水质分析仪制造技术

本实用新型专利技术公开了水质分析仪。现有PH电极和TDS/EC电极在线式仪表成本和复杂度均较高。本实用新型专利技术的带温补PH电极检测因溶液PH值产生的电动势，以及因水温的不同热电阻表现的不同阻抗；EC/TDS电极检测因溶液EC/TDS值的不同表现的不同阻抗；差分放大电路对带温补PH电极产生的电动势进行差分放大；RC振荡及AD采集电路给EC/TDS电极提供交流电压，并将EC/TDS电极产生的电阻信号转换成直流电压信号传给单片机；单片机对差分放大电路和RC振荡电路的信号进行处理、温度补偿以及将处理过的信号显示在段码液晶屏上，并与PC端通讯。本实用新型专利技术可进行水质的多参数测量，显示测量参数，最远传输距离可达千米。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种水质分析仪，尤其涉及一种同时对溶液的PH值、温度值和EC/TDS值进行测量的水质分析仪。
技术介绍
随着社会的不断发展，人们对溶液各方面的指标要求也越来越高，其中，溶液的酸碱性(PH)和溶解性固体总量(TDS)就是重要的指标之一。测量PH值最传统的方法是使用PH试纸，而PH试纸由于操作麻烦，难以运用到生活当中，测量TDS/EC传统则没有简单有效的方法。目前比较知名的电化学分析仪表厂商有日本恒河，瑞士梅特勒和上海雷磁，他们生产的PH电极和TDS/EC电极，都适用于高精度PH值以及EC/TDS值的测量，但是由于他们的在线式仪表成本和复杂度都比较高，不适用于大范围的推广。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种对溶液的PH值、温度值和TDS/EC值进行测量的水质分析仪。本技术包括带温补PH电极、EC/TDS电极、差分放大电路、RC振荡及AD采集电路和单片机；所述的带温补PH电极检测因溶液PH值产生的电动势，以及因水温的不同热电阻表现的不同阻抗；EC/TDS电极检测因溶液EC/TDS值的不同表现的不同阻抗；差分放大电路对带温补PH电极产生的电动势进行差分放大；RC振荡及AD采集电路给EC/TDS电极提供交流电压，并将EC/TDS电极产生的电阻信号转换成直流电压信号传给单片机；单片机对差分放大电路和RC振荡及AD采集电路的信号进行处理、温度补偿以及将处理过的信号显示在段码液晶屏上，并采用485通讯电路以MODBUS-RTU协议与PC端通讯。带温补PH电极采用的是带温补的PH复合电极，复合了玻璃电极和参比电极的功能；其中，温度采集采用的是NTC热敏电阻。差分放大电路将带温补PH电极产生的电压信号ElepoleIN转化为正信号，再用放大器U11放大，将其转化成0-2.5V的电压值。RC振荡及AD采集电路包括RC振荡电路和AD采集电路；RC振荡电路采用RC串并联选频网络接在运算放大器U13A的输出端和同相输入端之间，构成正反馈电路，接在运算放大器的输出端和反相输入端之间的电阻，构成电压串联负反馈电路。正反馈电路和负反馈电路构成了文氏电桥。RC振荡电路连接到EC/TDS电极的一端，EC/TDS电极的另一端接到AD采集电路，AD采集电路将EC/TDS电极产生的电阻信号转化为直流电压并连接单片机。单片机采用ST公司生产的STM8系列单片机。差分放大电路包括放大器U11，放大器U11采用OP07放大器；带温补PH电极产生的电压信号ElepoleIN由电阻R12的一端输入，电阻R12的另一端接电阻R9、电阻R16、电容C25和电容C26的一端以及放大器U11的正相输入端；电阻R9的另一端接+2.5V电压；放大器U11的正供电电压端及电容C21的一端接+5V电压，放大器U11的负供电电压端及电容C29的一端接-5V电压；放大器U11的反相输入端接电阻R19、R20以及电容C32的一端，放大器U11的输出端接电阻R14的一端以及电阻R20和电容C32的另一端，电阻R14的另一端接电容C28的一端及单片机；电阻R16和R19的另一端、电容C21、C25、C26、C28和C29的另一端均接地。RC振荡电路包括运算放大器U13A、U13B和U14，型号均为OP07CDR；运算放大器U13A的正供电电压端及电容C39的一端接+5V电压，运算放大器U13A的负供电电压端及电容C35的一端接-5V电压；运算放大器U13A的反相输入端接电阻R22和R28的一端；电阻R22的另一端接电阻R23的一端、二极管D3的正极和二极管D4的负极；运算放大器U13A的正相输入端接电阻R36、R39及电容C45的一端；电阻R36的另一端接电容C43的一端；电容C37的一端、电容C43的另一端、电阻R23的另一端、二极管D3的负极和二极管D4的正极均接运算放大器U13A的输出端，电阻R28、电阻R39、电容C35、电容C39和电容C45的另一端均接地。运算放大器U13B的反相输入端接电阻R25和R29的一端，电阻R29的另一端接电容C37的另一端，运算放大器U13B的正相输入端接电阻R34的一端，电阻R34的另一端接地；电阻R25的另一端和电容C41的一端接运算放大器U13B的输出端。运算放大器U14的正供电电压端及电容C44的一端接+5V电压，运算放大器U14的负供电电压端及电
容C36的一端接-5V电压，运算放大器U14的正相输入端接电容C41的另一端和电阻R37的一端，运算放大器U14的反相输入端和电容C40的一端接运算放大器U14的输出端，电阻R37、电容C36和电容C44的另一端均接地；电容C40的另一端ElepoleEC1接到EC/TDS电极的一端给EC/TDS电极提供交流电压。AD采集电路包括运算放大器U12C、U12B和U12D；运算放大器U12C的反相输入端接EC/TDS电极的另一端和电阻R30的一端，电阻R30的另一端和电容C42的一端接到运算放大器U12C的输出端，运算放大器U12C的正相输入端接电阻R38的一端，电阻R38的另一端接地。运算放大器U12B的正相输入端接地，运算放大器U12B的反相输入端接电阻R33、R26的一端和二极管D5的负极，电阻R33的另一端接电阻R21的一端和电容C42的另一端；运算放大器U12B的输出端接二极管D5的正极和二极管D6的负极，二极管D6的正极接电阻R26的另一端和电阻R35的一端。运算放大器U12D的正相输入端接电阻R31的一端，电阻R31的另一端接地，运算放大器U12D的反相输入端接电阻R21、R35的另一端以及电阻R24、电容C34的一端，运算放大器U12D的输出端接电阻R24、电容C34的另一端以及电阻R27的一端，电阻R27的另一端和电容C38的一端单片机；电容C38的另一端接地。本技术具有有益效果：结构简单，操作性和实用性强，可进行对水质的多参数测量，可以直观地显示出测量的参数，可以和PC机连接，最远传输距离可达千米。附图说明图1为本技术的系统框图。图2为本技术中带温补PH电极测量溶液PH值的原理图。图3为本技术中EC/TDS电极测量溶液EC/TDS值的原理图。图4为本技术中差分放大电路的电路原理图。图5-1为本技术中RC振荡电路的电路原理图。图5-2为本技术中AD采集电路的电路原理图。图6为本技术中单片机的示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明。如图1所示，水质分析仪包括带温补PH电极1、EC/TDS电极2、差分放大电路3、RC振荡及AD采集电路4和单片机5；带温补PH电极1用于得到因溶液PH值产生的电动势，以及因为水温的不同热电阻表现的不同阻抗。EC/TDS电极2用于得到因溶液EC/TDS值的不同表现出的不同阻抗。差分放大电路3对带温补PH电极1产生的电动势进行差分放大；RC振荡及AD采集电路4用于给EC/TDS电极提供交流电压，防止出现电极极化，并将EC/TDS电极产生的电阻信号转换成直流电压信号传给单片机5。单片机5对差分放大电路和RC振荡及AD采集电路的信号进行处理、温度补偿以及将处理过的信号显示在段码液晶屏6上，并采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
