專利名稱：智能化水質(zhì)綜合監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)部門、化學(xué)實驗室、水產(chǎn)養(yǎng)殖和科研所對水質(zhì)自動監(jiān)測，開機后便處于自動狀態(tài)，能自動依次測量顯示溫度、電導(dǎo)率、鹽度、氯度、PH值、氨氮、溶氧和離子濃度，具有智能化水質(zhì)綜合監(jiān)測儀，屬水質(zhì)測量分析儀器類。
目前我國所使用的水質(zhì)測量儀器均是單一功能，自動化控制程度不高的測試儀器，如溫度計、電導(dǎo)率儀、PH計、溶氧儀、OCR儀等。這些儀器不僅操作比較復(fù)雜，調(diào)整繁瑣，誤差偏大，同時只有數(shù)字或指針顯示，中國專利CN89200668“MF-10型多功能水質(zhì)檢測儀”介紹一種便攜式水樣化學(xué)分析儀器，可以以數(shù)字方式直接讀出各參數(shù)的工程值，但專利只能檢測水樣的四個參數(shù)(溫度、酸度、電導(dǎo)率和含鹽量)，也不能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸給通用系統(tǒng)計算機等缺點，因此也無法實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測和遠(yuǎn)距離遙控遙測。
本發(fā)明的目的是公開一種智能化水質(zhì)綜合監(jiān)測儀，它彌補現(xiàn)存儀器設(shè)備性能的不足，提高儀器設(shè)備的性能和智能化程度，將水質(zhì)監(jiān)測的多個重要參數(shù)如水溫、電導(dǎo)率、PH值、溶解氧、氨氮、鹽度、氯度和一些重要的離子濃度等測量集成于一臺檢測儀中，它可以使對水質(zhì)檢測工作變得十分方便和迅速；同時采用低功耗集成電路和單片機，使智能化程度得到很大提高，各個傳感器的調(diào)整也自動進(jìn)行，從而極大地提高了測量精度和準(zhǔn)確度；所有測量數(shù)據(jù)可以記錄在儀器內(nèi)，消除了人工記錄誤差，確保測量記錄的完整性和可行性；同時還具有通訊功能，可以將正在測量的數(shù)據(jù)、已記錄的數(shù)據(jù)通過通訊端口傳送到通用計算機系統(tǒng)，為了實現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控、遙測，本實用新型配備有無線電收發(fā)信機。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明裝有各項被測參數(shù)傳感器，由傳感器獲得的被測參數(shù)非電參量通過各轉(zhuǎn)換電路變成相對應(yīng)的電參量，然后通過多路模擬開關(guān)電路，將各被測參數(shù)模擬量依次轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并送入單片機主控電路板；本發(fā)明設(shè)有16個功能鍵(4×4)矩陣鍵盤，開機后自動處于自動狀態(tài)，即自動依次顯示溫度、電導(dǎo)率、鹽度、氯度、PH值、氨氮、溶氧和離子濃度，每個數(shù)值顯示停留時間為2秒。如果只需要測量某一參數(shù)時，只需要按相應(yīng)參數(shù)名稱功能鍵按鍵，顯示屏將只顯示該參數(shù)，這種狀態(tài)稱為“單獨狀態(tài)”顯示。在單獨顯示某一參數(shù)后，按下功能鍵“自動”，本發(fā)明的工作狀態(tài)就恢復(fù)自動狀態(tài)，無論是處于自動狀態(tài)，還是處于單獨狀態(tài)，如果按下“記錄”鍵，就會將目前(實時)的測量數(shù)據(jù)全部記錄所存貯器中。當(dāng)按“提取”鍵時，屏幕將顯示最近一次記錄的記錄數(shù)據(jù)，在屏幕的最左邊二位顯示所記錄數(shù)據(jù)的編號，并以類似自動狀態(tài)的方式依次顯示所有記錄數(shù)據(jù)。在“提取”狀態(tài)下，按“-”鍵時，將顯示下一個記錄數(shù)據(jù)，當(dāng)記錄數(shù)據(jù)號碼為“00”時，若再按“-”鍵，將循環(huán)從最近的記錄編號開始顯示；在“提取”狀態(tài)下，按“+”鍵的功能與按“-”鍵相同，所不同的是“-”鍵是遞減顯示，而“+”鍵是記錄號碼遞增顯示；按正鍵用于對各個傳感器的校正，同時按下該參數(shù)的單獨顯示狀態(tài)，此時，對應(yīng)傳感器進(jìn)入校正狀態(tài)，校正時輸入當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值即可，通常需要至少三個校正標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。