專利名稱：帶酸洗控制的雙玻璃電極智能酸堿度在線檢測報警儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是帶酸洗控制的雙玻璃電極智能酸堿度在線檢測報警儀，屬自動檢測儀表技術(shù)，特別涉及糖廠的預(yù)灰中和酸堿度以及環(huán)保行業(yè)的廢水處理的酸堿度的在線檢測報警。
在化工反應(yīng)過程中，pH是一個很重要的參數(shù)，pH控制的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，它的第一關(guān)就是pH在線檢測，就糖廠來說，糖廠的預(yù)灰中和酸堿度在線檢測與控制，長期以來一直是一個難題，由于干擾多，滯后時間特長，自動控制難于保證，絕大部分都由人工控制，但又沒有儀器監(jiān)控，導(dǎo)致pH控制效果時好時壞，引起糖份損失，并且預(yù)灰中和不好也引起后面的澄清中和難以控制；而環(huán)保行業(yè)有的廢水又對銻電極有污染，并引起測量不準(zhǔn)，因此，采用玻璃電極具有本質(zhì)的準(zhǔn)確性，但玻璃電極須定期清洗，否則，反應(yīng)會變慢并引起測量不準(zhǔn)；此外，以往有許多同類產(chǎn)品，沒能解決第一級放大器經(jīng)常燒壞的問題，這些裝置大部份故障率較高，智能化不夠；往往沒有數(shù)字顯示及報警功能，或操作麻煩，造價高。
本實用新型的目的就是為了克服和解決現(xiàn)有糖廠的預(yù)灰中和工藝無儀器監(jiān)控，酸堿度在線自動檢測與控制難于保證，pH控制時好時壞，引起糖份損失并影響后續(xù)工藝或者現(xiàn)有酸堿度在線檢測設(shè)備內(nèi)部連線較多、故障率較高、功能單一、智能化不高、造價過高、維護(hù)維修困難等缺點和問題，研究設(shè)計一種具有多功能、測量精度高、可靠性高、造價低、智能化程度高的帶酸洗控制的雙玻璃電極智能酸堿度在線檢測報警儀，并為環(huán)保及其它行業(yè)的酸堿度在線檢測報警提供一個標(biāo)準(zhǔn)單元。
本實用新型是通過下述結(jié)構(gòu)方案來實現(xiàn)的帶酸洗控制的雙玻璃電極智能酸堿度在線檢測報警儀的外形結(jié)構(gòu)示意圖如

圖1所示，主機(jī)板電路方框圖如圖2所示，顯示及報警板電路方框圖如圖3所示，它由機(jī)殼、面板、主機(jī)板、顯示及報警板共同連接構(gòu)成，面板具有pH及內(nèi)部參數(shù)顯示屏1、pH調(diào)零燈2、溫度燈3、pH值燈4、pH偏低指示燈5、pH正常指示燈6、pH偏高指示燈7、pH報警指示燈8、功能值切換開關(guān)9、功能值增按鈕10、功能值減按鈕11、復(fù)位按鈕12、電源開關(guān)13、電極清洗機(jī)構(gòu)報警指示燈14、A電極工作指示燈15、A電極待命指示燈16、A電極等待指示燈17、A電極酸洗指示燈18、B電極工作指示燈19、B電極待命指示燈20、B電極等待指示燈21、B電極酸洗指示燈22、電極全升開關(guān)23、電極全降開關(guān)24、A/B電極選擇開關(guān)25；其電路由主機(jī)板電路、顯示及報警板電路共同構(gòu)成，主機(jī)板可直接與玻璃電極或銻電極連接使用；主機(jī)板電路由第一單片微機(jī)(主機(jī))26、開關(guān)量輸入電路27、內(nèi)部操作電路28、外部操作電路29、A/D轉(zhuǎn)換器電路30、信號限幅保護(hù)、多路開關(guān)、信號放大及采樣保持器電路31、精密穩(wěn)壓電源電路32、復(fù)合電極輸入接口電路33、pH變送電路34、隔離電路35、溫度變送電路36、精密穩(wěn)壓電源電路37、D/A轉(zhuǎn)換器、電流變換、隔離輸出驅(qū)動及接口電路(接記錄儀)38、顯示及報警板輸出接口電路39、晶振電路40、共用復(fù)位電路41、第二單片微機(jī)(玻璃電極清洗)42、時間設(shè)定撥碼開關(guān)電路43、電極清洗雙電機(jī)位置行程霍爾單極磁敏開關(guān)接口電路44、內(nèi)部指示燈電路45、外部操作接口電路46、多路驅(qū)動電路47、電極工作狀態(tài)指示燈接口電路48、可逆電機(jī)及泵開關(guān)接口電路(接多路固態(tài)繼電器)49、晶振電路50、交流220V輸入51、濾波器52、主機(jī)隔離變壓器53、整流穩(wěn)壓輸出電源電路54、顯示用電源電路55、pH變送隔離變壓器56、整流穩(wěn)壓輸出電源電路57、記錄儀隔離變壓器58、整流穩(wěn)壓輸出電源電路59共同電氣連接構(gòu)成；顯示及報警板電路由顯示及報警板輸入接口電路60、信號整型、電源濾波電路61、串行顯示驅(qū)動電路62、數(shù)碼管/指示燈63、報警接口電路64共同電氣連接構(gòu)成；其相互位置及連接關(guān)系為顯示及報警板、主機(jī)板均固定在機(jī)殼內(nèi)，其中面板上的pH及內(nèi)部參數(shù)顯示屏1、pH調(diào)零燈2、溫度燈3、pH值燈4、pH偏低指示燈5、pH正常指示燈6、pH偏高指示燈7、pH報警指示燈8固化在顯示及報警板上，它們分別通過顯示板上的顯示、報警、信號線分別與電路板上的相應(yīng)電路相應(yīng)點相連接；面板上的電極清洗機(jī)構(gòu)報警指示燈14、A電極工作指示燈15、A電極待命指示燈16、A電極等待指示燈17、A電極酸洗指示燈18、B電極工作指示燈19、B電極待命指示燈20、B電極等待指示燈21、B電極酸洗指示燈22通過顯示信號電纜線與主機(jī)板上相應(yīng)電路相應(yīng)點相連接；面板上功能值切換開關(guān)9、功能值增按鈕10、功能值減按鈕11、電極全升開關(guān)23、電極全降開關(guān)24、A/B電極選擇開關(guān)25通過各自信號電纜線與主機(jī)板相應(yīng)電路相應(yīng)點相連接；對主機(jī)板電路來講，如接銻電極，則需改中和測量電極連接復(fù)合電極輸入接口電路33的A路；交流220V輸入51通過電源線與濾波器52相電氣連接，濾波器52分別通過電源濾波信號線分別與主機(jī)隔離變壓器53、整流穩(wěn)壓輸出電源電路54、顯示用電源電路55、pH變送隔離變壓器56、整流穩(wěn)壓輸出電源電路57、記錄儀隔離變壓器58、整流穩(wěn)壓輸出電源電路59相電氣連接；整流穩(wěn)壓輸出電源電路54提供主機(jī)板核心用的數(shù)字及模擬電源，顯示用電源電路55與整流穩(wěn)壓輸出電源電路54相連接并提供顯示及報警板用的數(shù)字電源；整流穩(wěn)壓輸出電源電路57通過電源輸出線分別與精密穩(wěn)壓電源電路32、pH變送電路34、隔離電路35相電氣連接，整流穩(wěn)壓輸出電源電路59通過電源輸出線與D/A轉(zhuǎn)換器、電流變換、隔離輸出驅(qū)動及接口電路(接記錄儀)38電氣相連接；第一單片微機(jī)(主機(jī))26通過內(nèi)部數(shù)據(jù)、地址、控制總線分別與開關(guān)量輸入電路27、A/D轉(zhuǎn)換器電路30、D/A轉(zhuǎn)換器、電流變換、隔離輸出驅(qū)動及接口電路(接記錄儀)38相電氣連接；第一單片微機(jī)(主機(jī))26分別通過顯示信號線、晶振信號線分別與顯示及報警板輸出接口電路39、晶振電路40相電氣連接；開關(guān)量輸入電路27分別通過內(nèi)部操作信號線、外部操作信號線、電極工作狀態(tài)信號線分別與內(nèi)部操作電路28、外部操作電路29、電極工作狀態(tài)指示燈接口電路48相電氣連接；精密穩(wěn)電源電路37通過電源線分別與A/D轉(zhuǎn)換器電路30、D/A轉(zhuǎn)換器、電流變換、隔離輸出驅(qū)動及接口電路(接記錄儀)38電氣相連接；信號限幅保護(hù)、多路開關(guān)、信號放大及采樣保持器31通過模擬信號線分別與A/D轉(zhuǎn)換器電路30、隔離電路35、溫度變送電路36相電氣連接；pH變送電路34分別通過電源線、電極輸入線、模擬信號線分別與精密穩(wěn)壓電源電路32、復(fù)合電極輸入接口電路33、隔離電路35相電氣連接；復(fù)合電極輸入接口電路33通過電極輸入線與溫度變送電路36相電氣連接；共用復(fù)位電路41通過復(fù)位信號線分別與第一單片微機(jī)(主機(jī))26、開關(guān)量輸入電路27、第二單片微機(jī)(玻璃電極清洗)42相電氣連接；第二單片微機(jī)(玻璃電極清洗)42分別通過時間設(shè)定信號線、電機(jī)位置行程霍爾單極磁敏開關(guān)信號線、內(nèi)部指示燈信號線、外部操作信號線、多路驅(qū)動信號線、晶振信號線分別與時間設(shè)定撥碼開關(guān)電路43、電極清洗雙電機(jī)位置行程霍爾單極磁敏開關(guān)接口電路44、內(nèi)部指示燈電路45、外部操作接口電路46、多路驅(qū)動電路47、晶振電路50相電氣連接；多路驅(qū)動電路47分別通過電極工作狀態(tài)信號線、可逆電機(jī)及泵開關(guān)信號線分別與電極工作狀態(tài)指示燈接口電路48、可逆電機(jī)及泵開關(guān)接口電路(接多路固態(tài)繼電器)49相電氣連接；對顯示及報警板電路來講，顯示及報警板輸入接口電路60分別通過短電纜線、顯示信號線、電源線分別與顯示及報警板輸出接口電路39、信號整型、電源濾波電路61相電氣連接；串行顯示驅(qū)動電路62分別通過顯示信號線、數(shù)碼管/指示燈信號線、報警信號線分別與信號整型、電源濾波電路61、數(shù)碼管/指示燈63、報警接口電路64相電氣連接。
本實用新型的電路構(gòu)成如下主機(jī)板電路原理圖如圖4～圖9所示，其中，第一單片微機(jī)(主機(jī))26由集成電路U1、U3、U5、U6、U8A、電阻及排阻R4、R5、濾波電容C3～C12共同電氣連接構(gòu)成；開關(guān)量輸入電路27由集成電路U4、排阻R1～R3共同電氣連接構(gòu)成；內(nèi)部操作電路28由撥碼開關(guān)SW1、按鈕S1～S4共同電氣連接構(gòu)成；外部操作電路29由連接器J1構(gòu)成，它與面板上功能切換開關(guān)9、功能值增加開關(guān)10、功能值減少開關(guān)11相連接；A/D轉(zhuǎn)換器電路30由集成電路U12、電阻及可調(diào)電阻R7～R10、濾波電容C13～C16、C18、C19共同電氣連接構(gòu)成；信號限幅保護(hù)、多路開關(guān)、信號放大及采樣保持器31由集成電路U9、U10、U11A、U13、電阻及可調(diào)電阻R6、R11～R13、電容C17、連接器J4共同電氣連接構(gòu)成，備用連接器J4暫時把J4-10與J4-9、J4-8、J4-7、J4-6連接在一起；精密穩(wěn)電源電路32由放大器U38、電阻R50、R51、R63、R64、電容C63、C64共同連接構(gòu)成A路精密穩(wěn)壓電源，由放大器U36、電阻R46～R49、電容C49、C50共同連接構(gòu)成B路精密穩(wěn)壓電源；復(fù)合電極輸入接口電路33由連接器J14、J15共同連接構(gòu)成A路，由連接器J12、J13共同連接構(gòu)成B路，它們并與A、B兩復(fù)合玻璃電極相連接；pH變送電路34由放大器U44、U51A、電阻及可調(diào)電阻R67～R70、R61、R62、R96、R97、電容C67、C68、C75共同連接構(gòu)成A電極變送，由放大器U45、U54A、電阻及可調(diào)電阻R87～R90、R93、R94、R98、R99、電容C71、C72、C76共同連接構(gòu)成B電極變送；隔離電路35由放大器U51B、光電隔離器U46、電阻R60、R65、R66、R100、電容C62、C66共同連接構(gòu)成A電極變送隔離，由放大器U54B、光電隔離器U58、電阻R91、R92、R95、R101、電容C73、C74共同連接構(gòu)成B電極變送隔離；溫度變送電路36由放大器U48、電阻及可調(diào)電阻R71～R78、R102、電容C69共同連接構(gòu)成A溫度變送，由放大器U57、電阻及可調(diào)電阻R79～R86、R103、電容C70共同連接構(gòu)成B溫度變送；精密穩(wěn)壓電源電路37由放大器U11B、U24、電阻R23、R26、R27、電容C26、指示燈LP1共同電氣連接構(gòu)成；D/A轉(zhuǎn)換器、電流變換、隔離輸出驅(qū)動及接口電路(接記錄儀)38由集成電路U16、放大器U17、U18、光電隔離器U14、三極管Q1、電阻及可調(diào)電阻R14～R20、電容C20、C21、連接器J6共同電氣連接構(gòu)成電流隔離輸出；顯示及報警板輸出接口電路39由連接器J2構(gòu)成，它通過電纜線與顯示板上的顯示及報警板輸入接口電路60相連接；晶振電路40由晶體U7、電容C1、C2共同電氣連接構(gòu)成，它通過線號線與第一單片微機(jī)(主機(jī))26相連接；共用復(fù)位電路41由集成電路U2、按鈕RESET1共同電氣連接構(gòu)成；第二單片微機(jī)(玻璃電極清洗)42由集成電路U34、電阻及排阻R41～R44、濾波電容C43～C46共同電氣連接構(gòu)成；時間設(shè)定撥碼開關(guān)電路43由撥碼開關(guān)SW2構(gòu)成，它用于設(shè)置玻璃電極待命時間、噴酸時間、清洗等待時間；電極清洗雙電機(jī)位置行程霍爾單極磁敏開關(guān)接口電路44由連接器J9、排阻R37構(gòu)成，它連接到電極清洗機(jī)構(gòu)的A、B電極上下位置霍爾單極磁敏開關(guān)上；內(nèi)部指示燈電路45由電阻R45、指示燈LP5共同電氣連接構(gòu)成，指示燈LP5亮代表A電極工作；外部操作接口電路46由撥碼開關(guān)SW3構(gòu)成，其中，SW3-4連接到面板上A/B電極選擇開關(guān)25，用于A、B電極調(diào)試時兩電極之間切換，而SW3-1連接到面板上全升開關(guān)23、SW3-2連接到面板上全降開關(guān)24上，以控制電極位置，便于電極工作或調(diào)試；多路驅(qū)動電路47由集成電路U32、U33連接構(gòu)成；電極工作狀態(tài)指示燈接口電路48、可逆電機(jī)及泵開關(guān)接口電路(接多路固態(tài)繼電器)49由連接器J8構(gòu)成，其中，J8-1為共用電源端，J8-2～J8-9各端分別連接到面板上的A電極工作指示燈15、A電極待命指示燈16、A電極等待指示燈17、A電極酸洗指示燈18、B電極工作指示燈19、B電極待命指示燈20、B電極等待指示燈21、B電極酸洗指示燈22上，而J8-10～J8-14各端連接到外面的多路固態(tài)繼電器上，以控制兩路可逆電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及酸泵的開關(guān)，J8-15為B電極自動校零燈(沒有輸出)，另外，有一信號連到開關(guān)量輸入電路27上，以標(biāo)明A電極或B電極工作，J8-16端連接到面板上的電極報警指示燈14上；晶振電路50由晶體U35、電容C47、C48共同電氣連接構(gòu)成，它連到第二單片微機(jī)(玻璃電極清洗)42上；整流穩(wěn)壓輸出電源電路54由穩(wěn)壓集成電路U28～U30、二極管D5～D18、指示燈LP2～LP4、電阻及可調(diào)電阻R28～R36、電容C27～C41、隔離變壓器連接器J7、J16共同連接構(gòu)成，J7、J16接主機(jī)隔離變壓器53，本部分提供主機(jī)核心用數(shù)字電源及模擬電源，數(shù)字電源地及模擬電源地用人工干預(yù)連接起來，以消除共地干擾；顯示用電源電路55由穩(wěn)壓集成電路U31、電容C42共同連接構(gòu)成，它的輸入端接整流穩(wěn)壓輸出電源電路54，輸出端接顯示及報警板