專利名稱:單片機(jī)直顯含量比色計(jì)的制作方法
本實(shí)用新型是一種改進(jìn)的光電比色計(jì)，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(yàn)，環(huán)境保護(hù)等方面對(duì)物質(zhì)的定性、定量分析。
目前使用的光電比色計(jì)如581－G型光電比色計(jì)，測(cè)定lg(入射光／透過(guò)光)值在0.1～0.8范圍內(nèi)的數(shù)值準(zhǔn)確，而對(duì)測(cè)定數(shù)值在2.00左右時(shí)，就產(chǎn)生了很大誤差，這是因?yàn)槲怆姵刈鳈z光元件，其光電轉(zhuǎn)換的線性區(qū)僅有一定范圍，如被測(cè)溶液濃度較大時(shí)，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(cè)定準(zhǔn)確度。并且在測(cè)定時(shí)須將入射光讀數(shù)準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)到一個(gè)固定數(shù)值上，這種調(diào)節(jié)手續(xù)較繁，再有分析測(cè)定物質(zhì)中的某一元素含量，首先按照確定的化學(xué)工藝，將此物質(zhì)配制成溶液，測(cè)定溶液相對(duì)濃度，還要有一張預(yù)先繪制的相對(duì)濃度對(duì)應(yīng)于該元素百分含量的坐標(biāo)圖表，查表對(duì)換才得到該元素的百分含量。預(yù)先繪制坐標(biāo)圖表時(shí)必須用已知該元素含量的這種物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)樣品多個(gè)，按照確定的化學(xué)工藝配制多個(gè)溶液，分別測(cè)定每一個(gè)溶液的相對(duì)濃度，將相對(duì)濃度值與該元素已知的百分含量值分別標(biāo)定在兩個(gè)相互垂直的坐標(biāo)軸上，確定坐標(biāo)點(diǎn)，用多個(gè)溶液則可作出多個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，連接這些點(diǎn)，即得到坐標(biāo)圖表，為此手續(xù)繁復(fù)。在讀數(shù)方式上采用指針或光標(biāo)，容易產(chǎn)生視差，四位數(shù)字對(duì)表示入射光的數(shù)值來(lái)說(shuō)仍感不足，因而存在著需要改進(jìn)的四項(xiàng)技術(shù)問(wèn)題。
1、取消繪制坐標(biāo)圖表，不再查表對(duì)換。
2、被測(cè)溶液濃度大，lg(入射光／透過(guò)光)值達(dá)2左右時(shí)，解決非線性誤差和使入射光讀數(shù)增大的問(wèn)題。
3、入射光準(zhǔn)確調(diào)節(jié)到固定值，改進(jìn)為僅需調(diào)節(jié)在一個(gè)很寬的范圍。
4、改進(jìn)用五位數(shù)字顯示。
本實(shí)用新型的目的是提供一種能克服上述現(xiàn)有光電比色計(jì)的弱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)使用簡(jiǎn)單方便，準(zhǔn)確快速，測(cè)定范圍寬，直接顯示被測(cè)元素的百分含量的光電轉(zhuǎn)換，微機(jī)自動(dòng)計(jì)算與顯示的電路及其組合結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型于下附圖1是單片機(jī)直顯含量比色計(jì)的原理結(jié)構(gòu)方框圖。
附圖2是單片機(jī)直顯含量比色計(jì)的電路結(jié)構(gòu)圖。
附圖3是單片機(jī)直顯含量比色計(jì)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(kāi)關(guān)、加減鍵；(3)比色皿座； (8)計(jì)算機(jī)；(4)硒光電池； (9)擴(kuò)展片；(5)運(yùn)算放大器； (10)顯示器。
附圖3中(2)濾色玻片； (3)比色皿座；(7)開(kāi)關(guān)、加、減鍵； (10)顯示器；(11)電位器； (12)外殼。
本實(shí)用新型的內(nèi)容結(jié)合附圖1、2說(shuō)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(xué)部分和由運(yùn)算放大器(5)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ開(kāi)關(guān)和加減鍵(7)，單片計(jì)算機(jī)(8)，2個(gè)擴(kuò)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(cè)溶液，比色皿座可前后移動(dòng)，向后移至最近端時(shí)由電光源燈(1)的光透過(guò)濾色玻片(2)穿透蒸餾水皿，比色皿座向前移動(dòng)到最遠(yuǎn)端時(shí)，則光源透過(guò)濾色玻片(2)穿透被測(cè)溶液，穿透比色皿后的光照在硒光電池上則產(chǎn)生電信號(hào)，電信號(hào)大小取決于皿中被測(cè)溶液濃度大小，此信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器(5)放大，再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送給微機(jī)(8)處理，處理后的數(shù)據(jù)輸出通過(guò)擴(kuò)展片(9)驅(qū)動(dòng)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(kāi)關(guān)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及加鍵、減鍵(7)給計(jì)算機(jī)提供開(kāi)關(guān)量，指揮計(jì)算機(jī)完成多種功能。