專利名稱：一種智能濁度儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濁度檢測裝置，主要應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測、水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物發(fā)酵工程等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前使用較多的濁度檢測裝置有兩種， 一是散射光式在線濁度儀，是一種散射與透射多 光路比較測量得出液體色濁度的儀器。其工作原理是利用液體中懸浮顆粒的散射光不受液體 色度影響，讓光電池接受被測液體的散射光和透射光進(jìn)行比較測量，分別得出需測液體的色 度值和濁度值。其中傳感部分所得到的散射光信號(hào)由控制電路來綜合處理，再以串行信號(hào)傳 送到濁度儀主機(jī)，主機(jī)對(duì)濁度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過液晶屏顯示。二是用調(diào)制光源光強(qiáng)測量 濁度儀，將采集到的信號(hào)通過帶通濾波、整流、低通濾波，從而得到濁度信號(hào)，單片機(jī)作為 硬件的核心，它與計(jì)算機(jī)間采用RS232通訊。但這兩種濁度儀在檢測時(shí)有缺陷， 一是由于檢 測的信號(hào)只有比較微弱的ixA級(jí)，導(dǎo)致整個(gè)儀器抗干擾能力差，測量結(jié)果準(zhǔn)確性較差。二是 大多數(shù)都是臺(tái)式的濁度儀，即只能應(yīng)用于抽樣測量，不能連續(xù)測量流動(dòng)的液體的濁度。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種智能濁度儀，可連續(xù)精確地檢測濁度。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將光信號(hào)連接光電池后再串接到單片機(jī)的輸入端進(jìn)行信號(hào)處理，單片機(jī)的輸出連接液晶屏和現(xiàn)場總線，現(xiàn)場總線將處理過的信號(hào)傳送到濁度儀主機(jī)，光電池采用硅光電池，在光電池和單片機(jī)之間還串聯(lián)一個(gè)調(diào)理電路；調(diào)理電路是由放大電路和電壓跟隨器以電阻連成的一個(gè)匹配電路，在放大器的輸入和輸出端并聯(lián)反饋電阻，在放大器的兩腳間連接一個(gè)可調(diào)電阻；在所述電壓跟隨器的輸入和輸出端并聯(lián)一個(gè)反饋電阻，電壓跟 隨器的輸入端還連接滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器和電容、電阻及三端穩(wěn)壓器相并聯(lián)。本發(fā)明通過電壓跟隨器后使輸出電阻接近為零且輸出電壓值穩(wěn)定，為運(yùn)放內(nèi)部的晶體管 提供一個(gè)靜態(tài)工作點(diǎn)，使得晶體管工作在放大區(qū)，提高帶負(fù)載能力，輸出信號(hào)不產(chǎn)生失真。 抗干擾能力強(qiáng)、電流偏置低、噪聲低。同時(shí)將先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)融入到濁度檢測儀，方便 于在工、農(nóng)業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)測量和控制。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)連接示意圖；圖2、圖3是圖1中調(diào)理電路4的電路圖；圖4是圖1中現(xiàn)場總線7的通信接口模塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
如圖l，將光信號(hào)1連接硅光電池2，硅光電池2作為測量用的傳感器探頭，硅光電池 2將散射光信號(hào)1轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)3后再串接串聯(lián)一個(gè)調(diào)理電路4到單片機(jī)5的輸入端，單 片機(jī)5進(jìn)行信號(hào)處理，單片機(jī)5的輸出連接液晶屏8和現(xiàn)場總線7，現(xiàn)場總線7將處理過的 信號(hào)傳送到濁度儀主機(jī)，單片機(jī)5與濁度儀主機(jī)采用RS232通訊方式相連，現(xiàn)場總線7的通 訊接口采用Profibus DP (現(xiàn)場總線通訊模塊)。如圖2的調(diào)理電路4是由放大電路和電壓跟隨器以電阻R204連成的一個(gè)匹配電路，輸 入端即標(biāo)有電流i (0 10uA)處接硅光電池2的正端，標(biāo)有Nout符號(hào)為調(diào)理電路4的信號(hào) 輸出端，送入型號(hào)為C8051F020的單片機(jī)5為控制器。在放大電路的放大器CA3140的輸入 和輸出端并聯(lián)反饋電阻R203和電容C202，在放大器CA3140的兩腳間連接一個(gè)可調(diào)電阻 P202，放大器CA3140的另一端連接電阻R202后接地。在電壓跟隨器TL082的6、 7腳間的 輸入和輸出端并聯(lián)一個(gè)反饋電阻R205和電容C203， 5腳串接電阻R206后接地。電壓跟隨器 TL082的3腳輸入端還連接滑動(dòng)變阻器P201，滑動(dòng)變阻器P201和電容C201、電阻及三端穩(wěn) 壓器LM336相并聯(lián)。本發(fā)明起放大作用的是放大器CA3140，放大倍數(shù)由其外圍的反饋電阻R203決定，這樣 由信號(hào)調(diào)理電路的輸出電壓U=i*R2。3,，而其后面的運(yùn)放是電壓跟隨器TL082，它們使用的 供電電源皆是土12V，主要起阻抗匹配的作用，提高輸入電阻，降低輸出電阻，提高帶負(fù)載 能力。圖3中的Ag接硅光電池2的負(fù)端。對(duì)硅光電池2的負(fù)端，即信號(hào)地端不直接和地相接， 而是讓其虛地，先用一三端穩(wěn)壓器LM336和電阻、電容、滑動(dòng)變阻器將電壓穩(wěn)定在一定值 Uol,并使得其值稍微大于開啟電壓Uon=0. 7V，后通過運(yùn)放TL082，此時(shí)輸出電阻接近為零， 使得輸出的電壓值也穩(wěn)定在Uol，為運(yùn)放內(nèi)部的晶體管提供一個(gè)靜態(tài)工作點(diǎn)，使得晶體管工 作在放大區(qū)，輸出信號(hào)不產(chǎn)生失真。本發(fā)明考慮到水溫對(duì)濁度的影響，對(duì)濁度的測量進(jìn)行了溫度補(bǔ)償，溫度的測量采用精度 高及響應(yīng)時(shí)間少的鉑電阻。其原理是應(yīng)用鉑電阻隨溫度的變化阻值發(fā)生變化的測溫原理，將 待測溫度量的變化轉(zhuǎn)化為電阻的變化，再進(jìn)一步通過電橋電路轉(zhuǎn)換為電量的變化。圖4所示，C8051F020單片機(jī)5負(fù)責(zé)對(duì)通信芯片SPC3進(jìn)行初始化，SPC3芯片使用48MHZ 晶振，可自動(dòng)檢測總線數(shù)據(jù)傳輸速率，SPC3自動(dòng)識(shí)別并接收傳送給本站的數(shù)據(jù)報(bào)文，并根 據(jù)報(bào)文結(jié)構(gòu)的不同，識(shí)別出不同的服務(wù)存取點(diǎn)，將數(shù)據(jù)存進(jìn)對(duì)應(yīng)的BUF， SPC3通過TXD和RXD 兩個(gè)引腳連接IL485芯片后，即可接入Profibus現(xiàn)場總線7的網(wǎng)絡(luò)，與上位組態(tài)計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，傳送指令和數(shù)據(jù)。另一方面，C8051F020單片機(jī)5通過74HC373芯片所存外部雙口 RAM，雙口 RAM作為與溫度溶氧測控儀的PROFIBUS—DP接口相連的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。利用雙口 RAM的雙向中斷功能，即寫左端口開啟右端中斷，寫右端口可開啟左端中斷的特點(diǎn)，把主站 監(jiān)控平臺(tái)的數(shù)據(jù)命令傳送至儀表，并把相關(guān)參數(shù)送至主站。每個(gè)儀表都作為Profibus總線 網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)DP從站，可以在程序中設(shè)置其站地址。
權(quán)利要求
1.一種智能濁度儀，將光信號(hào)(1)連接光電池(2)后再串接到單片機(jī)(5)的輸入端進(jìn)行信號(hào)處理，單片機(jī)(5)的輸出連接液晶屏(8)和現(xiàn)場總線(7)，現(xiàn)場總線(7)將處理過的信號(hào)傳送到濁度儀主機(jī)，其特征是光電池(2)采用硅光電池，在光電池(2)和單片機(jī)(5)之間還串聯(lián)一個(gè)調(diào)理電路(4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能濁度儀，其特征是所述調(diào)理電路(4)是由放大電路 和電壓跟隨器以電阻(R204)連成的一個(gè)匹配電路，在放大器的輸入和輸出端并聯(lián)反饋電 阻(R203)，在放大器的兩腳間連接一個(gè)可調(diào)電阻(P202);在所述電壓跟隨器的輸入和輸 出端并聯(lián)一個(gè)反饋電阻(R205)，電壓跟隨器的輸入端還連接滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器和電 容、電阻及三端穩(wěn)壓器相并聯(lián)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能濁度儀，其特征是單片機(jī)(5)負(fù)責(zé)對(duì)通信芯片SPC3 進(jìn)行初始化，SPC3芯片使用48MHZ晶振，通信芯片SPC3通過TXD和RXD兩個(gè)引腳連接IL485 芯片后，即可接入現(xiàn)場總線通訊模塊，與上位組態(tài)計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能濁度儀，將光信號(hào)連接硅光電池后再串接到單片機(jī)的輸入端進(jìn)行信號(hào)處理，單片機(jī)的輸出連接液晶屏和現(xiàn)場總線，現(xiàn)場總線將處理過的信號(hào)傳送到濁度儀主機(jī)，在硅光電池和單片機(jī)之間還串聯(lián)一個(gè)調(diào)理電路；調(diào)理電路是由放大電路和電壓跟隨器以電阻連成的一個(gè)匹配電路，在放大器的輸入和輸出端并聯(lián)反饋電阻，在放大器的兩腳間連接一個(gè)可調(diào)電阻；在電壓跟隨器的輸入和輸出端并聯(lián)一個(gè)反饋電阻，電壓跟隨器的輸入端還連接滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器和電容、電阻及三端穩(wěn)壓器相并聯(lián)；通過電壓跟隨器后使輸出電阻接近為零且輸出電壓值穩(wěn)定，為運(yùn)放內(nèi)部的晶體管提供一個(gè)靜態(tài)工作點(diǎn)，輸出信號(hào)不產(chǎn)生失真，抗干擾能力強(qiáng)、電流偏置低、噪聲低。
文檔編號(hào)G01N21/47GK101271065SQ20081002326
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者劉星橋, 孫立香, 梁修文, 云 秦, 程明慧, 趙不賄, 趙德安 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)