CN101393153A - 便携式多功能水质测试笔 - Google Patents

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CN101393153A CNA2007101522386A CN200710152238A CN101393153A CN 101393153 A CN101393153 A CN 101393153A CN A2007101522386 A CNA2007101522386 A CN A2007101522386A CN 200710152238 A CN200710152238 A CN 200710152238A CN 101393153 A CN101393153 A CN 101393153A
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陆景浩
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Abstract

本发明公开了一种便携式多功能水质测试笔。其特征是：核心控制部分为一单片机，一液晶显示屏的数据线与单片机相连，二通道模拟开关与两支探测电极相连提供探测电压，两支探测电极和热敏电阻与模数转换电路相连；所述二通道模拟开关对两支探测电极提供的探测电压是不断改变极性的；操作运行控制方法采用汇编语言编制其工作程序，通过单片机对硬件电路进行控制；测试功能中有一去除率计算功能。本发明的优点是功能齐全、测量精度高、使用方便，特别是具有去除率计算功能。

Description

便携式多功能水质测试笔
技术领域
本发明涉及测量技术，特别是涉及一种便携式多功能水质测试笔。
背景技术
一般传统的便携式水质测试笔只能测量电导率或TDS，而测试笔不同于普通测试仪器是在于体积小携带方便，但在实际使用中往往发现其功能不够完善，特别是因为缺少附加功能使得现场使用有诸多的不便。同样由于体积小成本低，还存在着测试精度不高、功能选择不便等问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种功能齐全、测量精度高、使用方便的便携式多功能水质测试笔。
本发明提供的便携式多功能水质测试笔，包括探测电极、热敏电阻、液晶显示屏、按键，其特征是其核心控制部分为一单片机，一液晶显示屏的数据线与单片机相连，二通道模拟开关与两支探测电极相连提供探测电压，两支探测电极和热敏电阻与模数转换电路相连。
所述二通道模拟开关对两支探测电极提供的探测电压是不断改变极性的。
所述便携式多功能水质测试笔的操作运行控制方法，用汇编语言编制其工作程序，通过单片机对硬件电路进行控制，实现各种功能，其特征是所述单片机软件主程序的流程如下：
(1)开机初始化；
(2)判断按键是否按下：若有，则进入相应按键处理程序选择测试功能；若无，则直接进入关机前的功能；
(3)对两支探测电极和热敏电阻端的测量电压进行A/D转换，得到电压值；
(4)进行计算得到当前电导率值和温度值；
(5)根据不同功能的设定，对电导率值和温度值进行储存、计算、修正；
(6)显示电导率、TDS、温度、去除率及相关信息。
所述的便携式多功能水质测试笔的测试功能中有一去除率计算功能，程序如下：
(1)测得电导率值1；
(2)按键储存于存储器；
(3)测得电导率值2；
(4)按键储存于存储器；
(5)计算去除率；
(6)显示去除率及相关信息。
附图说明
图1是本发明实施例便携式多功能水质测试笔原理框图；
图2是本发明实施例便携式多功能水质测试笔的探头结构简图；
图3是本发明实施例便携式多功能水质测试笔的模拟开关电压倒极电路原理图；
图4是本发明实施例便携式多功能水质测试笔的模拟开关电压倒极电路等效图；
图5是本发明实施例便携式多功能水质测试笔的主程序流程框图；
图6是本发明实施例便携式多功能水质测试笔的去除率计算程序流程框图；
具体实施方法
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
参见图1所示，本发明实施例所提供的一种便携式多功能水质测试笔包括：
硬件部分，由探头部分和电路部分二部分组成，其中，
探头部分，内装有二支探测电极、一个热敏电阻，探测电极和热敏电阻连接至电路板；
电路部分，电路部分集中安装在一块印刷电路板上，包括液晶显示屏、按键、电池，其中，
探测电极所施加的电压由模拟开关(CD4053)提供，探测电极和热敏电阻的信号连接至单片机(STC12LE5410AD)的A/D转换输入口，单片机还连接可供操作的按键，最终的数据由一液晶显示屏显示；
下面是本发明的工作原理。
便携式多功能水质测试笔基本功能是测量水的电导率，电导率是液体传导电流的能力。其测量原理是将两块平行的电极放到被测溶液中，在电极的两端加上一定的电势(通常为对称的交变电压)，然后测量电极间流过的电流。根据欧姆定律，这种传导电流的能力是由电压和电流决定的。
Rw＝I(amps)/E(volts)    (Rw是水的传导电阻)
习惯上水的传导电阻用电导率来表示，电导率＝1/Rw。
当电流流过电极时，电极的周围会产生极化效应导致电流传导能力急剧下降，严重影响
测量的准确性，所以加在探测电极端的电压必须不断的更换极性，即改变流经探测电极电流的方向。
图2所示的是探头的结构示意图，外壳1上的探测电极2和探测电极3是处于平行状态，热敏电阻4处于附近，这样可以保证测得的温度就是探测电极周围的水温。
图3所示是提供探测电压的二通道模拟开关电压倒极电路原理图，由单片机MCU I/O输出的控制信号进入CD4053控制脚，控制模拟开关的导通状态，达到探测电压不断改变极性的目的。图4是其等效电路，模拟开关可以等效为K1、K2、K3、K4，在MCU的控制下轮流导通，当K1、K4导通时电流自上而下流经探测电极CN1、水阻Rw、探测电极CN2和取样电阻R1，当K2、K3导通时电流自下而上流经探测电极CN2、水阻Rw、探测电极CN1和取样电阻R1，采样电阻R1上的采样电压的极性是不变的，直接送至MCU的A/D输入口进行模/数转换。
图5所示的是本发明实施例的主程序流程框图，使用汇编语言编制，通过单片机对硬件电路进行控制，实现各种功能；
(1)开机初始化；
(2)判断按键是否按下：若有，则进入相应按键处理程序选择测试功能；若无，则直接进入关机前的功能；
(3)对两支探测电极和热敏电阻端的测量电压进行A/D转换，得到电压值；
(4)进行计算得到当前电导率值和温度值；
(5)根据不同功能的设定，对电导率值和温度值进行储存、计算、修正；
(6)显示电导率、TDS、温度、去除率及相关信息。
子程序中，包括：功能选择程序用于选择电导率、TDS、温度、去除率、秒表等不同的测试模式；A/D转换控制端口的配置程序；与不同测试模式相对应的储存、计算、修正程序；LCD显示程序。
图6所示是本发明实施例的去除率计算程序流程框图，当功能选择程序选择该功能时就进入计算程序：
(1)测得电导率值1；
(2)按键储存于存储器；
(3)测得电导率值2；
(4)按键储存于存储器；
(5)计算去除率；
去除率的计算公式：去除率＝100×((电导率值1—电导率值2)/电导率值1)
其中，电导率值1是处理前的水样，电导率值2是处理后的水样。
(6)显示去除率及相关信息。

Claims (4)

1、一种便携式多功能水质测试笔，包括探测电极、热敏电阻、液晶显示屏、按键，其特征是其核心控制部分为一单片机，一液晶显示屏的数据线与单片机相连，二通道模拟开关与两支探测电极相连提供探测电压，两支探测电极和热敏电阻与模数转换电路相连。
2、根据权利要求1所述的便携式多功能水质测试笔，其特征在于，所述二通道模拟开关对两支探测电极提供的探测电压是不断改变极性的。
3、一种便携式多功能水质测试笔的操作运行控制方法，用汇编语言编制其工作程序，通过单片机对硬件电路进行控制，实现各种功能，其特征在于，所述单片机软件主程序的流程如下：
(1)开机初始化；
(2)判断按键是否按下：若有，则进入相应按键处理程序选择测试功能；若无，则直接进入关机前的功能；
(3)对两支探测电极和热敏电阻端的测量电压进行A/D转换，得到电压值；
(4)进行计算得到当前电导率值和温度值；
(5)根据不同功能的设定，对电导率值和温度值进行储存、计算、修正；
(6)显示电导率、TDS、温度、去除率及相关信息。
4、根据权利要求3所述的便携式多功能水质测试笔的运行控制方法，其特征在于其测试功能中有一去除率计算功能，程序如下：
(1)测得电导率值1；
(2)按键储存于存储器；
(3)测得电导率值2；
(4)按键储存于存储器；
(5)计算去除率；
(6)显示去除率及相关信息。
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