運(yùn)算放大器(5)用ICL7650BCPD或相同功能的斬玻穩(wěn)零集成運(yùn)算放大器，其零點(diǎn)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(jì)算機(jī)鎖存，以后讀取光通量時(shí)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)扣去此漂移量，實(shí)現(xiàn)本比色計(jì)不用調(diào)零，為了使入射光的讀數(shù)大，運(yùn)算放大器將信號(hào)放大，使輸入計(jì)算機(jī)的信息大，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)用ICL7135，其轉(zhuǎn)換數(shù)字可達(dá)19999，提高比色計(jì)的精度，用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸送計(jì)算機(jī)(8)，計(jì)算機(jī)(8)用單片微型計(jì)算機(jī)類型D8749HD，體積小RAM為128B，EPROM型ROM 2KB足夠使用，由于計(jì)算機(jī)可以鎖存入射光的讀數(shù)，再測(cè)得透射光讀數(shù)后，可用鎖存值參與計(jì)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(gè)多圈電位器，使輸入信號(hào)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(jì)算機(jī)的輸出通過(guò)兩片擴(kuò)展片(9)以驅(qū)動(dòng)顯示器(10)，擴(kuò)展片(9)用D8243HC與單片機(jī)(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(jì)算機(jī)，其軟件采用MCS－48匯編語(yǔ)言編寫，樣機(jī)指令976句，指令占據(jù)ROM為1436單元。
本實(shí)用新型內(nèi)裝有單片微型計(jì)算機(jī)(8)補(bǔ)償了檢光元件的非線性和具有自動(dòng)處理數(shù)據(jù)功能，可減少測(cè)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(cè)元素的百分含量值，不需查坐標(biāo)圖表，測(cè)定速度快，測(cè)定范圍寬、測(cè)定低、高濃度溶液lg(入射光／透過(guò)光)值范圍可達(dá)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(kuò)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(jì)分析測(cè)定誤差為±0.1％，測(cè)定時(shí)間包括化學(xué)工藝配制溶液在內(nèi)總時(shí)間為12分鐘。
本比色計(jì)重量輕，小于3千克，比原有最輕的比色計(jì)主件減輕了4千克以上。
本實(shí)用新型按附圖2給出的電路結(jié)構(gòu)實(shí)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(xué)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(kāi)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(kāi)關(guān)用小型，最大電流0.4安。
單片機(jī)直顯含量比色計(jì)分析測(cè)定硅錳合金中的硅含量與國(guó)家標(biāo)樣硅含量對(duì)照表
單片機(jī)直顯含量比色計(jì)分析硅錳合金中的硅元素含量與國(guó)家標(biāo)樣含 硅 量 〈％〉 對(duì) 照 表
權(quán)利要求
1.單片機(jī)直顯含量比色計(jì)，是一種改進(jìn)的光電比色計(jì)，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(cè)等方面對(duì)物質(zhì)元素作定性、定量分析的一種檢測(cè)儀器，由光學(xué)部份和電子線路部份組成，其特征是這些電子元件由運(yùn)算放大器(5)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)，計(jì)算機(jī)(8)，擴(kuò)展片(9)，顯示器(10)和三個(gè)開(kāi)關(guān)兩個(gè)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(jì)，其特征是運(yùn)算放大器(5)用4CL765OBCPD或相同功能的斬波穩(wěn)零集成運(yùn)算放大器構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的比色計(jì)，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(jì)，其特征是計(jì)算機(jī)(8)由單片微型計(jì)算機(jī)D8749HD組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的比色計(jì)，其特征是擴(kuò)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(jì)，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(jī)直顯含量比色計(jì)，廣泛適用于化工、冶金、醫(yī)藥、印染、土壤化驗(yàn)、科研、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面對(duì)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(jì)，安設(shè)有光電轉(zhuǎn)換元件，微機(jī)自動(dòng)計(jì)算，直接顯示百分含量等裝置，測(cè)定范圍寬，特別適用于測(cè)定高濃度溶液如含硅量10％～25％時(shí)，測(cè)定誤差為±0.1％，既快速又準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)便、不需查坐標(biāo)圖表，體積小，重量輕，小于3千克。
文檔編號(hào)G01J3/46GK87208911SQ87208911
公開(kāi)日1988年3月2日 申請(qǐng)日期1987年6月4日
發(fā)明者馮異才, 劉立泰, 嚴(yán)功毅, 封信彬 申請(qǐng)人:遵義鐵合金廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan