專(zhuān)利名稱(chēng):pH值測(cè)量數(shù)字顯示控制儀的制作方法
本實(shí)用新型是一種溶液的PH值測(cè)量，顯示和控制的儀表，供對(duì)溶液的PH值作自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)和控制使用。
在工業(yè)流程中或?qū)Τ煞輳?fù)雜的混合污水，工業(yè)廢水處理中，常常使用PH值測(cè)量?jī)x監(jiān)測(cè)溶液的酸鹼度。一般是由PH值測(cè)量?jī)x監(jiān)測(cè)出溶液的PH值后，再將其適當(dāng)處理成合乎要求的溶液。在污水處理中，為不污染環(huán)境還應(yīng)將污水處理成中性才能排放。常用的PH值測(cè)量?jī)x由電極、放大電路和指示三部分組成。使用時(shí)，把組合的測(cè)試電極和參比電極插入被測(cè)溶液構(gòu)成電化學(xué)測(cè)量電池。電池電壓的大小對(duì)應(yīng)被測(cè)溶液的PH值。電池電壓輸入測(cè)量?jī)x表經(jīng)放大電路放大后指示出溶液的PH值。歐洲專(zhuān)利EP0080753《測(cè)量裝置和方法》中用于測(cè)量溶液PH值的特殊裝置就是由組合的測(cè)試電極和參比電極插入被測(cè)溶液構(gòu)成測(cè)量電池并在電極中設(shè)置溫度傳感器調(diào)節(jié)測(cè)量精度，然后將電池電壓輸入放大電路放大后指示出被測(cè)溶液PH值的測(cè)量?jī)x。上海新聯(lián)儀表廠生產(chǎn)的PH值測(cè)量?jī)x，除用指針指示被測(cè)溶液的PH值外，還用一記錄儀對(duì)被測(cè)溶液的PH值進(jìn)行記錄，同時(shí)附帶一個(gè)調(diào)節(jié)器控制一個(gè)加液閥門(mén)。這些測(cè)量溶液PH值的儀表一般都是指針式儀表，即由放大電路放大后的電壓使儀表指針偏轉(zhuǎn)指示出被測(cè)溶液的PH值。它們都不能自動(dòng)控制被測(cè)溶液的全部PH值。為了使PH值測(cè)量?jī)x表能精確測(cè)量、控制溶液的PH值，又能直觀、醒目地?cái)?shù)字顯示出測(cè)量結(jié)果，本實(shí)用新型PH值測(cè)量?jī)x除在電極中設(shè)置溫度測(cè)量傳感器提高測(cè)量精度外，主要對(duì)電路作了改進(jìn)，從而提高了儀表的性能，擴(kuò)大了儀表的功能和用途。
本實(shí)用新型的目的是改進(jìn)PH值測(cè)量?jī)x表，設(shè)計(jì)雙高阻輸入放大電路、調(diào)節(jié)電路、數(shù)字顯示電路和自動(dòng)控制電路，以提高儀表的靈敏度、放大線(xiàn)性度，實(shí)現(xiàn)儀表數(shù)字顯示和自動(dòng)控制被測(cè)溶液的全部PH值。
本實(shí)用新型PH值測(cè)量數(shù)字顯示控制儀表由輸入放大、調(diào)節(jié)電路、數(shù)字顯示、自動(dòng)控制等部分組成。運(yùn)算放大器IC1和IC2接成雙高阻輸入放大電路。運(yùn)算放大器IC1和IC2的二個(gè)輸出端連接減法器IC3，減法器IC3上連接的負(fù)反饋調(diào)節(jié)電位器W1用以提高共模抑制能力。經(jīng)減法器整理、電極中溫度傳感器修正的電壓輸入到二級(jí)運(yùn)算放大器IC4和IC5進(jìn)行線(xiàn)性放大，放大后獲得一個(gè)與被測(cè)溶液PH值呈線(xiàn)性關(guān)系的電壓輸出。