传感器维修技巧及常见故障分析

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四、主要传感器介绍
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❖ 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。
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。
❖ 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。
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三、常用维修技巧
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❖ 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。
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❖ 开关电源电路 ❖ 二次稳压电路 ❖ 负电源电路 ❖ 红外遥控接收电路 ❖ 声光报警电路
❖ 显示驱动电路 ❖ 复位电路 ❖ 存储电路 ❖ 数模A/D转换器 ❖ 单片机电路
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一、传感器PCB板讲解
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❖ 开关电源电路
❖ 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。
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二、传感器常见故障处理
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❖ 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
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二、传感器常见故障处理
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❖ 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
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。
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二、传感器常见故障处理
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❖ 传感器无频率输出信号 故障原因： 发光二极管D7是否损坏
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二、传感器常见故障处理
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❖ 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
❖ 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。
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一、传感器PCB板讲解
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❖ 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。
❖ 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。
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一、传感器PCB板讲解
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❖ 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。
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二、传感器常见故障处理
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❖ 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。
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。
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二、传感器常见故障处理
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❖ 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
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二、传感器常见故障处理
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❖ 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。
❖ 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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一、传感器PCB板讲解
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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”。
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一、传感器PCB板讲解
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❖ 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。
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。
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。
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。
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二、传感器常见故障处理
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❖ 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。
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三、常用维修技巧
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❖ 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。
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四、主要传感器介绍
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❖ 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。
中煤科工集团重庆研究院
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传感器维修技巧及常见故障分析
重庆研究院测控分院
唐学江
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一、传感器PCB板讲解 二、传感器常见故障处理 三、常用维修技巧 四、主要传感器介绍
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❖ 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。
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