一种电导率测量采样电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种电导率测量采样电路，包括主控MCU单元、单极性信号激发单元、信号采集单元、AC/DC转换单元、四电极电导率电极、通讯单元、工作电源单元。工作电源单元为单极性信号激发单元、信号采集单元、AC/DC转换单元、主控MCU单元及通讯单元供电。单极性信号激发单元、信号采集单元、AC/DC转换单元、及通讯单元均与所述主控MCU单元相连。四电极电导率电极分别与单极性信号激发单元及信号采集单元相连。AC/DC转换单元与信号采集单元相连。本实用新型专利技术的电路设计简单化，不同浓度下无需切换电流采样电阻，优化控制方法，达到宽量程电导率采样范围及高精度采集，且能满足传感器微型化的设计目的。型化的设计目的。型化的设计目的。

【技术实现步骤摘要】
一种电导率测量采样电路


[0001]本技术涉及电导率测试
，特别涉及一种电导率测量采样电路。

技术介绍

[0002]电导率是衡量液体导电能力的基本电化学参数，常用来表征溶液中导电离子的浓度。电导率不仅代表了液体的导电性能的强弱，也是衡量溶液成分、pH值、电解质浓度、水质好坏等化学量的重要指标，在自然水体中电导率参数具有相当重要的角色。现在四电极电导率测量使用，有效消除了两电极电导率的电极极化效应，及无法满足宽量程水质环境监测需求；现有四电极电导率监测仪器，采用双电源供电、双极性脉冲，增加了电源电路设计的复杂度，对供电电源要求较高，双极性脉冲激发电压达到V级，整体功耗较高，需增加电路采样信号衰减转换以满足ADC的0～3.3V的采样输入范围，整个采样电路复杂度高，对运算放大器要求高，在不同浓度下还需切换电流采样电阻，无法满足微型化电导率采样设计。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本技术通过以下技术方案实现：
[0004]一种电导率测量采样电路，其特征在于，包括：主控MCU单元、单极性信号激发单元、信号采集单元、AC/DC转换单元、四电极电导率电极、通讯单元、工作电源单元；
[0005]所述工作电源单元为所述单极性信号激发单元、所述信号采集单元、所述AC/DC转换单元、所述主控MCU单元及所述通讯单元供电；
[0006]所述单极性信号激发单元、所述信号采集单元、所述AC/DC转换单元、及所述通讯单元均与所述主控MCU单元相连；
[0007]所述四电极电导率电极分别与所述单极性信号激发单元及信号采集单元相连；
[0008]所述AC/DC转换单元与所述信号采集单元相连；
[0009]其中，所述主控MCU单元用于根据不同的浓度产生不同大小的直流电压及不同频率的PWM激发信号，并将直流电压及PWM激发信号传输至所述单极性信号激发单元；所述单极性信号激发单元用于根据所述直流电压及PWM激发信号产生激发信号，并将所述激发信号传输至所述四电极电导率电极；所述四电极电导率电极用于根据接收的所述激发信号完成单极性信号激发，并且产生电压，将该电压传输至所述信号采集单元；所述信号采集单元用于根据所述电压测得水体等效交流电压信号，并将所述交流电压信号传输至所述AC/DC转换单元；所述AC/DC转换单元用于将交流电压信号转换成直流电压信号后传输至所述主控MCU单元的ADC采样。
[0010]进一步地，所述四电极电导率电极包括两组电流电极与电压电极；其一组电流电极及电压电极与所述单极性信号激发单元相连，另一组电流电极及电压电极与所述信号采集单元相连。
[0011]进一步地，所述单极性信号激发单元包括单极性脉冲组、第一单极性激发组及第二单极性激发组；
[0012]所述单极性脉冲组包括与所述主控MCU单元相连的两路单刀双掷模拟开关，所述两路单刀双掷模拟开关的一路常开触头及另一路的常闭触头接入参考电压，一路的常闭触头及另一路的常开触头接入所述直流电压，两路控制脚均接入所述PWM激发信号；
[0013]其中，所述直流电压及所述PWM激发信号在所述参考电压的抬升下生成两路单极性脉冲激发信号，所述两路单极性脉冲激发信号分别传输至第一单极性激发组及第二单极性激发组。
[0014]进一步地，所述第一单极性激发组包括同相输入端与所述两路单刀双掷模拟开关的其一输出端相连的反馈运算放大器，所述反馈运算放大器的反向输入端与一组电流电极相连，所述反馈运算放大器的输出端与一组电压电极相连；
[0015]所述第二单极性激发组包括同相输入端与所述两路单刀双掷模拟开关的另一输出端相连的采集运算放大器，所述采集运算放大器的反向输入端与另一组的电流电极相连，所述采集运算放大器的输出端与另一组电压电极相连；
[0016]其中，所述两路单极性脉冲激发信号分别输入反馈运算放大器及采集运算放大器的同相输入端，反馈运算放大器及采集运算放大器的反向输入端跟随其同相输入端的变化而变化产生激发信号并传输至所述电流电极。
[0017]进一步地，所述信号采集单元包括与所述采集运算放大器的输出端相连的两路单刀单掷模拟开关、以及同相输入端与所述两路单刀单掷模拟开关的输出端相连的第一跟随运算放大器；所述采集运算放大器的反向输入端与所述两路单刀单掷模拟开关的常开端口通过采集电阻相连，所述采集电阻远离所述两路单刀单掷模拟开关的一端与所述AC/DC转换单元相连，所述两路单刀单掷模拟开关的一路信号输出与所述采集运算放大器的输出端相连、另一路信号输出与所述第一跟随运算放大器的同相输入端相连，所述第一跟随运算放大器的输出端与所述AC/DC转换单元相连；
[0018]其中，所述四电极电导率电极的电压电极在所述单极性脉冲激发信号的激发下产生电压，该电压经过采样电阻的采集得到待测水体等效交流电压信号，并将所述交流电压信号传输至所述AC/DC转换单元。
[0019]进一步地，所述AC/DC转换单元包括两路单刀四掷模拟开关、输出端与单刀四掷模拟开关一路二触点及二路三触点相连的第二跟随放大器、同相输入端与所述单刀四掷模拟开关的二路四触点相连的第三跟随放大器；所述两路单刀四掷模拟开关的信号控制脚与所述主控MCU单元的电平输出脚相连，所述第二跟随放大器的同相输入端与所述采集电阻的输出端相连，所述第一跟随运算放大器的输出端与单刀四掷模拟开关一路三触点及二路二触点相连，所述第三跟随放大器的输出端与所述主控MCU单元的ADC端口相连；所述单刀四掷模拟开关的一路四触点与二路一触点相连、一路四触点通过电容与一路一触点相连、二路一触点通过电容与二路四触点相连、一路引脚与二路引脚之间通过电容连接；
[0020]其中，所述主控MCU单元的电平输出脚向所述两路单刀四掷模拟开关的信号控制脚输出的PWM控制信号相位相差90
°
。
[0021]进一步地，所述反馈运算放大器的反向输入端与通过第五电阻、第五电容与电流电极相连，反馈运算放大器的输出端通过第十一电容及第十四电阻与电压电极相连，第五电阻与第五电容的公共端与反馈运算放大器的输出端之间连接有第十电容，第十一电容与第十四电阻的公共端与反馈运算放大器的反向输入端之间连接有第十五电阻，采集运算放
大器的输出端通过第三电容及第三电阻与另一组电压电极相连。
[0022]进一步地，所述第三跟随放大器的同相输入端与所述两路单刀四掷模拟开关之间还串联有第十一电阻，所述第十一电阻与所述第三跟随放大器的同相输入端还连接有第六电容，所述第六电容的另一端接地。
[0023]与现有技术相比，本技术技术方案及其有益效果如下：
[0024](1)本技术的主控MCU单元根据不同的浓度产生不同大小的直流电压及不同频率的PWM激发信号，并将直流电压及PWM激发信号传输至单极性信号激发单元及信号采集单元；单极性信号激发单元及信号采集单元根据直流电压及PWM激发信号产生激发信号，并将激发信号传输至四电极电导率电极；四电极电导率电极根据接收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电导率测量采样电路，其特征在于，包括：主控MCU单元、单极性信号激发单元、信号采集单元、AC/DC转换单元、四电极电导率电极、通讯单元及工作电源单元；所述工作电源单元为所述单极性信号激发单元、所述信号采集单元、所述AC/DC转换单元、所述主控MCU单元及所述通讯单元供电；所述单极性信号激发单元、所述信号采集单元、所述AC/DC转换单元、及所述通讯单元均与所述主控MCU单元相连；所述四电极电导率电极分别与所述单极性信号激发单元及信号采集单元相连；所述AC/DC转换单元与所述信号采集单元相连；其中，所述主控MCU单元用于根据不同的浓度产生不同大小的直流电压及不同频率的PWM激发信号，并将直流电压及PWM激发信号传输至所述单极性信号激发单元；所述单极性信号激发单元用于根据所述直流电压及PWM激发信号产生激发信号，并将所述激发信号传输至所述四电极电导率电极；所述四电极电导率电极用于根据接收的所述激发信号完成单极性信号激发，并且产生电压，将该电压传输至所述信号采集单元；所述信号采集单元用于根据所述电压测得水体等效交流电压信号，并将所述交流电压信号传输至所述AC/DC转换单元；所述AC/DC转换单元用于将交流电压信号转换成直流电压信号后传输至所述主控MCU单元的ADC采样。2.根据权利要求1所述的一种电导率测量采样电路，其特征在于，所述四电极电导率电极包括两组电流电极与电压电极；其一组电流电极及电压电极与所述单极性信号激发单元相连，另一组电流电极及电压电极与所述信号采集单元相连。3.根据权利要求2所述的一种电导率测量采样电路，其特征在于，所述单极性信号激发单元包括单极性脉冲组、第一单极性激发组及第二单极性激发组；所述单极性脉冲组包括与所述主控MCU单元相连的两路单刀双掷模拟开关，所述两路单刀双掷模拟开关的一路常开触头及另一路的常闭触头接入参考电压，一路的常闭触头及另一路的常开触头接入所述直流电压，两路控制脚均接入所述PWM激发信号；其中，所述直流电压及所述PWM激发信号在所述参考电压的抬升下生成两路单极性脉冲激发信号，所述两路单极性脉冲激发信号分别传输至第一单极性激发组及第二单极性激发组。4.根据权利要求3所述的一种电导率测量采样电路，其特征在于，所述第一单极性激发组包括同相输入端与所述两路单刀双掷模拟开关的其一输出端相连的反馈运算放大器，所述反馈运算放大器的反向输入端与一组电流电极相连，所述反馈运算放大器的输出端与一组电压电极相连；所述第二单极性激发组包括同相输入端与所述两路单刀双掷模拟开关的另一输出端相连的采集运算放大器，所述采集运算放大器的反向输入端与另一组的电流电极相连，所述采集运算放大器的输出端与另一组电压电极相连；其中，所述两路单极性脉冲激发信号分别输入反馈运算放大器及采集运算放大器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖建波，辛双龙，柯慧贤，林建鹏，
申请(专利权)人：厦门斯坦道科学仪器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：