然后，一路輸入顯示電路驅(qū)動(dòng)數(shù)字顯示器顯示出被測(cè)溶液的PH值；另一路輸入四電壓比較器與預(yù)先由電位器W2和比較器中電位器W6、W7、W8、W9共同設(shè)定的PH值對(duì)應(yīng)的電壓進(jìn)行比較，比較后自動(dòng)控制電磁閥門(mén)調(diào)節(jié)被測(cè)溶液的PH值。在自動(dòng)控制中，當(dāng)測(cè)得的溶液PH值超出預(yù)先設(shè)定的范圍時(shí)，儀表上的多檔報(bào)警發(fā)光二極管指示燈中的一個(gè)或二個(gè)就會(huì)啟亮，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)相應(yīng)的控制電磁閥打開(kāi)向被測(cè)溶液中注入中和溶液，自動(dòng)調(diào)節(jié)被測(cè)溶液的PH值。
由于本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的電路輸入阻抗大，測(cè)量電極的微弱信號(hào)能很好地輸入儀表放大電路，所以本儀表的靈敏度高。線(xiàn)性放大電路中，斜率電位器W3，可調(diào)節(jié)放大部分的放大倍數(shù)，適應(yīng)不同參數(shù)電極需要；定位調(diào)節(jié)電位器W4可使電平移動(dòng)，達(dá)到定位目的。儀表上的數(shù)字顯示直觀、醒目。儀表設(shè)置5檔PH值控制量程，故可用于PH值變化幅度大、成份復(fù)雜的混合廢水及其它工業(yè)流程中溶液的PH值監(jiān)控。因此，本實(shí)用新型PH值測(cè)量控制儀表靈敏度高，放大線(xiàn)性度好，測(cè)量精度高，結(jié)構(gòu)緊湊，功能齊全，實(shí)用。
圖1a、1b分別是測(cè)量?jī)x表的正面和背后。圖1a中，〔1〕是儀表面板；〔2〕是儀表正面的PH值數(shù)字顯示器，〔3〕是設(shè)定PH值的報(bào)警發(fā)光二極管指示燈，共有4個(gè)，分別指示設(shè)定下下限PH值LL檔；下限PH值L檔；上限PH值H檔；上上限PH值HH檔。圖1b中，〔4〕是背后的后端子接線(xiàn)板，其上面有連接溫度傳感器補(bǔ)償?shù)妮斎虢泳€(xiàn)柱和輸出控制LL檔、L檔、H檔、HH檔的電磁閥繼電器的接線(xiàn)柱。
圖2是測(cè)量?jī)x表的電壓線(xiàn)性放大電路，其中〔5〕是連接測(cè)量電極的集成運(yùn)算放大器IC1；〔6〕是連接參比電極的集成運(yùn)算放大器IC2；〔7〕是減法器IC3；〔8〕是第一級(jí)線(xiàn)性放大的集成運(yùn)算放大器IC4；〔9〕是第二級(jí)線(xiàn)性放大的集成運(yùn)算放大器IC5；〔10〕是校驗(yàn)電位器W2，可連續(xù)給出在顯示器上顯示00.0－14.0PH值的校驗(yàn)電壓，并且能與比較器中的設(shè)定電位器一起設(shè)定所需要的PH值?！?1〕是減法器上的負(fù)反饋電位器W1，用以提高電路共模抑制能力；〔12〕是放大電路中的斜率電位器W3，可調(diào)節(jié)放大部分的放大倍數(shù)以適應(yīng)不同參數(shù)電極需要；〔13〕是放大電路中的定位電位器W4，使電平移動(dòng)起定位作用。
圖3是測(cè)量?jī)x表的數(shù)字顯示部分。其中〔14〕是給出基準(zhǔn)電壓的集成電路塊，〔15〕是精密電阻器；〔16〕是A／D轉(zhuǎn)換器，〔17〕是譯碼器；〔18〕是驅(qū)動(dòng)器；〔2〕是2 1/2 位顯示器。
圖4是測(cè)量?jī)x表四電壓比較自動(dòng)控制部分。其中〔19〕是電壓比較器；〔20〕是設(shè)定LL檔PH值對(duì)應(yīng)電壓的電位器W6；〔21〕是設(shè)定L檔PH值對(duì)應(yīng)電壓的電位器W7；〔22〕是設(shè)定H檔PH值對(duì)應(yīng)電壓的電位器W8；〔23〕是設(shè)定HH檔PH值對(duì)應(yīng)電壓的電位器W，；〔24〕是LL檔控制電磁閥的繼電器J1；〔25〕是L檔控制電磁閥的繼電器J2；〔26〕是H檔控制電磁閥的繼電器J3；〔27〕是HH檔控制電磁閥的繼電器J4。
下面結(jié)合本實(shí)用新型的實(shí)施例。
圖2中，由測(cè)量電極和參比電極獲得的電壓分別輸入集成運(yùn)放器IC1〔5〕和集成運(yùn)放器IC2〔6〕組成的雙高阻放大電路的二個(gè)輸入端。高阻雙運(yùn)放〔5〕、〔6〕連接成同相輸入，其輸入阻抗大于1011歐姆。同時(shí)，IC1〔5〕和IC2〔6〕又連接成電壓跟隨電路作單位隔離器，提高抗干擾能力。集成運(yùn)放器IC1〔5〕和IC2〔6〕的輸出連接減法器IC3〔7〕，減法器IC3對(duì)電壓進(jìn)行整理放大，其上的負(fù)反饋電位器W1〔11〕用以提高電路的共模抑制能力。減法器IC3整理后的電壓和電極中溫度傳感器的修正電壓一起輸入到與減法器連接的集成運(yùn)放器IC4〔8〕進(jìn)行線(xiàn)性放大，集成運(yùn)放器IC5〔9〕與運(yùn)放器IC4〔8〕連接，把IC4放大的電壓再一次線(xiàn)性放大，放大后的電壓線(xiàn)性對(duì)應(yīng)被測(cè)溶液的PH值。放大電路中的斜率電位器W3〔12〕可調(diào)節(jié)放大部分的放大倍數(shù)以適應(yīng)不同參數(shù)電極的需要；定位電位器W4〔13〕可移動(dòng)電平，使電極在7PH值標(biāo)準(zhǔn)溶液中獲得的電壓輸入儀表后能對(duì)應(yīng)顯示出7PH數(shù)值，達(dá)到定位目的。至此，放大部分獲得了一個(gè)線(xiàn)性對(duì)應(yīng)被測(cè)溶液PH值的輸出電壓。
圖3中，為使放大部分輸出的電壓能與A／D轉(zhuǎn)換器5G14433〔16〕匹配，本發(fā)明選用精密電阻器〔15〕與放大部分連接。放大部分輸入的電壓經(jīng)電阻器〔15〕和電阻R分壓后輸入A／D轉(zhuǎn)換器5G14433〔16〕。其中A／D轉(zhuǎn)換器〔16〕的基準(zhǔn)電位由集成電路5G1403〔14〕設(shè)定給出。A／D轉(zhuǎn)換器〔16〕輸出的電信號(hào)經(jīng)譯碼器5G4511〔17〕輸入驅(qū)動(dòng)器5G1413s〔18〕驅(qū)動(dòng)2 1/2 位顯示器〔2〕，按一定的控制信號(hào)顯示出對(duì)應(yīng)于溶液PH值的測(cè)量結(jié)果。
圖4中，由放大電路放大的輸出電壓輸入四電壓比較器〔19〕的正負(fù)二組四個(gè)輸入端。輸入電壓與預(yù)先由設(shè)定電位器W6〔20〕、W7〔21〕、W8〔22〕和W9〔23〕設(shè)定的電壓進(jìn)行比較。其中，LL檔和L檔為一組輸入；HH檔和H檔為另一組輸入。比較后，如果不超出設(shè)定電壓，即落在L檔到H檔之間的正常檔電壓值中則為工藝需要控制的范圍，四電壓比較器〔19〕處于截止?fàn)顟B(tài)，四個(gè)發(fā)光二極管指示燈〔3〕都不亮，說(shuō)明工藝流程中測(cè)得的溶液PH值與要求的PH值符合，不需加入中和溶液。然而，當(dāng)比較后，輸入的電壓超出設(shè)定電壓時(shí)，即低于L檔甚至低于LL檔，或高于H檔甚至高于HH檔，則相應(yīng)的比較器就輸出電信號(hào)觸發(fā)與其連接的晶體管導(dǎo)通，發(fā)光二極管報(bào)警指示燈〔3〕就啟亮，同時(shí)相應(yīng)的繼電器J1或J1和J2；J3或J3和J4就動(dòng)作，電磁閥開(kāi)啟，注入中和溶液自動(dòng)控制被測(cè)溶液的PH值，直到被測(cè)溶液PH值與工藝要求的PH值相符合為止。
在比較控制中，設(shè)定控制電壓是由圖2中的校驗(yàn)電位器W2〔10〕和比較控制部分的設(shè)定電位器W6〔20〕、W7〔21〕、W8〔22〕、W9〔23〕一起設(shè)定的。圖2中的校驗(yàn)電位器W2〔10〕可在全量程范圍內(nèi)(00.1－14.0PH)給出校驗(yàn)電壓。電位器W2〔10〕的二個(gè)定臂分別連接±0.7V電源的正、負(fù)極，滑臂獲得分壓。當(dāng)斷開(kāi)圖2中運(yùn)放器IC1〔5〕的輸出端時(shí)，測(cè)量電極無(wú)信號(hào)輸入減法器IC3〔7〕。閉合電位器W2〔10〕的滑臂和減法器IC3〔7〕的輸入端，電位器W2就向放大電路提供電壓，調(diào)節(jié)W2〔10〕的滑臂可在顯示器〔2〕上獲得00.0－14.0PH值的全量程數(shù)值。再配以調(diào)節(jié)比較控制部分的設(shè)定電位器即可設(shè)定任何PH值。
下面以設(shè)定下下限LL檔為5PH值，下限L檔為6PH值，上限H檔為8PH值，上上限HH檔為10PH值，溶液的PH值控制在6－8PH值范圍內(nèi)為例予以說(shuō)明。起始調(diào)節(jié)圖2中校驗(yàn)電位器W2〔10〕，使顯示器〔2〕上出現(xiàn)06.0PH數(shù)值，即放大電路有一對(duì)應(yīng)6PH值電壓輸入比較器〔19〕。然后，緩慢調(diào)節(jié)比較自動(dòng)控制部分的設(shè)定電位器W7〔21〕，使面板〔1〕上的下限L檔指示燈剛啟亮立即停止W7〔21〕的調(diào)節(jié)，同時(shí)聽(tīng)到電磁閥繼電器J2〔25〕動(dòng)作的響聲，L檔的電磁閥門(mén)打開(kāi)，這時(shí)設(shè)定的電壓等于放大電路輸入比較器的電壓，L檔6PH值設(shè)定完畢。同樣，重新再起始調(diào)節(jié)圖2中校驗(yàn)電位器W2〔10〕，使顯示器〔2〕上出現(xiàn)05.0PH數(shù)值，然后緩慢調(diào)節(jié)比較自動(dòng)控制部分的設(shè)定電位器W6〔20〕，使面板〔1〕上的LL檔指示燈剛啟亮立即停止W6〔20〕的調(diào)節(jié)，因L檔PH值高于LL檔PH值，當(dāng)然L檔指示燈也亮著。同時(shí)又聽(tīng)到電磁閥繼電器J1〔24〕動(dòng)作的響聲，LL檔和L檔的電磁閥門(mén)都打開(kāi)。這時(shí)設(shè)定的LL檔電壓等于放大電路輸入比較器的對(duì)應(yīng)5PH值的電壓，LL檔5PH值設(shè)定完畢。類(lèi)似調(diào)節(jié)設(shè)定8PH值、10PH值，方法同上。在四檔PH值都設(shè)定完成后，則被測(cè)溶液的PH值就被控制在正常檔6－8PH值范圍內(nèi)。然后斷開(kāi)W2〔10〕，接通運(yùn)放器IC1〔5〕和減法器IC3〔7〕就能實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)溶液PH值的測(cè)量和自動(dòng)控制。本發(fā)明的控制范圍可在00.0－14.0PH范圍內(nèi)全量程設(shè)定。因此，儀表設(shè)定控制溶液的PH值幅度大，控制速度快且方便。
