CN102928254A - 一种智能采水器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能采水器。它包括采样瓶和电子检测模块；所述采样瓶的顶部设有上盖，其底部设有支撑架，所述支撑架形成一进水口，所述进水口的上方设有浮动板，所述浮动板可与所述支撑架紧密配合；所述浮动板的上部设有浮动板档子，所述浮动板档子可阻碍所述浮动板向所述采样瓶的顶部运动；所述采样瓶的侧壁上设有出样口，所述出样口设于靠近所述采样瓶的底部；所述电子检测模块包括温度传感器和pH值传感器；所述温度传感器和pH值传感器均与单片机相连接，所述单片机与显示屏相连接。本发明同时利用pH值传感器实时、实地检测pH值、温度自校准，将传感器采集的pH值和温度转换成数字信号，经过一定的算法处理得出准确值并以数字化显示，方便快捷。

Description

一种智能采水器
技术领域
本发明涉及一种智能采水器，属于环境技术领域。
背景技术
在湖泊和河流的水质分析中，温度和pH值是非常重要的水质参数。现场快速检测水样的pH值有利于提高操作人员对现场水质情况的及时分析和判断。传统的采水器大多采用的是水银式温度计来测量温度，测量时间比较长，要依靠人工读数，方式比较机械、读数过于麻烦，并且只是简单地提供了温度检测、不带pH值测量功能，需要取得样品后再次测量，比较繁琐、效率低。因此，能够准确有效测出温度和快速测定水体pH值就显得十分重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能采水器，是一种带电子测量功能的智能采水装置，能够在恶劣环境中定量、稳定、可靠地提供温度和pH值数据。
本发明所提供的一种智能采水器，它包括采样瓶和电子检测模块；
所述采样瓶的顶部设有上盖，其底部设有支撑架，所述支撑架形成一进水口，所述进水口的上方设有浮动板，所述浮动板可与所述支撑架紧密配合；所述浮动板的上部设有浮动板档子，所述浮动板档子可阻碍所述浮动板向所述采样瓶的顶部运动；
所述采样瓶的侧壁上设有出样口，所述出样口设于靠近所述采样瓶的底部；
所述电子检测模块包括温度传感器和pH值传感器；所述温度传感器和pH值传感器均与单片机相连接，所述单片机与显示屏相连接；所述温度传感器、pH值传感器和单片机均设于所述采样瓶内且位于所述出样口的上部，所述显示屏设于所述采样瓶的侧壁上。
上述的智能采水器，所述采样瓶可为圆柱桶体。
上述的智能采水器，所述采样瓶的顶部设有吊环。
上述的智能采水器，所述浮动板可为一倒置圆台体，则所述支撑架的横截面即为与该倒置圆台体相匹配的圆台体。
上述的智能采水器，所述采样瓶的外侧壁上套设有配重环，可以增强采样瓶自身重力，使其在采水过程中增加下沉力，便于采样。
上述的智能采水器，所述配重环设于所述出样口的上方。
上述的智能采水器，所述温度传感器和pH值传感器均固定于所述采样瓶的侧壁上；
所述温度传感器可为数字温度传感器，如温度传感器DS18B20。
上述的智能采水器，所述温度传感器由所述采样瓶的侧壁上的卡槽固定，防止松动。
所述pH值传感器由环形卡子固定于所述采样瓶的侧壁上，防止松动。
上述的智能采水器，所述显示屏可为数字液晶显示屏，上方显示温度和pH值，下方是开关按钮。
上述的智能采水器，所述显示屏设于所述采样瓶的中部。
本采水器由于采用电子传感器和单片机芯片，使得温度和pH值的采集智能化、自动化，避免了人工读数的麻烦。相比水银式温度计易破碎，存在水银污染的可能性和测量时间较长的缺点，本采水器采用的电子温度计能够自动采集温度并以数字化方式显示，不仅方便，而且易于读数，精度高，非常人性化。另外，本发明采用电子温度计自动采集温度并以数字化显示、测量时间短、精度高，给操作人员读数提供了便利，避免了传统水银温度计读数时光的折射误差的缺陷。传统的采水器只是简单地提供了温度检测、不带pH值测量功能，需要取得样品后再次测量，影响了测量效果，本发明同时利用pH值传感器实时、实地检测pH值、温度自校准，将传感器采集的pH值和温度转换成数字信号，经过一定的算法处理得出准确值并以数字化显示，方便快捷。
附图说明
图1为本发明采水器的正面结构示意图。
图2为本发明采水器的剖面结构示意图。
图3本发明采水器的电路信号流程图。
图4本发明采水器的电路图。
1吊环、2上盖、3圆柱桶体、4浮动板、5浮动板档子、6配重环、7支撑架、8进水口、9出样口、10数字温度传感器、11pH值传感器、12圆形卡子、13单片机、14电源块、15LCD数字液晶显示屏、16开关按钮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1和图2所示，本发明提供的智能采水器包括采样瓶和电子检测模块；其中，采样瓶为一圆柱桶体3，其由有机玻璃材质制成；该圆柱桶体3的顶部设有吊环1和设有带轴的活动上盖2；该圆柱桶体3的底部设有支撑架7，如图2所示，该支撑架7形成一进水口8，其且横截面为一圆台体，该进水口8的上方设有浮动板4，该浮动板4为一个倒置圆台体，该浮动板4可与支撑架7紧密配合；该浮动板4的上部设有浮动板档子5，该浮动板档子5可阻碍浮动板4向该采样瓶的顶部运动；该圆柱桶体3的侧壁上设有出样口9，其设于靠近该圆柱桶体3的底部；支撑架7两端穿透圆柱桶体3，在该圆柱桶体3的下部外围还设有配重环6，可增大采样瓶下沉力，便于采样，该配重环6设于出样口9的上方；该采样器中的电子检测模块包括一数字温度传感器10和pH值传感器11，其中该数字温度传感器10由圆柱桶体3的侧壁上的卡槽（图中未标）固定，以防止松动；pH值传感器11由环形卡子12固定于该圆柱桶体3的侧壁上，以防止松动；该数字温度传感器10和pH值传感器11均通过密闭导线与封闭好防水的单片机13相连接，便于传输信号；该数字温度传感器10、pH值传感器11和单片机13均设于圆柱桶体3内且位于出样口9的上部；该单片机13的电路部分由凹于该圆柱桶体3的电池块14供电，电池块14的上方为LCD数字液晶显示屏15，其中该单片机13、电池块14和LCD数字液晶显示屏15都与圆柱桶体3内空间隔绝以利于防水。如图2所示，该LCD数字液晶显示屏15设于圆柱桶体3侧壁的中央部位，上述主要显示温度和pH值，位于其下方的是开关按钮16。
在图2中，当启动开关按钮16时，首先由数字温度传感器10和pH值传感器11采集信号，再送至单片机13处理，最后单片机13将处理后的结果发送至LCD数字液晶显示屏15予以显示。上述实施例采用温度传感器DS18B20，其最大的特点是单总线数据传输方式，DS18B20的数据I/O均由同一条线来完成。DS18B20可以直接读出被测温度值。DS18B20的数据输出线DQ上接4.7K的上拉电阻与STC90C58AD单片机P3.3（外部中断源）引脚相连。单总线将独特的电源和信号复合在一起，并仅使用一条线，每个芯片都有唯一的编码，具有简单温度感知，零功耗等特点。DS18B20工作过程为：单片机发出初始化命令-ROM操作命令-存储器操作命令-处理数据。单片机通过读DS18B20的内部温度寄存器的方式取得温度信号，再进行处理。
上述实施例中的pH值传感器采用复合玻璃电极，其信号传输的电路图如图3所示，STC90C58AD单片机内部带有八通道的模数转换单元，pH值传感器输出信号线接STC90C58AD的P1.0口（ADC0通道）经过单片机内部的A/D转换为数字信号。单片机STC90C58AD将采集到的温度和PH值信号计算处理后通过单片机的P0口接LCD1602的数据输入端，同时通过控制引脚P2.0、P2.1、P2.2对显示屏发出显示启动信号，P0口将数据送出给LCD1602，所需要的各个待测参数就可在LCD显示屏上显示。
本实施例采水器的电路图如图4所示，复合pH电极的信号电极和参比电极两端输出的信号为电压，在一定的温度下只要知道了电压值，即可求出溶液的pH值，pH值的测量实际上就是电压信号的测量。复合玻璃电极在溶液中构成的原电池是一个高内阻信号源，输入电流信号很小。选用两个高输入阻抗、极低输入电流的运算放大器CA3140E组成测量信号放大电路，可提供非常高的阻抗，并且具有非常快的响应速度，还可利用自身补偿能力来达到稳定的放大增益。再用一个CA3140E对电极输出的信号进行对称放大，使其转换成单端电压信号。pH电极信号放大电路如图所示，U1和U2为同相比例运算电路，参数对称时构成的差分运放具有很高的输入阻抗，其中R4=R5、R6=R8。

Claims (10)

1.一种智能采水器，其特征在于：它包括采样瓶和电子检测模块；
所述采样瓶的顶部设有上盖，其底部设有支撑架，所述支撑架形成一进水口，所述进水口的上方设有浮动板，所述浮动板可与所述支撑架紧密配合；所述浮动板的上部设有浮动板档子，所述浮动板档子可阻碍所述浮动板向所述采样瓶的顶部运动；
所述采样瓶的侧壁上设有出样口，所述出样口设于靠近所述采样瓶的底部；
所述电子检测模块包括温度传感器和pH值传感器；所述温度传感器和pH值传感器均与单片机相连接，所述单片机与显示屏相连接；所述温度传感器、pH值传感器和单片机均设于所述采样瓶内且位于所述出样口的上部，所述显示屏设于所述采样瓶的侧壁上。
2.根据权利要求1所述的采水器，其特征在于：所述采样瓶为圆柱桶体。
3.根据权利要求1或2所述的采水器，其特征在于：所述采样瓶的顶部设有吊环。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的采水器，其特征在于：所述浮动板为一倒置圆台体。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的采水器，其特征在于：所述采样瓶的外侧壁上套设有配重环。
6.根据权利要求5所述的采水器，其特征在于：所述配重环设于所述出样口的上方。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的采水器，其特征在于：所述温度传感器和pH值传感器均固定于所述采样瓶的侧壁上；
所述温度传感器为数字温度传感器。
8.根据权利要求7所述的采水器，其特征在于：所述温度传感器由所述采样瓶的侧壁上的卡槽固定；
所述pH值传感器由环形卡子固定于所述采样瓶的侧壁上。
9.根据权利要求7所述的采水器，其特征在于：所述显示屏为数字液晶显示屏。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的采水器，其特征在于：所述显示屏设于所述采样瓶的中部。
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