采用89C52單片機，通過多路模擬開關(guān)電路4051來選擇傳感器檢測電路4051來選擇傳感器檢測電路送來水質(zhì)參數(shù)信號，并通過CAX187A／D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)89C52運算處理后的數(shù)據(jù)送往LCD液晶顯示器顯示，DS1302產(chǎn)生時間信息，93LC256作記錄，存貯各個傳感器的校正數(shù)據(jù)和儀器測量數(shù)據(jù)；89C52的PO口的8個信號線，通過內(nèi)部程序?qū)崿F(xiàn)16個鍵(4×4矩陣)的鍵盤操作功能；89C52具有3個8位雙向端口，3個端口可以單獨、單個地使用，也可作地址總線和數(shù)據(jù)總線，同時具有雙向傳輸通訊口，可以配備調(diào)制解調(diào)器或無線電收發(fā)信機，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離有線或無線遙測、遙控。本發(fā)明具備通訊功能，可以將正在測量的數(shù)據(jù)、已記錄的數(shù)據(jù)和記錄的各個傳感器的校正數(shù)據(jù)，通過本發(fā)明的通訊端口傳送給通用計算機系統(tǒng)；配備的無線電收發(fā)信機以實現(xiàn)在線實時遠(yuǎn)距離無線電遙測、遙控。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明附

圖1是本發(fā)明方框原理圖。
附圖2是本發(fā)明主控電路電原理圖。
附圖3是本發(fā)明電導(dǎo)檢測板電原理圖。
附圖4是本發(fā)明PH檢測板電原理圖。
附圖5是本發(fā)明其他參量檢測板電原理圖。
附圖6是本發(fā)明有線遙測、遙控網(wǎng)絡(luò)示意圖。
附圖7是本發(fā)明無線遙測、遙控網(wǎng)絡(luò)示意圖。
附圖8是本發(fā)明功能鍵排列圖。
參考附圖1，本發(fā)明采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，整機由主控電路板1，高性能A／D轉(zhuǎn)換電路2，多路模擬開關(guān)電路3，各參數(shù)轉(zhuǎn)換電路4，傳感器5和液晶顯示器6等組成，還配有調(diào)制解調(diào)器7、無線收發(fā)信機8可實現(xiàn)有線或無線遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)測遙控。
參考附圖2，主控電路1，采用89C52單片機，89C52具有8Kbit的內(nèi)部EEPROM存貯器，用以存放控制程序；提供256字節(jié)的RAM供程序使用；有3個8位雙向端口，3個端口可以單獨、單個使用，也可作為地址總線和數(shù)據(jù)總線使用，這極大方便設(shè)計人員的設(shè)計要求，89C52還具有內(nèi)部全雙向傳輸通訊口(SIO)，它有4種工作方式可以方便地滿足對通訊的需要；89C52內(nèi)部設(shè)置2個16位定時器和中斷控制系統(tǒng)。89C52通過多路模擬開關(guān)電路4051(3)來選擇傳感器檢測電路(2、3、4-n)的輸出信號，并通過A／D電路2，將傳感器檢測電路送來的模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，以便89C52內(nèi)部程序計算和處理A／D轉(zhuǎn)換器(2)采用MA×187，它是高性能12位A／D轉(zhuǎn)換器，具有精度，穩(wěn)定性好，功耗低，接口簡單等特點；89C52將運算處理后的數(shù)據(jù)送到LCD液晶顯示器顯示，主電路2中的DS1302負(fù)責(zé)產(chǎn)生時間信息，93LC256負(fù)責(zé)記錄各個傳感器的較正數(shù)據(jù)和儀器的記錄數(shù)據(jù)。93LC256是ATMEL公司的EEPROM存貯器芯片。它的接口電路十分簡潔，可以方便地與單片機89C52連接，89C52的PO口的8根信號線通過內(nèi)部程控實現(xiàn)16個鍵(4×4矩陣)的鍵盤操作功能。
參考附圖3，電導(dǎo)率測量電路是通過NE555產(chǎn)生方波信號、經(jīng)過低功耗運算放大器U2B(TL064)和P2插頭輸出至電導(dǎo)傳感器，傳感器檢測信號經(jīng)U2A放大和U2C檢波后再經(jīng)U2D放大后輸出至主控電路板的多路開關(guān)電路TL064是一個由4個可以獨立工作的運放集成電路。它具有高輸入電阻Ri≥106Ω，100dB的共模抑制比KCRMM，功耗低、動態(tài)響應(yīng)速度快和精度高等特點。
參考附圖4，PH檢測電路由4運放集成電路TL064構(gòu)成，U1B構(gòu)成電壓跟隨器，它具有極高輸入阻抗和低的輸出阻抗，可以滿足各種化學(xué)傳感器的阻抗匹配要求，U1A運放形成電平平移電路，可以滿足化學(xué)傳感器的電平變換以適應(yīng)主控電路中A／D轉(zhuǎn)換電路的需要。U1D組成放大電路，提高主控電路對信號的分辨率。
參考附圖5，其他參數(shù)檢測電路與PH檢測電路的設(shè)計完全一致，它可以滿足水質(zhì)檢測要求的各種傳感器的匹配要求，但針對不同的傳感器在處理程序中需要進(jìn)行修正，以滿足測量和控制的需要，這一設(shè)計特點，1．使用參數(shù)電路板和共用電路板可以完成多種參數(shù)檢測，這一措施極大地降低開發(fā)費用；2．使用共用電路板可以降低產(chǎn)品的正常維修費用和提高整機的可靠性。3．采用這種程序修正設(shè)計方法可以提高設(shè)備使用靈活性和方便性。
