本实用新型专利技术公开了一种用于检测pH值的测量装置，涉及pH值测量领域，包括电源、pH电极、阻抗匹配器、程控放大AD转换器、单片机MCU和RS485接口；pH电极与阻抗匹配器的输入端相连，阻抗匹配器的输出端与程控放大AD转换器的输入端相连，程控放大AD转换器的输出端与MCU的输出端相连，MCU的输入端与RS485接口相连。本实用新型专利技术的电源、pH电极、阻抗匹配器、程控放大AD转换器、MCU和RS485接口均采用超低功耗器件，不仅使用成本较低，使用寿命较长，而且安装难度较低，适用范围比较广泛。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种用于检测pH值的测量装置，涉及pH值测量领域，包括电源、pH电极、阻抗匹配器、程控放大AD转换器、单片机MCU和RS485接口；pH电极与阻抗匹配器的输入端相连，阻抗匹配器的输出端与程控放大AD转换器的输入端相连，程控放大AD转换器的输出端与MCU的输出端相连，MCU的输入端与RS485接口相连。本技术的电源、pH电极、阻抗匹配器、程控放大AD转换器、MCU和RS485接口均采用超低功耗器件，不仅使用成本较低，使用寿命较长，而且安装难度较低，适用范围比较广泛。【专利说明】—种用于检测pH值的测量装置
本技术涉及pH值测量领域，具体涉及一种用于检测pH值的测量装置。
技术介绍
在水质监测系统中，测量水的pH值属于非常重要的环节，只有快速、稳定、并且可靠的测量水的PH值，才能实现实时、可靠的监测水质。目前，现有的测量pH值的装置(以下简称测量装置)存在以下缺陷:(I)现有的测量装置采用220V的交流电供电，在没有市电的环境中，测量装置无法使用。因此，测量装置的适用范围比较单一。同时，采用220V的交流电供电的测量装置的功耗较高，测量装置的自身发热量较大，不仅缩短了使用寿命，而且需要对测量装置定期进行散热处理，以保证测量装置的正常使用，散热处理增加了测量装置的使用成本。(2)现有的测量装置与pH电极通过电缆连接；pH电极的输出信号为微弱电压信号，测量装置与PH电极之间的电缆会导致的pH电极的输出信号(即微弱电压信号)的衰减，PH电极的输出信号的衰减较大会影响测量装置的使用。为了保证测量装置的正常使用，PH电极的输出信号的衰减需控制在一定范围内；因此，测量装置与PH电极之间的电缆的长度有一定的限制，进而控制了测量装置与PH电极之间的距离，局限了测量装置的适用范围。(3)因为现有的测量装置需要配备变压器、散热片等体积较大的器件，所以测量装置大多采用体积较大的工业二次仪表头，工业二次仪表头不仅对安装位置要求较高，而且增大了测量装置的体积，增加了测量装置的安装难度。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种用于检测pH值的测量装置，不仅使用成本较低，使用寿命较长，而且安装难度较低，适用范围比较广泛。为达到以上目的，本技术采取的技术方案是:一种用于检测pH值的测量装置，包括电源、PH电极、阻抗匹配器、程控放大AD转换器、单片机M⑶和RS485接口 ；pH电极与阻抗匹配器的输入端相连，阻抗匹配器的输出端与程控放大AD转换器的输入端相连，程控放大AD转换器的输出端与MCU的输出端相连，MCU的输入端与RS485接口相连。在上述技术方案的基础上，所述程控放大AD转换器的输出端通过I2C串行通信接口与MCU的输出端相连。在上述技术方案的基础上，所述电源包括模拟电源和数字电源，模拟电源分别与阻抗匹配器、程控放大AD转换器相连，数字电源分别与MCU、RS485接口相连。在上述技术方案的基础上，所述阻抗匹配器采用三运放同相并联放大测量电路。在上述技术方案的基础上，所述阻抗匹配器采用由型号为LMC6041的运算放大器。在上述技术方案的基础上，所述程控放大AD转换器采用型号为MCP3421的集成芯片。在上述技术方案的基础上，所述MCU采用型号为MSP430F149I的16位微处理器。在上述技术方案的基础上，所述MCU包括UART接口，MCU的UART接口通过型号为SN65HVD3082的总线收发器与RS485接口相连。与现有技术相比，本技术的优点在于:(I)本技术的电源、pH电极、阻抗匹配器、程控放大AD转换器、单片机MCU和RS485接口均采用超低功耗器件，因此，本技术使用时的整体功耗较低，不仅不需要进行散热处理，降低了使用成本，而且延长了测量装置的使用寿命。(2)本技术的电源采用输入电源为9?18V的直流电源，电源能够通过蓄电池供电，不仅能够适用于无市电的环境，适用范围比较广泛，而且容量较小的蓄电池即可为超低功耗的各器件供电，容量较小的蓄电池降低了使用成本。(3)本技术的阻抗匹配器采用三运放同相并联放大测量电路，阻抗匹配器采用型号为LMC6041的运算放大器。阻抗匹配器的输入阻抗为10 Ω，远大于pH电极的输出阻抗，能够满足PH电极阻抗匹配要求，有效的抑制pH电极引线带来的共模干扰，提高测量精度，增强测量装置的抗干扰性能，增大了测量装置的适用范围。(4)本技术的电源包括模拟电源和数字电源，模拟电源分别对阻抗匹配器、程控放大AD转换器供电，数字电源分别对MCU、RS485接口供电。模拟电源与数字电源单独供电，有效的避免数字电源对模拟电源的干扰。(5)本技术的集成度较高，所用元器件的数量少，缩小了测量装置的体积，测量装置能够在狭窄的位置安装，其安装难度较低，安装比较容易。【专利附图】【附图说明】图1为本技术实施例中用于检测pH值的测量装置的连接框。【具体实施方式】以下结合附图对本技术的实施例作进一步详细说明。参见图1所示，本技术实施例中的用于检测pH值的测量装置，通过现有的电源、pH电极、阻抗匹配器、程控放大AD转换器、MCU (Micro Control Unit，单片机)和RS485接口组合而成。pH电极与阻抗匹配器的输入端相连，阻抗匹配器的输出端与程控放大AD转换器的输入端相连，程控放大AD转换器的输出端通过I2C串行通信接口与MCU的输出端相连，MCU的输入端与RS485接口相连。电源包括模拟电源和数字电源，模拟电源分别与阻抗匹配器、程控放大AD转换器相连，数字电源分别与MCU、RS485接口相连。本技术实施例中的用于检测pH值的测量装置工作过程如下:电源分别向模拟电源、数字电源输入9?18V的直流电源，模拟电源分别为阻抗匹配器的有源器件、程控放大AD转换器的有源器件提供±5V的直流电源，该直流电源的精度为0.1%，其最大电流为100mA。数字电源为MCU的有源器件、RS485接口的有源器件提供+5V的直流电源，该直流电源的精度为0.1%，其最大电流为200mA。阻抗匹配器采用差分方式抑制pH电极引线上的共模干扰，由于阻抗匹配器具有高输入阻抗特性，因此阻抗匹配器能够实现pH电极与后续电路的阻抗隔离。阻抗匹配器实时跟踪pH电极的输出变化，阻抗匹配器采用差分输入单端输出的方式，将pH电极的输出信号转换成与程控放大AD转换器共地的单端电压信号。阻抗匹配器向程控放大AD转换器输出单端电压信号。程控放大AD转换器接收到阻抗匹配器发送的单端电压信号后，根据设定的放大增益，将阻抗匹配器输出的电压信号放大至AD转换器正常工作需要的电压输入范围，程控放大AD转换器将模拟电压信号转为数字信号，并将转换结果存储于内部存储寄存器内。程控放大AD转换器采用循环转换的方式工作。MCU通过I2C串行通信接口循环读取程控放大AD转换器的转换结果、并将转换结果通过RS485接口输出。操作人员判断AD转换结果是否在AD转换的线性区域，若不是，通过I2C串行通信接口调整程控放大增益，以使得AD转换结果始终属于线性区域，保证转换结果的精度。由于本技术实施例中的单个元器件均为现有器件，因此本技术实施例中每个元器件的工作方法均本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于检测pH值的测量装置，包括电源、pH电极、阻抗匹配器、程控放大AD转换器、单片机MCU和RS485接口；pH电极与阻抗匹配器的输入端相连，阻抗匹配器的输出端与程控放大AD转换器的输入端相连，程控放大AD转换器的输出端与MCU的输出端相连，MCU的输入端与RS485接口相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周良川，
申请(专利权)人：武汉点线科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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