當(dāng)然，本實(shí)用新型也可以?xún)H僅不連接自動(dòng)控制比較器而其余部分如上所述予以實(shí)施；或者僅僅不連接數(shù)字顯示電路，換接成指針指示溶液PH值，其余部分如上所述予以實(shí)施；或既不連接數(shù)字顯示電路也不連接自動(dòng)控制比較部分，改接成指針式PH值測(cè)量?jī)x如上所述予以實(shí)施。
可見(jiàn)，本實(shí)用新型PH值測(cè)量數(shù)字顯示控制儀結(jié)構(gòu)完整，功能完善。用于環(huán)境保護(hù)，監(jiān)測(cè)、控制、處理廢水更為方便，效果好。
權(quán)利要求
1.本實(shí)用新型是一種溶液的PH值測(cè)量、顯示和控制的儀表，包括組合的測(cè)量電極和參比電極、電極中的溫度傳感器、其特征在于有放大線(xiàn)性好，輸入阻抗大于10″歐姆的放大電路、PH值數(shù)字顯示電路和自動(dòng)控制被測(cè)溶液PH值的比較電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的PH值測(cè)量、顯示、控制儀，其特征在于放大電路中的雙高阻輸入放大器、減法器、二級(jí)線(xiàn)性放大器以及電壓跟隨單位隔離器由集成電路塊構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的PH值測(cè)量、顯示、控制儀，其特征在于放大電路中設(shè)有校驗(yàn)電位器W2、負(fù)反饋電位器W1、斜率電位器W3和定位電位器W4。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的PH值測(cè)量、顯示、控制儀，其特征在于PH值數(shù)字顯示電路由基準(zhǔn)電壓發(fā)生器、A／D轉(zhuǎn)換器、譯碼器、驅(qū)動(dòng)器、顯示器以及輸入精密電阻和電阻R組成的分壓器等構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的PH值測(cè)量、顯示、控制儀，其特征在于自動(dòng)控制被測(cè)溶液PH值的比較電路由一個(gè)四電壓比較器集成塊、設(shè)定電位器W6、W7、W8、W9、電磁閥繼電器J1、J2、J3、J4、發(fā)光二極管指示燈和晶體管組成。
專(zhuān)利摘要
本實(shí)用新型是一種溶液的pH值測(cè)量、顯示和控制的儀表，可供對(duì)溶液的pH值作自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)和控制使用。本儀表由雙高阻輸入、線(xiàn)性放大、電路調(diào)節(jié)、數(shù)字顯示、自動(dòng)控制溶液pH值等部分組成，元件采用集成塊，小巧、緊湊。輸入阻抗高于10
文檔編號(hào)G05D21/00GK86201534SQ86201534
公開(kāi)日1986年9月17日 申請(qǐng)日期1986年4月9日
發(fā)明者姚志強(qiáng), 陳正宇 申請(qǐng)人:上海市永嘉儀表廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan