專利名稱：冷光源三元素分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所屬領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及的是一種金屬元素分析儀，特別是用冷光源作分析儀器光源的金屬元素分析儀，屬于光電及分析儀器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各行各業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求普遍提高，各大、小鋼鐵和鑄造企業(yè)，對(duì)鋼鐵等金屬材料中的各種元素的含量要求越來(lái)越精確。為了能測(cè)試鋼鐵里的主要元素如錳、磷、硅的含量，各分析儀器廠生產(chǎn)了一種利用光電比色原理設(shè)計(jì)的三元素分析儀。大家知道，光電比色儀的基本構(gòu)造是包括光發(fā)生裝置、盛裝被測(cè)溶液的比色杯、光電轉(zhuǎn)換器，光發(fā)生裝置產(chǎn)生的光透過比色杯及其中的被測(cè)溶液，照射到光敏元件上時(shí)，光電接收器將光信號(hào)變成電信號(hào)輸出，根據(jù)輸出值的大小計(jì)算出被測(cè)溶液的濃度。多年來(lái)，各企業(yè)生產(chǎn)的三元素分析儀都有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，即用普通燈泡的光源作分析儀器的光源，這種光源既不穩(wěn)定，又容易老化，而且電流大，溫度高；光電管也容易老化和破損。長(zhǎng)時(shí)間使用后，燈泡亮度變暗，儀器的滿度達(dá)不到，此時(shí)，必須更換燈泡，而換燈泡后還需要作相應(yīng)調(diào)試，用戶感覺非常麻煩，每年用戶用于更換燈泡和光電管的費(fèi)用也很可觀。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服目前金屬三元素分析儀存在光源不穩(wěn)定，燈泡長(zhǎng)時(shí)間使用亮度變暗的問題，提供一種采用冷光源發(fā)光，硅光電池作光敏元件的光源穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)，溫度低及能耗小的冷光源三元素分析儀。
要解決燈泡和光電管老化的上述問題，開始時(shí)，我們想用高亮度發(fā)光二極管直接代替燈泡，但高亮度發(fā)光二極管發(fā)出的波長(zhǎng)較窄，亮度也比燈泡差，經(jīng)過濾光片和比色杯后，光電管接收的光很弱，無(wú)法進(jìn)行測(cè)試。后來(lái)我們對(duì)銷售發(fā)光二極管的市場(chǎng)調(diào)查，我們購(gòu)來(lái)多種發(fā)光二極管，對(duì)此進(jìn)行波長(zhǎng)測(cè)試，選擇需要波長(zhǎng)的發(fā)光二極管進(jìn)行試驗(yàn)，并去掉濾色片，用硅電池取代了光電管，經(jīng)過多次的試驗(yàn)和調(diào)整獲得了成功。
冷光源三元素分析儀，它包括單色光發(fā)生裝置、比色箱、光電轉(zhuǎn)換器及其它輔助線路，其特征是單色光發(fā)生裝置采用特定波長(zhǎng)的發(fā)光二極管，光電轉(zhuǎn)換器采用硅光電池，硅光電池發(fā)出的電信號(hào)送到前置放大電路、放大調(diào)整電路、AD電路后接CPU電路，CPU電路還接收鍵盤的信號(hào)，處理后輸出接顯示電路、接打印機(jī)、并和儲(chǔ)存電路交換數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型分析儀有三個(gè)光通道，每一個(gè)元素的光電轉(zhuǎn)換器由硅光電池E1與電阻R3并聯(lián)后再與R2串聯(lián)構(gòu)成；前置放大電路由運(yùn)算放大器IC1、IC2、電阻、電容構(gòu)成；放大調(diào)整電路由多路開關(guān)電路和放大器IC3構(gòu)成，三路信號(hào)經(jīng)多路開關(guān)、放大器后輸出接AD電路，AD電路將信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再送到CPU電路，CPU同時(shí)接收鍵盤的輸入信號(hào)經(jīng)分析處理輸出給打印電路和顯示電路。
本實(shí)用新型冷光源三元素分析儀具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，采用固定波長(zhǎng)的光源，光路穩(wěn)定，波長(zhǎng)準(zhǔn)確，分析精度高，每臺(tái)可降低300多元的材料費(fèi)，真正做到了提高質(zhì)量，降低成本。
附圖及圖面說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型冷光源三元素分析儀電路原理方框圖。
圖2是本實(shí)用新型冷光源發(fā)射、接收及前置放大電路、放大調(diào)整電路連接圖。
圖3是本實(shí)用新型AD電路、CPU電路、打印電路、儲(chǔ)存電路連接圖。
圖4是本實(shí)用新型鍵盤電路、顯示電路、整流穩(wěn)壓電路連接圖。
1、整流穩(wěn)壓電路；2、發(fā)光二極管；3、比色箱；4、硅光電池；5、前置放大電路；6、放大調(diào)整電路；7、AD電路；8、CPU電路；9、顯示電路；10、打印電路；11、儲(chǔ)存電路；12、鍵盤電路。
具體實(shí)施方式
冷光源三元素分析儀的整機(jī)電原理方框圖，參見圖1。
本分析儀的三個(gè)測(cè)試通道均是由每個(gè)通道的發(fā)光二極管發(fā)出特定波長(zhǎng)的光，透過比色箱里面比色箱中的溶液，再由硅光電池接收，光電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)接每個(gè)通道的前置放大電路，三個(gè)通道的電信號(hào)經(jīng)過放大調(diào)整電路接多路開關(guān)電路，再送到A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再送CPU電路進(jìn)行處理，CPU電路的輸出接顯示電路，接打印機(jī)，并和儲(chǔ)存電路交換數(shù)據(jù)。本儀器主要適用于對(duì)金屬材料中的硅、錳、磷、鉻、鉬、銅等元素的比色定量分析，是最新一代比色分析儀器的理想換代產(chǎn)品。
IC1選取7650、IC2選取TL062、IC3選取UA741作放大器件，選擇開關(guān)SW1采用芯片4052；CPU即IC4采用單片機(jī)89C55，AD電路IC5采用芯片7109，緩沖器IC6采用芯片74HC573，儲(chǔ)存器IC8、IC9分別采用芯片6116、28C17，選通線路IC7采用芯片74LS138；鍵盤和數(shù)字顯示處理電路IC12采用芯片8279，數(shù)位碼選擇電路IC13、IC14、IC15分別采用芯片74LS138、74LS154、74LS244，J2連接薄膜開關(guān)，J1、J3、J4是交流電源輸入插座，D2～D4是橋堆，C11～C24是濾波電容，IC16～I(xiàn)C20都是三端集成穩(wěn)壓塊。
冷光源三元素分析儀的冷光源發(fā)射、接收及前置放大電路、放大調(diào)整電路連接圖參見圖2，其中D1選用特定波長(zhǎng)發(fā)光二極管，R2為限流電阻，根據(jù)不同發(fā)光二極管作調(diào)整；E1為硅光電池；R4為輸入電阻；R3為負(fù)載電阻；具體連接R4接IC1的輸入端5腳；IC1的3、6腳都接地；IC1的4腳接R5、R7，R5的另一端接地，R7的另一端接電位器W1，W1的另一端接IC1的輸出端10腳；IC1的7腳接R6、C4，R6的另一端接負(fù)電源，C4的另一端接地；IC1的11腳接R1、C1，R1的另一端接正電源，C1的另一端接地；IC1的1腳接C2的一端，IC1的8腳接C2的另一端、同時(shí)接C3；IC1的2腳接C3的另一端。IC1的10腳通過R9接IC2 TL062的6腳，經(jīng)反相放大后由TL062的7腳輸出接4052的12腳。三個(gè)通道的前置放大電路信號(hào)分別接4052的12、14、15腳，4052的10、9腳接IC4的1、2腳，由單片機(jī)IC4控制三路通道的切換，4052的13腳輸出接IC3的2腳，IC3的輸出6腳接AD轉(zhuǎn)換IC5。
