 |
由于手头有五六个长新电子生产的电子定时器陆续出现了故障而无法使用，故而拆解其电路分析故障原因，在拆解中发现长新牌的多功能电子定时器CX-T02、微电脑时控开关CX-TGK01模拟控制电路部分全部相同，其功能区别在微电脑的编程设计部分和键盘布局部分，笔者所遇到的故障均在模拟控制电路部分，都是通病。主要有两个故障现象：一是液晶显示屏不亮，所有控制键均不起作用；另一个故障是显示屏及按键功能均正常信号LED灯也随着设定程序灯点亮，但是内部继电器不动作。为了分析故障原因测绘了电路原理图（如图1所示）。
图1 本电路没有采用常用的变压器降压电路而是采用了比较简单的阻容降压电路，R1和C1是阻容降压电路供电的核心，R2为泄放电阻,D1~D4组成桥式整流电路,C2为滤波电容，所驱动的负载主要是驱动继电器，继电器采用了48V触点容量30A/250VAC的密封继电器,其参数是：电压48V,电阻2560Ω,电流为18.75mA。这个负载电流的准确值是设计的重要目标参数，图2是松乐SLA-48VDC-SL-A继电器参数表，画圈部分是48V型号的主要参数。
本电路中继电器的驱动电路设计也很特别，没有采用常用的三极管集电极或发射极串联为继电器线圈供电，而是采用与继电器线圈并联的方式形成线圈两端的旁路开关。图中三极管BG1和BG2组成控制开关控制电路,当微电脑程序处于断开状态时(高电平) BG2通过R7得到的偏置电压使BG1处于导通状态, 由于导通电阻很小继电器线圈两端相当于短路，电流均通过三极管BG1流走，继电器线圈由于没有电压和电流继电器处于为断开状态；当微电脑的控制端接通状态(低电平)时图中的CONTROL相当于开关闭合短路,D8的负极对地导通使三极管BG2的偏置电压改变BG1处于截止状态CE端相当于很大的电阻，继电器线圈两端则得到启动电压和电流，从而继电器吸合达到控制负载的作用。由于BG2采用Ic=500mA、耐压300V的MPS-A92的PNP三极管，300V的耐压充分保证在电路中不会被击穿。 采用阻容降压电路其目的是降低成本，由于产品采用全封闭设计并没有触电隐患，设计核心是电容容抗的选择,利用电容在50Hz交流频率下产生的容抗限制以满足负载所需最大电流来控制继电器的动作,其电路分析及计算公式如下:
图3 电路中C1的容抗决定着负载的电流，其容抗为Xc,市电频率f为50Hz,本机电容C为0.33μF, π为圆周率3.14。根据继电器的规格表得到继电器的电压为48V，电流为18.75mA，达到75%即能吸合，其计算过程如下：
根据电路分析原设计Xc=C1=0.33u这个电容的选值非常重要不能偏小也不能过大，过大会造成C2两端电压过高及稳压管D6承受过大的电流，造成成本提高或其他问题，由于微电脑部分的耗电量非常小可以忽略不计,所以电路中容抗以刚刚能满足继电器所需的电流为佳，查参数继电器的启动电流为18.4mA，实际吸合大于75%为14mA就能启动，经过计算可以看出得到的电流正好与继电器的启动电流相符范围内，因而本电路中C1选用0.33μF是最佳选择。 下面分析一下两种故障原因和维修过程。 故障一：显示屏及按键功能正常信号LED灯也随着设定程序灯点亮但是内部继电器并不动作。 按照顺序检查微电脑、BG2、BG1控制电路并没有发现问题，继电器两端也有26V左右的电压，最初怀疑继电器本身故障造成不吸合，用外加电源测试并没有发现继电器本身有问题，后来切断继电器线圈电路板串入电流表发现启动时实测电流只有9mA左右偏小不足以启动继电器，因而怀疑C1的容抗变小，拆下的0.33μF/250V电容实际测量容量只有0.21μF，估计是电容质量问题，随后拆下几个故障机器的C1电容发现都存在电容容量减小的毛病。 实际在排除故障中发现因而电容的变小造成了微电脑指令正确而继电器不吸合是一个通病，另外还有一台滤波电容C2容量变小，造成继电器接到指令时都无法吸合。C1因而电容变小后会造成输出电流不能满足继电器工作，更换新的0.33μF的电容后继电器正常吸合，吸合时实测电流（继电器吸合状态）为14.6mA，另外原设计的整流滤波电容C2容量22μF耐压为50V，负载继电器的电压就就是48V加上2.1V的稳压管，启动时C2两端的电压就是50V左右，显然电容耐压50V有些偏小，存在隐患，这次维修一起更换了耐压100V的22μF电容。 故障二：液晶屏不显示按键不起作用。 怀疑内部镍氢充电电池损坏，打开盖后发现是镍氢电池损坏。损坏电池的基本现象都是电池漏液，用万用表测量电池两端几乎都是没有电压，有几台电池附近的两个瓷片电容C5、C6也会被电池液腐蚀而损坏,这部分供电电路如图4所示。
图4 微电脑程序和液晶显示电路的供电是由1.2V的40mAH镍氢纽扣充电电池直接供给的，在没有接市电的时候电池也会始终供电给微电脑和液晶显示屏，由于电脑版工作电流很小，实测只有2μA左右，因而不通电的状态也可以进行程序编辑且放电时间会很久，当插入市电时阻容降压电路会通过整流降压以及D6的2.1V稳压保护电路给电池浮充充电。电路中的R8为镍氢电池充电和微电脑供电两个作用, D7为充电保护二极管，当电池电压超过1.4V时D7由导通转为截止，从而防止电池过充电。虽然微电脑和液晶耗电很小，但是长时间不通电也会有电池耗尽的情况出现，由于原电路设计R8的阻值较大，给镍氢电池的充电电流很小，在电池亏电的情况下一周左右时间才可以给内部电池充满，因而建议定期充电不应让机器长时间不接电。 总结: 1,若故障现象为显示屏不显示,故障一般为镍氢电池漏液损坏,注意瓷片电容C5、C6是否被电池液腐蚀而损坏，建议几个月不用也要定期充电。 2,如果显示器正常,而继电器不动作,一般为C1的容量变小,直接更换C1建议耐压选用300V以上的,最好顺便更换滤波电解电容C2,耐压选用100V的。 |
