專利名稱:單片機直顯含量比色計的制作方法
本實用新型是一種改進的光電比色計，廣泛地應(yīng)用在工業(yè)的化工、冶金、醫(yī)藥、印染、農(nóng)業(yè)的土壤分析；商品檢驗，環(huán)境保護等方面對物質(zhì)的定性、定量分析。
目前使用的光電比色計如581－G型光電比色計，測定lg(入射光／透過光)值在0.1～0.8范圍內(nèi)的數(shù)值準確，而對測定數(shù)值在2.00左右時，就產(chǎn)生了很大誤差，這是因為硒光電池作檢光元件，其光電轉(zhuǎn)換的線性區(qū)僅有一定范圍，如被測溶液濃度較大時，超越線性區(qū)，在非線性區(qū)產(chǎn)生較大誤差，由于硒光電池的非線性的存在以及入射光的值太小而影響了測定準確度。并且在測定時須將入射光讀數(shù)準確地調(diào)節(jié)到一個固定數(shù)值上，這種調(diào)節(jié)手續(xù)較繁，再有分析測定物質(zhì)中的某一元素含量，首先按照確定的化學工藝，將此物質(zhì)配制成溶液，測定溶液相對濃度，還要有一張預(yù)先繪制的相對濃度對應(yīng)于該元素百分含量的坐標圖表，查表對換才得到該元素的百分含量。預(yù)先繪制坐標圖表時必須用已知該元素含量的這種物質(zhì)標準樣品多個，按照確定的化學工藝配制多個溶液，分別測定每一個溶液的相對濃度，將相對濃度值與該元素已知的百分含量值分別標定在兩個相互垂直的坐標軸上，確定坐標點，用多個溶液則可作出多個坐標點，連接這些點，即得到坐標圖表，為此手續(xù)繁復(fù)。在讀數(shù)方式上采用指針或光標，容易產(chǎn)生視差，四位數(shù)字對表示入射光的數(shù)值來說仍感不足，因而存在著需要改進的四項技術(shù)問題。
1、取消繪制坐標圖表，不再查表對換。
2、被測溶液濃度大，lg(入射光／透過光)值達2左右時，解決非線性誤差和使入射光讀數(shù)增大的問題。
3、入射光準確調(diào)節(jié)到固定值，改進為僅需調(diào)節(jié)在一個很寬的范圍。
4、改進用五位數(shù)字顯示。
本實用新型的目的是提供一種能克服上述現(xiàn)有光電比色計的弱點，實現(xiàn)使用簡單方便，準確快速，測定范圍寬，直接顯示被測元素的百分含量的光電轉(zhuǎn)換，微機自動計算與顯示的電路及其組合結(jié)構(gòu)。
本實用新型于下附圖1是單片機直顯含量比色計的原理結(jié)構(gòu)方框圖。
附圖2是單片機直顯含量比色計的電路結(jié)構(gòu)圖。
附圖3是單片機直顯含量比色計的外型示意圖。
附圖1中(1)電光源燈； (6)模數(shù)轉(zhuǎn)換器；(2)濾色玻片； (7)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ開關(guān)、加減鍵；(3)比色皿座； (8)計算機；(4)硒光電池； (9)擴展片；(5)運算放大器； (10)顯示器。
附圖3中(2)濾色玻片； (3)比色皿座；(7)開關(guān)、加、減鍵； (10)顯示器；(11)電位器； (12)外殼。
本實用新型的內(nèi)容結(jié)合附圖1、2說明，由電光源燈(1)、濾色玻片(2)，比色皿座(3)硒光電池(4)組成的光學部分和由運算放大器(5)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ開關(guān)和加減鍵(7)，單片計算機(8)，2個擴展片(9)，顯示器(10)，穩(wěn)壓電源、電位器等電子元件組成。比色皿座上裝有兩只比色皿，分別裝蒸餾水和被測溶液，比色皿座可前后移動，向后移至最近端時由電光源燈(1)的光透過濾色玻片(2)穿透蒸餾水皿，比色皿座向前移動到最遠端時，則光源透過濾色玻片(2)穿透被測溶液，穿透比色皿后的光照在硒光電池上則產(chǎn)生電信號，電信號大小取決于皿中被測溶液濃度大小，此信號經(jīng)過運算放大器(5)放大，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送給微機(8)處理，處理后的數(shù)據(jù)輸出通過擴展片(9)驅(qū)動顯示器(10)顯示數(shù)字。 交流電源經(jīng)變壓器降壓為兩組9V，各自經(jīng)全橋堆整流及電容器濾波后分別由7805與W317穩(wěn)壓，得到＋5V、－6V兩組穩(wěn)壓電源供給電子電路集成塊，－6V還供給光源燈。開關(guān)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及加鍵、減鍵(7)給計算機提供開關(guān)量，指揮計算機完成多種功能。運算放大器(5)用ICL7650BCPD或相同功能的斬玻穩(wěn)零集成運算放大器，其零點漂移低，則儀器不用調(diào)零，僅將此低漂移數(shù)字由單片微型計算機鎖存，以后讀取光通量時由計算機自動扣去此漂移量，實現(xiàn)本比色計不用調(diào)零，為了使入射光的讀數(shù)大，運算放大器將信號放大，使輸入計算機的信息大，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)用ICL7135，其轉(zhuǎn)換數(shù)字可達19999，提高比色計的精度，用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸送計算機(8)，計算機(8)用單片微型計算機類型D8749HD，體積小RAM為128B，EPROM型ROM 2KB足夠使用，由于計算機可以鎖存入射光的讀數(shù)，再測得透射光讀數(shù)后，可用鎖存值參與計算，理論上入射光值完全不用調(diào)節(jié)固定，但為了在更換各種顏色的濾色玻片后，能使入射光讀數(shù)大一些，使用了一個多圈電位器，使輸入信號具有可調(diào)性，只要入射光讀數(shù)在15000～19500范圍內(nèi)可不用調(diào)節(jié)。