AD電路、CPU電路、打印電路、儲(chǔ)存電路連接圖如圖3，IC5的35腳接IC3的6腳，A/D轉(zhuǎn)換器IC5的3～16數(shù)據(jù)腳接單片機(jī)IC4的數(shù)據(jù)腳32～39；IC4的數(shù)據(jù)腳32～39作為低位地址信號(hào)接IC6的2～9腳，鎖存低位地址信號(hào)，IC6輸出的12～19腳接IC8的1～8腳、IC9的3～10腳，單片機(jī)的高位地址腳21～24接IC8的19、22、23腳，再接IC9的21、23～25腳，單片機(jī)的數(shù)據(jù)腳32～39與存貯器IC8、IC9的數(shù)據(jù)腳直接相連，單片機(jī)的15腳讀信號(hào)與IC8的20腳、IC9的22腳直接相連，存貯器IC8、IC9和A/D轉(zhuǎn)換器、打印機(jī)的有效選擇靠單片機(jī)的高位地址26～28腳送到三選八電路IC774LS138的1～3腳，經(jīng)過解碼后決定哪個(gè)器件有效。
鍵盤電路、顯示電路、整流穩(wěn)壓電路連接圖如圖4。薄膜開關(guān)J2的13～9腳連接IC13的15～11腳，J2的8、7腳連接IC12的38、39腳，J2的6～1腳連接IC12的1、2、5～8腳，IC12的32～35腳接IC15的20～23并接IC13的1～3腳，IC12的31～28接IC14的2、4、6、8腳，IC12的27～24腳接IC14的11、13、15、17腳，IC12的數(shù)據(jù)腳12～19接到單片機(jī)的數(shù)據(jù)腳32～39，IC1574LS154是4選16譯碼器，將8279送來(lái)的SL0～SL3信號(hào)譯成15個(gè)控制信號(hào)接到各個(gè)數(shù)碼管的公共陰極，IC1474LS244是數(shù)據(jù)緩沖器，將8279過來(lái)的A0～A3、B0～B3信號(hào)緩沖后接所有數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g及小數(shù)點(diǎn)各腳。
權(quán)利要求1.冷光源三元素分析儀，它包括單色光發(fā)生裝置、比色箱、光電轉(zhuǎn)換器及其輔助電路，其特征是單色光發(fā)生裝置采用特定波長(zhǎng)的發(fā)光二極管，光電轉(zhuǎn)換器采用硅光電池，硅光電池產(chǎn)生的電信號(hào)接前置放大電路、放大調(diào)整電路、AD電路之后接CPU電路，CPU電路還接收鍵盤的信號(hào)，經(jīng)過處理后接顯示電路、接打印機(jī)、并和儲(chǔ)存電路交換數(shù)據(jù)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及的是一種金屬元素分析儀，特別是用冷光源作分析儀器光源的金屬元素分析儀。冷光源三元素分析儀包括發(fā)光二極管、比色箱、硅光電池，特定波長(zhǎng)的發(fā)光二極管作冷光源，光電轉(zhuǎn)換部分采用硅光電池，經(jīng)三路信號(hào)放大轉(zhuǎn)換后接CPU電路，CPU電路還接收鍵盤的信號(hào)，經(jīng)過處理后輸出接顯示電路、接打印機(jī)、并和儲(chǔ)存電路交換數(shù)據(jù)；本實(shí)用新型冷光源三元素分析儀具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，采用有固定波長(zhǎng)的光源，光路穩(wěn)定、波長(zhǎng)準(zhǔn)確、分析精度高。
文檔編號(hào)G01N21/25GK2762111SQ20052006820
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2005年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月11日
發(fā)明者吳松濤 申請(qǐng)人:吳松濤