輸出接口電路39，目的是為了減少對主機(jī)用數(shù)字電源的干擾；整流穩(wěn)壓輸出電源電路57由穩(wěn)壓集成電路U40～U43、二極管D19～D26、電阻及可調(diào)電阻R52～R59、電容C51～C61、C65、隔離變壓器連接器J10、J11共同連接構(gòu)成，J10、J11接pH變送隔離變壓器56，本部分提供兩路獨立的隔離電源給A、B電極變送；整流穩(wěn)壓輸出電源電路59由穩(wěn)壓集成電路U21、U22、二極管D1～D4、電阻及可調(diào)電阻R21、R22、R24、R25、電容C22～C25、隔離變壓器連接器J5共同連接構(gòu)成，J5接記錄儀隔離變壓器58，輸出電源提供給D/A轉(zhuǎn)換器、電流變換、隔離輸出驅(qū)動及接口(接記錄儀)電路38。顯示及報警板電路原理圖如圖10所示，其中顯示及報警板輸入接口電路60由連接器J3構(gòu)成，它連接到主機(jī)板的顯示及報警板輸出接口電路39上；信號整型、電源濾波電路61由集成電路U66A、U66B、U66C、電容C77～C79共同連接構(gòu)成；串行顯示驅(qū)動電路62由集成電路U60～U65、三極管N1、二極管D27、電阻R117共同連接構(gòu)成，數(shù)碼管/指示燈63由數(shù)碼管L1～L5、指示燈L6～L12、電阻R104～R110、R112～R116共同連接構(gòu)成；報警接口電路64由集成電路U66D、光電隔離器U68、電阻R118、R119、R111、報警器B1、報警燈L13共同電氣連接構(gòu)成。
本實用新型的工作原理如下pH毫伏信號由測量電極直接測得，溫度毫伏信號由電極上附帶的鉑電阻X激瀝恒流產(chǎn)生，它們的毫伏信號經(jīng)電纜連接器接主機(jī)板上，經(jīng)各自的變送隔離電路連接到信號限幅保護(hù)、多路開關(guān)、信號放大及采樣保持器電路31，再接A/D轉(zhuǎn)換器電路30模擬轉(zhuǎn)數(shù)字輸入端，第一單片微機(jī)(主機(jī))26根據(jù)采樣信號及A/B電極的工作狀態(tài)和B電極的自校零信號，首先求出pH毫伏信號值及溫度值，然后由各自的pH數(shù)學(xué)模型來求pH值，并適時顯示在pH及內(nèi)部參數(shù)顯示屏1上，pH值的對應(yīng)的電流值經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器、電流變換、隔離輸出驅(qū)動電路及接口(接記錄儀)38接記錄儀，面板上的指示燈及報警器，即pH調(diào)零燈2、溫度燈3、pH值燈4、pH偏低指示燈5、pH正常指示燈6、pH偏高指示燈7、pH報警指示燈8由第一單片微機(jī)(主機(jī))26的串行口經(jīng)顯示及報警板輸出接口電路39連接到顯示及報警板上的顯示及報警板輸入接口電路60而動態(tài)刷新，以同步串行方式進(jìn)行，報警接口電路64外接報警器，實現(xiàn)聲光報警；當(dāng)pH值在定值附近0.2pH時，pH正常指示燈6亮；當(dāng)pH值偏差大于0.2pH又小于報警范圍時，pH偏低指示燈5或pH偏高指示燈7對應(yīng)亮；當(dāng)pH值偏差大于報警范圍時，pH報警指示燈8亮，同時報警器鳴叫，并相應(yīng)亮pH偏低指示燈5或pH偏高指示燈7；所有主機(jī)程序及固定參數(shù)都保存在第一單片微機(jī)(主機(jī))26的片內(nèi)EEPROM內(nèi)，運算變量暫存在第一單片微機(jī)(主機(jī))26內(nèi)的掉電保護(hù)RAM里；按壓功能值切換開關(guān)9，可切換到pH調(diào)零燈2、溫度燈3、pH值燈4，并依照指示燈的提示，按壓功能值增按鈕10、功能值減按鈕11可調(diào)整其對應(yīng)值，即軟調(diào)零。玻璃電極清洗機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)由第二單片微機(jī)(玻璃電極清洗)42經(jīng)多路驅(qū)動電路47、電極工作狀態(tài)指示燈接口電路48產(chǎn)生電極工作狀態(tài)指示燈動態(tài)刷新，并通知第一單片微機(jī)(主機(jī))26目前是A電極工作還是B電極工作，是否B電極自動校零；它也經(jīng)多路驅(qū)動電路47、可逆電機(jī)及泵開關(guān)接口電路(接多路固態(tài)繼電器)49接多路固態(tài)繼電器，多路固態(tài)繼電器經(jīng)220V交流電再連可逆電機(jī)及泵接點而完成；電極工作的工作情況是下位測量及待命、上位噴酸清洗及等待；它的位置狀態(tài)由電極清洗雙電機(jī)位置行程霍爾單極磁敏開關(guān)接口電路44檢測得到，霍爾單極磁敏開關(guān)安裝在機(jī)架上，鎳磁鋼隨電極一道移動，當(dāng)電極上移時，可使撥叉機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，并使噴酸頭對準(zhǔn)電極，同時覆蓋在伸縮孔上；當(dāng)電極下移時，隨電極一道移動的保護(hù)套壓在伸縮孔上的橡膠墊上面，使清洗室密封，以免漏酸，當(dāng)兩電極都在下位時，噴酸頭位于兩伸縮孔中間；玻璃電極清洗控制程序及固定參數(shù)都保存在第二單片微機(jī)(玻璃電極清洗)42的片內(nèi)EEPROM內(nèi)，運算變量暫存在第二單片微機(jī)(玻璃電極清洗)42的片內(nèi)RAM里，在玻璃電極調(diào)試階段，按下全降開關(guān)24，使A電極、B電極都處在下位，由A/B電極選擇開關(guān)25控制其是哪一路工作，同時在A/B路點亮工作燈與待命燈；當(dāng)糖廠停榨或機(jī)器停用時，按下工作全升開關(guān)23，使A電極、B電極都處在上位，便于保管；不按或全按全升開關(guān)23和全降開關(guān)24，清洗機(jī)構(gòu)都處在自動運行狀態(tài)。以糖廠的預(yù)灰中和為例，一般設(shè)定pH預(yù)灰中和定值在7.0左右，當(dāng)pH超定值偏差范圍(pH偏差報警范圍值可在監(jiān)控內(nèi)設(shè)定)時，pH報警指示燈8亮，同時報警器鳴叫，可人工通過關(guān)聲音報警開關(guān)以切斷其鳴叫。當(dāng)玻璃電極清洗機(jī)構(gòu)執(zhí)行超時時，電極報警指示燈14亮，如玻璃電極從上位掉下，機(jī)器能重復(fù)歸位。本系統(tǒng)測量電極優(yōu)化配置是雙玻璃電極；對單銻電極系統(tǒng)來說，僅需軟件修改pHA電極參數(shù)就行；同時，去掉面板上電極報警指示燈14、全升開關(guān)23、全降開關(guān)24、A/B電極選擇開關(guān)25、A電極工作指示燈15、A電極待命指示燈16、A電極等待指示燈17、A電極酸洗指示燈18、B電極工作指示燈19、B電極待命指示燈20、B電極等待指示燈21、B電極酸洗指示燈22；去掉電路結(jié)構(gòu)圖上的玻璃電極清洗部份，也就是第二單片微機(jī)(玻璃電極清洗)42、時間設(shè)定撥碼開關(guān)電路43、電極清洗雙電機(jī)位置行程霍爾單極磁敏開關(guān)接口電路44、內(nèi)部指示燈電路45、外部操作接口電路46、多路驅(qū)動電路47、電極工作狀態(tài)指示燈接口電路48、可逆電機(jī)及泵開關(guān)接口電路(接多路固態(tài)繼電器)49、晶振電路50，同時修改pH電極參數(shù)就行。
本實用新型與現(xiàn)有的同類產(chǎn)品比較有以下優(yōu)點和效果(1)本實用新型功能多，有pH變送模塊，可接玻璃電極或銻電極使用，有多路報警提示，可接記錄儀。另外，還有電極清洗控制模塊，以控制電極清洗機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)。玻璃電極清洗控制機(jī)構(gòu)也已進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，體積小，可靠性高，其中，霍爾單極磁敏開關(guān)可作到不怕油污、腐蝕，并有定位精度準(zhǔn)確等優(yōu)點。軟件功能更加強(qiáng)大，具有更高的智能化，其中pH采用雙玻璃電極結(jié)構(gòu)，并以A電極為主，在每個周期里，B電極都可在待命階段的中點開始校零，直到下一步工作階段為止，這樣可保證雙電極切換時的平穩(wěn)過渡，及測量值的唯一性，達(dá)到有保證的測量精度，此功能也可內(nèi)部禁止；(2)本實用新型工作可靠，全面采用抗干擾技術(shù)，基本了解決第一級放大器經(jīng)常燒壞的問題，由于所有模塊之間全部電隔離，并采用了第四代斬波穩(wěn)零放大器ICL7650S加保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)作第一級放大器，有效解決銻電極清洗電機(jī)220V交流干擾及銻電極性能變差時會出現(xiàn)不穩(wěn)定的問題，對玻璃電極高達(dá)1000兆歐的輸入阻抗及現(xiàn)場干擾問題也作了很好的解決。全部采用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，去掉許多參數(shù)設(shè)定電位器，其參數(shù)設(shè)定改由按鈕來調(diào)整，并保留在掉電保護(hù)RAM里；采用容錯技術(shù)，故障只出現(xiàn)在本模塊內(nèi)，其它無故障部分照常工作，測量電極部分各路獨立，并加有保護(hù)電路，某幾路的故障不會影響到其它路；(3)本實用新型操作方便，內(nèi)部監(jiān)控由技術(shù)人員完成，外部操作由工人作定期調(diào)整即可，操作工人根據(jù)工藝條件、報警信號及記錄曲線，及時調(diào)整pH中和定值即可，有資料表明pH值控制不好，會引起1％～2％的糖份損失；(4)本檢測報警儀采用pH數(shù)學(xué)模型來求pH值，精度高。系統(tǒng)測量精度提高到12位，由于采用最新的放大器及相應(yīng)電路，系統(tǒng)輸入/輸出不易被干擾破壞，其中的光電隔離電路有保證達(dá)到12位精度；(5)本檢測報警儀智能化程度高，內(nèi)部參數(shù)都有默認(rèn)值，它由技術(shù)人員在內(nèi)部監(jiān)控里調(diào)整即可，有多項報警功能，便于幫助判斷故障的原因及所在的位置；(6)本實用新型單板設(shè)計，內(nèi)部連線少，維護(hù)方便，造價低。采用大機(jī)箱，整機(jī)散熱條件好，機(jī)箱全密封，可免除灰塵、濕氣侵入。面板采用高亮大數(shù)碼管、指示燈及輕融型按鈕，外形美觀，操作方便；(7)本實用新型具有防死機(jī)功能，程序中凡是有循環(huán)并可能引起死機(jī)的地方，內(nèi)部加計數(shù)器，超范圍自動跳出。本檢測報警儀設(shè)計余量較大，可在220V±20％范圍內(nèi)正常工作，即使有很少的失壓狀態(tài)，都可通過復(fù)位芯片檢測出來(電壓小于4.75V)，保證能正常工作；下面對說明書附圖進(jìn)一步說明如下圖1為本檢測報警儀的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為主機(jī)板電路方框圖；圖3為顯示及報警板電路結(jié)構(gòu)方框圖；圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9均為主機(jī)板原理圖；圖10為顯示及報警板電路原理圖；各電路原理圖中，凡是標(biāo)號相同者均應(yīng)相連接在一起；圖11、圖12、圖13均為第一單片微機(jī)(主機(jī))26程序流程方框圖，其中圖11為主程序流程方框圖，圖12為監(jiān)控處理子程序流程方框圖，圖13為0.1秒中斷處理子程序方框圖，圖14為玻璃電極清洗控制機(jī)構(gòu)主程序及監(jiān)控處理子程序方框圖。
本實用新型的實施方式可為如下(1)用通常一般方法加工機(jī)殼及顯示面板，發(fā)明人曾按圖1所示，設(shè)計加工出樣機(jī)的機(jī)殼及顯示面板，其機(jī)殼尺寸可為360×158×395mm，然后，在機(jī)殼內(nèi)安裝顯示及報警電路板、主機(jī)板、隔離變壓器、pHA電極輸入接口、pHB電極輸入接口、記錄儀輸出接口、顯示及報警板與主機(jī)板連接電纜、電源輸入插座等，注意，所有中大功率部件全部由引線引出，并以絕緣材料隔離安裝在散熱片上，再固定在機(jī)殼后部；為了保證儀器的可靠性，整機(jī)調(diào)試完畢后，人工在電路板雙面涂絕緣漆，等于封板；(2)按圖10所示電路原理圖，其中所有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號相同者，計算機(jī)會自動連在一起，由計算機(jī)自動布線制造顯示及報警電路板，其中，U60～U65可選74XX164系列，U66可選74XX08系列，L1～L5可選FC8-011-11系列數(shù)碼管，N1、N2三極管可選TIP142系列，光電隔離器U68可選TLP521系系列。按圖4～圖9所示電路原理圖，由計算機(jī)自動布線制造主機(jī)板，其中U3可選89C55,U6可選74LS373,U5可選DS1225,U1可選74LS139,U4可選82C55,U2可選MAX708,U10可選74HCT4051系列，U8可選74XX04系列，U11、U17、U36、U38、U51、U54可選OP-200或TLE2022系列，U13可選LF198系列，U12可選AD574A系列，U9可選TL7726系列，U16可選DAC1230或DAC0832系列，U18、U48、U57可選OP-400或TLE2024系列，U24可選TLE2064系列，三極管Q1可選50毫安25伏NPN系列，U22、U29、U30、U42、U43可選LM317或LM350系列，U21、U28、U40、U41可選LM337系列，U34可選89C52系列；光電隔離器U14、U46、U58可選TLP521-2系列，U31可選7805T系列，U32、U33可選74HCT244系列，U44、U45可選ICL7650或ICL7652系列。發(fā)明人已按上述的實施方式制出樣機(jī)，其技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)如下(1)輸入電壓AC220V±20％,50Hz；(2)額定功率50W(主機(jī))；(3)pH檢測顯示2---14(最小分辨率0.01)；(4)液體溫度0---100℃(可顯示0---127℃)；(5)A/B電極切換誤差小于0.1pH；(6)pH玻璃電極在線檢測精度≤0.1pH(大范圍內(nèi))；(7)pH銻電極在線檢測精度≤0.2pH(大范圍內(nèi))；(12)檢測滯后時間≤10秒。
實施使用本檢測報警儀時，先接交流220V電壓、測量電極(銻或玻璃電極)，也可選接記錄儀。其操作使用步驟為(1)開啟電源；(2)調(diào)內(nèi)部監(jiān)控參數(shù)；(3)恢復(fù)正常功能，以后，操作工人可根據(jù)工藝條件、報警信號及記錄曲線，及時調(diào)整pH中和定值及報警范圍即可，并定期作軟件pH調(diào)零校準(zhǔn)，注意，第一次使用時，先把撥碼開關(guān)置到監(jiān)控，撥碼到原定標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)位，以讓第一單片微機(jī)(主機(jī))26把原定標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)送到掉電保護(hù)RAM里；然后撥回碼到用戶參數(shù)調(diào)整位才可精密調(diào)整內(nèi)部參數(shù)，按壓代碼按鈕S4到pHA電極參數(shù)位，按壓代碼