目前，本發(fā)明可以達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)
權(quán)利要求
1．一種能在現(xiàn)場條件下對水質(zhì)參數(shù)(如溫度、電導(dǎo)率、PH值、鹽度、氯度、氨氮、溶氧度等)進(jìn)行自動測量、顯示、記錄的智能化水質(zhì)綜合監(jiān)測儀，其特征在于采用89C52單片機，通過多路模擬開關(guān)電路4051來選擇傳感器檢測電路4051來選擇傳感器檢測電路送來水質(zhì)參數(shù)信號，并通過CAX187A／D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)89C52運算處理后的數(shù)據(jù)送往LCD液晶顯示器顯示，DS1302產(chǎn)生時間信息，93LC256作記錄，存貯各個傳感器的校正數(shù)據(jù)和儀器測量數(shù)據(jù)；89C52的PO口的8個信號線，通過內(nèi)部程序?qū)崿F(xiàn)16個鍵(4×4矩陣)的鍵盤操作功能；89C52具有3個8位雙向端口，3個端口可以單獨、單個地使用，也可作地址總線和數(shù)據(jù)總線，同時具有雙向傳輸通訊口，可以配備調(diào)制解調(diào)器或無線電收發(fā)信機，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離有線或無線遙測、遙控。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化水質(zhì)綜合監(jiān)測儀，其特征在于整機采用模塊化結(jié)構(gòu)；由89C52、MA×187、4051、DS1302、93LC256組成主控電路板；由NE555、TL064四運放集成塊，電導(dǎo)傳感器組成電導(dǎo)檢測板，由TL064、PH傳感器組成PH檢測板，其他各參數(shù)檢測電路板與PH檢測板相同，只是傳感器不同。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能化水質(zhì)綜合監(jiān)測儀，其特征在于電導(dǎo)率檢測電路是通過NE555產(chǎn)生矩形波信號，經(jīng)過TL064中U2B放大和P2插頭輸給電導(dǎo)傳感器，傳感器檢測信號經(jīng)U2A放大和U2C檢波后，再經(jīng)U2D放大后輸出到主控電路板上的4051多路模擬開關(guān)電路。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能化水質(zhì)綜合監(jiān)測儀，其特征在于PH檢測電路由TL064構(gòu)成，U2B構(gòu)成高輸入阻抗的電壓跟隨器，可以滿足PH傳感器的阻抗匹配要求，U2A為電平平移電路，可以滿足PH傳感器的電平變換以適應(yīng)主控電路中A／D轉(zhuǎn)換電路的需要，U1D組成放大電路以提高主控電路對信號的分辨率。
5．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能化水質(zhì)綜合監(jiān)測儀，其特征在于其他參數(shù)檢測電路與PH檢測電路的設(shè)計完全一致，它可以滿足水質(zhì)檢測各傳感器的匹配要求，針對不同的傳感器僅需要在處理程序中進(jìn)行修正即可。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所的智能化水質(zhì)綜合監(jiān)測儀，其特征在于配備調(diào)制解調(diào)器可以與公共電話線相接，與通用計算機系統(tǒng)配合實現(xiàn)有線遙控和遙測。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化水質(zhì)綜合監(jiān)測儀，其特征在于配備無線電收發(fā)信機與通用計算機系統(tǒng)配合實現(xiàn)無線遙控和遙測。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在現(xiàn)場能對水質(zhì)參數(shù)(如溫度、電導(dǎo)率、pH值、鹽度、氧度、氨氮、溶氧度等)進(jìn)行自動測量、顯示、記錄的智能化水質(zhì)綜合監(jiān)測儀,它采用模塊化結(jié)構(gòu)方案,由主控電路板、pH檢測板、電導(dǎo)率檢測板和需要測量的其他參數(shù)檢測板,同時配有調(diào)制解調(diào)器、無線電收發(fā)機,可以對水質(zhì)綜合監(jiān)測儀進(jìn)行遠(yuǎn)距離遙測、遙控。
文檔編號G01N35/00GK1291723SQ0012750
公開日2001年4月18日 申請日期2000年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月23日
發(fā)明者朱勇 申請人:上海金緯智能化信息技術(shù)有限公司