水质分析仪，包括带温补PH电极、EC/TDS电极、差分放大电路、RC振荡及AD采集电路和单片机，其特征在于：所述的带温补PH电极检测因溶液PH值产生的电动势，以及因水温的不同热电阻表现的不同阻抗；EC/TDS电极检测因溶液EC/TDS值的不同表现的不同阻抗；差分放大电路对带温补PH电极产生的电动势进行差分放大；RC振荡及AD采集电路给EC/TDS电极提供交流电压，并将EC/TDS电极产生的电阻信号转换成直流电压信号传给单片机；单片机对差分放大电路和RC振荡及AD采集电路的信号进行处理、温度补偿以及将处理过的信号显示在段码液晶屏上，并采用485通讯电路以MODBUS‑RTU协议与PC端通讯。

【技术特征摘要】
1.水质分析仪，包括带温补PH电极、EC/TDS电极、差分放大电路、RC振荡及AD采集电路和单片机，其特征在于：所述的带温补PH电极检测因溶液PH值产生的电动势，以及因水温的不同热电阻表现的不同阻抗；EC/TDS电极检测因溶液EC/TDS值的不同表现的不同阻抗；差分放大电路对带温补PH电极产生的电动势进行差分放大；RC振荡及AD采集电路给EC/TDS电极提供交流电压，并将EC/TDS电极产生的电阻信号转换成直流电压信号传给单片机；单片机对差分放大电路和RC振荡及AD采集电路的信号进行处理、温度补偿以及将处理过的信号显示在段码液晶屏上，并采用485通讯电路以MODBUS-RTU协议与PC端通讯。2.根据权利要求1所述的水质分析仪，其特征在于：带温补PH电极采用的是带温补的PH复合电极，复合了玻璃电极和参比电极的功能；其中，温度采集采用的是NTC热敏电阻。3.根据权利要求1所述的水质分析仪，其特征在于：差分放大电路将带温补PH电极产生的电压信号ElepoleIN转化为正信号，再用放大器U11放大，将其转化成0-2.5V的电压值。4.根据权利要求1所述的水质分析仪，其特征在于：RC振荡及AD采集电路包括RC振荡电路和AD采集电路；RC振荡电路采用RC串并联选频网络接在运算放大器U13A的输出端和同相输入端之间，构成正反馈电路，接在运算放大器的输出端和反相输入端之间的电阻，构成电压串联负反馈电路；正反馈电路和负反馈电路构成了文氏电桥；RC振荡电路连接到EC/TDS电极的一端，EC/TDS电极的另一端接到AD采集电路，AD采集电路将EC/TDS电极产生的电阻信号转化为直流电压并连接单片机。5.根据权利要求1所述的水质分析仪，其特征在于：单片机采用ST公司生产的STM8系列单片机。6.根据权利要求3所述的水质分析仪，其特征在于：差分放大电路包括放大器U11，放大器U11采用OP07放大器；带温补PH电极产生的电压信号ElepoleIN由电阻R12的一端输入，电阻R12的另一端接电阻R9、电阻R16、电容C25和电容C26的一端以及放大器U11的正相输入端；电阻R9的另一端接+2.5V电压；放大器U11的正供电电压端及电容C21的一端接+5V电压，放大器U11的负供电电压端及电容C29的一端接-5V电压；放大器U11的反相输入端接电阻R19、R20
\t以及电容C32的一端，放大器U11的输出端接电阻R14的一端以及电阻R20和电容C32的另一端，电阻R14的另一端接电容C28的一端及单片机；电阻R16和R19的另一端、电容C21、C25、C26、C28和C29的另一端均接地。7.根据权利要求4所述的水质分...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱泽爽，徐冬，荣磊，罗龙超，沈丽萍，姜健，
申请(专利权)人：杭州联测自动化技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33