值按鈕增S3、代碼值按鈕快S1、代碼值按鈕減S2以調(diào)整pHA電極參數(shù)，其代碼、代碼值顯示在pH及內(nèi)部參數(shù)顯示屏1內(nèi)，代碼在最后一位，前4位為代碼值，同理，可調(diào)pHB電極參數(shù)、溫度A修正值、溫度B修正值、pH偏差報警范圍值、pHA軟件校零值、pHB軟件校零值，并可觀看pH毫伏值，溫度值；注意8路撥碼開關(guān)SW1已有下列功能①正常/監(jiān)控；②記憶參數(shù)/原定標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)；③人工校零/自動校零；④0～10mA/4～20mA；⑤調(diào)零有效/調(diào)零無效；⑥單銻電極/雙玻璃電極，這些功能可供選擇；pH1變送電路采用6倍放大。具體調(diào)整是pHA以可調(diào)電阻R96調(diào)零，以可調(diào)電阻R68調(diào)幅，pHB以可調(diào)電阻R98調(diào)零，以可調(diào)電阻R89調(diào)幅；溫度A以可調(diào)電阻R76調(diào)幅，溫度B以可調(diào)電阻R81調(diào)幅。注意，pH變送、溫度變送硬件調(diào)整時，最好在原定標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)下進(jìn)行，這樣，可在主機(jī)幫助下直接觀察pH毫伏、pH值、溫度值。pH值調(diào)整需要標(biāo)準(zhǔn)緩沖液，溫度值調(diào)整需要溫度計。撥碼開關(guān)置到正常位，恢復(fù)正常功能，到此，整機(jī)調(diào)校完畢；外部操作由工人作定期的、適當(dāng)?shù)恼{(diào)整即可。
權(quán)利要求1.一種帶酸洗控制的雙玻璃電極智能酸堿度在線檢測報警儀，其特征在于它由機(jī)殼、面板、主機(jī)板、顯示及報警板共同連接構(gòu)成，面板具有pH及內(nèi)部參數(shù)顯示屏(1)、pH調(diào)零燈(2)、溫度燈(3)、pH值燈(4)、pH偏低指示燈(5)、pH正常指示燈(6)、pH偏高指示燈(7)、pH報警指示燈(8)、功能值切換開關(guān)(9)、功能值增按鈕(10)、功能值減按鈕(11)、復(fù)位按鈕(12)、電源開關(guān)(13)、電極清洗機(jī)構(gòu)報警指示燈(14)、A電極工作指示燈(15)、A電極待命指示燈(16)、A電極等待指示燈(17)、A電極酸洗指示燈(18)、B電極工作指示燈(19)、B電極待命指示燈(20)、B電極等待指示燈(21)、B電極酸洗指示燈(22)、電極全升開關(guān)(23)、電極全降開關(guān)(24)、A/B電極選擇開關(guān)(25)；其電路由主機(jī)板電路、顯示及報警板電路板共同構(gòu)成，主機(jī)板可直接與玻璃電極或銻電極連接使用；主機(jī)板電路由第一單片微機(jī)(26)、開關(guān)量輸入電路(27)、內(nèi)部操作電路(28)、外部操作電路(29)、A/D轉(zhuǎn)換器電路(30)、信號限幅保護(hù)、多路開關(guān)、信號放大及采樣保持器電路(31)、精密穩(wěn)壓電源電路(32)、復(fù)合電極輸入接口電路(33)、pH變送電路(34)、隔離電路(35)、溫度變送電路(36)、精密穩(wěn)壓電源電路(37)、D/A轉(zhuǎn)換器、電流變換、隔離輸出驅(qū)動及接口電路(接記錄儀)(38)、顯示及報警板輸出接口電路(39)、晶振電路(40)、共用復(fù)位電路(41)、第二單片微機(jī)(42)、時間設(shè)定撥碼開關(guān)電路(43)、電極清洗雙電機(jī)位置行程霍爾單極磁敏開關(guān)接口電路(44)、內(nèi)部指示燈電路(45)、外部操作接口電路(46)、多路驅(qū)動電路47、電極工作狀態(tài)指示燈接口電路48、可逆電機(jī)及泵開關(guān)接口電路(49)、晶振電路(50)、交流220V輸入(51)、濾波器(52)、主機(jī)隔離變壓器(53)、整流穩(wěn)壓輸出電源電路(54)、顯示用電源電路(55)、pH變送隔離變壓器(56)、整流穩(wěn)壓輸出電源電路(57)、記錄儀隔離變壓器(58)、整流穩(wěn)壓輸出電源電路(59)共同電氣連接構(gòu)成；顯示及報警板電路由顯示及報警板輸入接口電路(60)、信號整型、電源濾波電路(61)、串行顯示驅(qū)動電路(62)、數(shù)碼管/指示燈(63)、報警接口電路(64)共同電氣連接構(gòu)成；其相互位置及連接關(guān)系為顯示及報警板、主機(jī)板均固定在機(jī)殼內(nèi)，其中面板上的pH及內(nèi)部參數(shù)顯示屏(1)、pH調(diào)零燈(2)、溫度燈(3)、pH值燈(4)、pH偏低指示燈(5)、pH正常指示燈(6)、pH偏高指示燈(7)、pH報警指示燈(8)固化在顯示及報警板上，它們分別通過顯示及報警板上的顯示、報警、信號線分別與電路板上的相應(yīng)電路相應(yīng)點相連接；面板上的電極清洗機(jī)構(gòu)報警指示燈(14)、A電極工作指示燈(15)、A電極待命指示燈(16)、A電極等待指示燈(17)、A電極酸洗指示燈(18)、B電極工作指示燈(19)、B電極待命指示燈(20)、B電極等待指示燈(21)、B電極酸洗指示燈(22)通過顯示信號電纜線與主機(jī)板上相應(yīng)電路相應(yīng)點相連接；面板上功能值切換開關(guān)(9)、功能值增按鈕(10)、功能值減按鈕(11)、電極全升開關(guān)(23)、電極全降開關(guān)(24)、A/B電極選擇開關(guān)(25)通過各自信號電纜線與主機(jī)板相應(yīng)電路相應(yīng)點相連接；對主機(jī)板電路來講，如接銻電極，則需改中和測量電極連接復(fù)合電極輸入接口電路(33)的A路；交流220V輸入(51)通過電源線與濾波器(52)相電氣連接，濾波器(52)分別通過電源濾波信號線分別與主機(jī)隔離變壓器(53)、整流穩(wěn)壓輸出電源電路(54)、顯示用電源電路(55)、pH變送隔離變壓器(56)、整流穩(wěn)壓輸出電源電路(57)、記錄儀隔離變壓器(58)、整流穩(wěn)壓輸出電源電路(59)相電氣連接；整流穩(wěn)壓輸出電源電路(54)提供主機(jī)板核心用的數(shù)字及模擬電源，顯示用電源電路(55)與整流穩(wěn)壓輸出電源電路(54)相連接并提供顯示及報警板用的數(shù)字電源；整流穩(wěn)壓輸出電源電路(57)通過電源輸出線分別與精密穩(wěn)壓電源電路(32)、pH變送電路(34)、隔離電路(35)相電氣連接，整流穩(wěn)壓輸出電源電路(59)通過電源輸出線與D/A轉(zhuǎn)換器、電流變換、隔離輸出驅(qū)動及接口電路(38)相電氣連接；第一單片微機(jī)(主機(jī))(26)通過內(nèi)部數(shù)據(jù)、地址、控制總線分別與開關(guān)量輸入電路(27)、A/D轉(zhuǎn)換器電路(30)、D/A轉(zhuǎn)換器、電流變換、隔離輸出驅(qū)動及接口電路(38)相電氣連接；第一單片微機(jī)(26)分別通過顯示信號線、晶振信號線分別與顯示及報警板輸出接口電路(39)、晶振電路(40)相電氣連接；開關(guān)量輸入電路(27)分別通過內(nèi)部操作信號線、外部操作信號線、電極工作狀態(tài)信號線分別與內(nèi)部操作電路(28)、外部操作電路(29)、電極工作狀態(tài)指示燈接口電路(48)相電氣連接；精密穩(wěn)電源電路(37)通過電源線分別與A/D轉(zhuǎn)換器電路(30)、D/A轉(zhuǎn)換器、電流變換、隔離輸出驅(qū)動及接口電路(38)相電氣連接；信號限幅保護(hù)、多路開關(guān)、信號放大及采樣保持器(31)通過模擬信號線分別與A/D轉(zhuǎn)換器電路(30)、隔離電路(35)、溫度變送電路(36)相電氣連接；pH變送電路(34)分別通過電源線、電極輸入線、模擬信號線分別與精密穩(wěn)壓電源電路(32)、復(fù)合電極輸入接口電路(33)、隔離電路(35)相電氣連接復(fù)合電極輸入接口電路(33)通過電極輸入線與溫度變送電路(36)相電氣連接；共用復(fù)位電路(41)通過復(fù)位信號線分別與第一單片微機(jī)(主機(jī))(26)、開關(guān)量輸入電路(27)、第二單片微機(jī)(42)相電氣連接；第二單片微機(jī)(42)分別通過時間設(shè)定信號線、電機(jī)位置行程霍爾單極磁敏開關(guān)信號線、內(nèi)部指示燈信號線、外部操作信號線、多路驅(qū)動信號線、晶振信號線分別與時間設(shè)定撥碼開關(guān)電路(43)、電極清洗雙電機(jī)位置行程霍爾單極磁敏開關(guān)接口電路(44)、內(nèi)部指示燈電路(45)、外部操作接口電路(46)、多路驅(qū)動電路(47)、晶振電路(50)相電氣連接；多路驅(qū)動電路(47)分別通過電極工作狀態(tài)信號線、可逆電機(jī)及泵開關(guān)信號線分別與電極工作狀態(tài)指示燈接口電路(48)、可逆電機(jī)及泵開關(guān)接口電路(49)相電氣連接；對顯示及報警板電路來講，顯示及報警板輸入接口電路(60)分別通過短電纜線、顯示信號線、電源線分別與顯示及報警板輸出接口電路(39)、信號整型、電源濾波電路(61)相電氣連接；串行顯示驅(qū)動電路(62)分別通過顯示信號線、數(shù)碼管/指示燈信號線、報警信號線分別與信號整型、電源濾波電路(61)、數(shù)碼管/指示燈(63)、報警接口電路(64)相電氣連接。
專利摘要本實用新型是帶酸洗控制的雙玻璃電極智能酸堿度在線檢測報警儀,它由機(jī)殼、面板、主機(jī)板、顯示及報警板連接構(gòu)成,面板裝有顯示屏及多個指示燈、開關(guān)、按鈕并分別與電路板上相應(yīng)電路相應(yīng)點連接；電路由主機(jī)板電路、顯示及報警板電路共同構(gòu)成,主機(jī)板可直接與玻璃電板或銻電極連接使用,主機(jī)板電路和顯示及報警板電路的各電路均通過各自信號線相互連接構(gòu)成。本實用新型功能多、檢測精度高、工作可靠、操作方便、智能化程度高、維護(hù)方便、造價低。
文檔編號G01N27/36GK2453441SQ0024046
公開日2001年10月10日 申請日期2000年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月12日
發(fā)明者黃揚明 申請人:華南理工大學(xué)