值或上、下限设定值之间时，继电器以及指示灯的状态大致如图2所示。

数字温度指示调节仪位式调节状态图

2 数字温度指示调节仪的常见故障及维修
2.1 显示故障及维修
         显示故障现象一般包括：通电后指示灯不亮、显示不全、仪器示值漂移大等。
         1）造成通电后指示灯不亮的原因常由限流电阻假焊或者印制导线不通引起。可能是：
         ①,,仪器的保险丝损坏。应检查保险丝，如已损坏，更换。
         ②,,仪器电源变压器绕组损坏或者引线断开。检查变压器初、次级绕组以及引线的通断，如电源变压器已损坏，应更换或焊接引线断路处。

2）仪器通电后显示器缺笔段。A/D转换器为7107的数字温度指示调节仪，可检查7107对应输出脚同V+之间的电压。若始终为几毫伏，则说明7107已经损坏，应更换之；若有4V左右的电压但显示器却不亮，则说明7107正常，接着可检查显示器数码管管脚同V+之间的电压，若有4V电压，则说明数码管坏，应更换之；量不出电压，则可能7107管脚接触不良，或从7107到数码管管脚之间电路不通，应找出不通之处焊好，使其通路。

         3）显示器只有小数点亮。说明电源正常，A/D转换器工作异常。可能是：
         ①,,A/D转换器集成元件损坏。检查A/D转换器（如检查A/D转换器各脚与地之间直流电压，检查输入输出波形或者信号电压，检查A/D转换器外围元器件等）。
         ②,,A/D转换器管脚接触不良。检查A/D转换器接触不良管脚，并且重新焊接。4）显示器亮度小。可能是：
         ①,,使用时间久了，使发光二极管的发光效率降低。更换发光二极管。
         ②,,A/D转换器管的限流电阻太大，应将限流电阻减少。

         5）应显示正值却显示负值。可能是：
         ①,,仪器输入信号问题，应按接线图接输入端子的正负极。
         ②,,限流电阻虚焊，应将限流电阻重新焊接。

         6）仪器显示产生跳字现象。可能是：
         ①,,A/D转换器坏，可更换新的7107A/D转换器。
         ②,,仪器输入端有干扰，应排除仪器输入端的干扰源。

         7）仪器示值漂移大。可能是：
         ①,,A/D转换器质量差，可更换新的7107A/D转换器。
         ②,,限流电阻小使显示器电流太大导致7107烫，从而使显示示值漂移。可以增加限流电阻的数值。

2.2 位式调节的故障及维修
         位式调节的故障现象一般包括：继电器切换仪器对应的指示灯不亮；仪器设定值显示正常但继电器不吸合；设定值显示正常，但继电器常吸合以及继电器的抖动等。
         1）继电器切换仪器对应的指示灯不亮。可能是：
         ①,,继电器接触不良，应检查继电器。
         ②,,限流电阻烧坏或虚焊，更换电阻或者重新焊接。
         2）设定值显示正常，但继电器不吸合。可能是：
         ①,,继电器线圈绕组断路，可更换新的继电器。
         ②,,三极管坏或者运算放大器坏，可将坏的元件更换。
         3）设定值显示正常，但继电器常吸合。可能是：
         ①,,三极管坏，漏电流大。应更换三极管。
         ②,,运算放大器坏，其输出端总为高电平，应更换运算放大器。

4）继电器的抖动。可能是：
         ①,,功放级电源中交流量太大，电源滤波电容器损坏或容量变小，换电容器。
         ②,,整流管坏，更换坏的整流管。
         5）设定值显示为零。可能是：
         ①“显示选择”按钮坏，将损坏的按钮更换即可。
         ②,,电路元件有虚焊，找出虚焊处，重新焊接。
         6）设定值显示溢出。可能是：
         ①,,设定电位器损坏，重新更换设定电位器。
         ②,,设定电位器有虚焊，找出虚焊处，重新焊接。