計算機的輸出通過兩片擴展片(9)以驅(qū)動顯示器(10)，擴展片(9)用D8243HC與單片機(8)配套，顯示器(10)用低功耗的BS－206型5只數(shù)碼管。單片微型計算機，其軟件采用MCS－48匯編語言編寫，樣機指令976句，指令占據(jù)ROM為1436單元。
本實用新型內(nèi)裝有單片微型計算機(8)補償了檢光元件的非線性和具有自動處理數(shù)據(jù)功能，可減少測定誤差，用五只數(shù)碼管作顯示器(10)顯示五位數(shù)字，提高了讀數(shù)精度，能直接顯示被測元素的百分含量值，不需查坐標圖表，測定速度快，測定范圍寬、測定低、高濃度溶液lg(入射光／透過光)值范圍可達0.03～2.3以上，精度提高，使以前只能用重量法和容量法分析的物質(zhì)產(chǎn)品今后可用比色法分析，加快了分析速度，擴大了比色法的使用范圍。
以冶金產(chǎn)品的硅錳合金(含硅量10％～25％)分析其硅元素百分含量為例用本比色計分析測定誤差為±0.1％，測定時間包括化學工藝配制溶液在內(nèi)總時間為12分鐘。
本比色計重量輕，小于3千克，比原有最輕的比色計主件減輕了4千克以上。
本實用新型按附圖2給出的電路結(jié)構(gòu)實施，用雙面敷銅板制成印刷線路板，將上述電子元件按圖2提供的結(jié)構(gòu)安裝在線路板上，裝入210×120×55mm大小的金屬盒內(nèi)，以利屏蔽，防止干擾，再將金屬盒和光學部份裝在用塑料或其他材料制成的外殼里，加、減鍵，及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ開關(guān)和電位器安在外殼表面，便于調(diào)節(jié)和操作，如圖3所示，開關(guān)用小型，最大電流0.4安。
單片機直顯含量比色計分析測定硅錳合金中的硅含量與國家標樣硅含量對照表
單片機直顯含量比色計分析硅錳合金中的硅元素含量與國家標樣含 硅 量 〈％〉 對 照 表
權(quán)利要求
1.單片機直顯含量比色計，是一種改進的光電比色計，廣泛適用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、科研、環(huán)境監(jiān)測等方面對物質(zhì)元素作定性、定量分析的一種檢測儀器，由光學部份和電子線路部份組成，其特征是這些電子元件由運算放大器(5)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)，計算機(8)，擴展片(9)，顯示器(10)和三個開關(guān)兩個健(7)，穩(wěn)壓電源組成的電路及其組合結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述比色計，其特征是運算放大器(5)用4CL765OBCPD或相同功能的斬波穩(wěn)零集成運算放大器構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的比色計，其特征是模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)是用ICL7135構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的比色計，其特征是計算機(8)由單片微型計算機D8749HD組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的比色計，其特征是擴展片(9)由兩片D8243HC組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的比色計，其特征是顯示器(10)由5只B8206型數(shù)碼管構(gòu)成，穩(wěn)壓電源用三端集成穩(wěn)壓器7805，W317 類型構(gòu)成。
專利摘要
單片機直顯含量比色計，廣泛適用于化工、冶金、醫(yī)藥、印染、土壤化驗、科研、環(huán)境監(jiān)測等方面對物質(zhì)元素作定性、定量分析，本儀器是一種新型的光電比色計，安設(shè)有光電轉(zhuǎn)換元件，微機自動計算，直接顯示百分含量等裝置，測定范圍寬，特別適用于測定高濃度溶液如含硅量10％～25％時，測定誤差為±0.1％，既快速又準確，操作簡便、不需查坐標圖表，體積小，重量輕，小于3千克。
文檔編號G01J3/46GK87208911SQ87208911
公開日1988年3月2日 申請日期1987年6月4日
發(fā)明者馮異才, 劉立泰, 嚴功毅, 封信彬 申請人:遵義鐵合金廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan