CN110044981A - 智能在线orp传感器 - Google Patents

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杨洋
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    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
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Abstract

本发明属于传感器应用技术领域，具体公开了智能在线ORP传感器，包括与上位机连接的通讯模块、单片机、测量模块、温度传感器、电源模块和电源隔离模块。本发明的智能在线ORP传感器的有益效果在于：1、抗干扰，数字信号处理模块集成到电极内部或是靠近电极输出线缆上，防止了外界干扰；2、便捷性高，智能在线ORP传感器直接输出RS‑485、RS‑232、UART等标准的数字信号和电流信号，方便对接PC端和移动端；3、节约成本，用户获取ORP测量数据不再需要购买仪表或变送器；4、省空间，去掉了仪表或变送器占用空间；5、线缆易延长，模拟ORP传感器需要专用线延长，智能在线ORP传感器只需普通线即可延长。

Description

智能在线ORP传感器
技术领域
本发明属于传感器应用技术领域，具体涉及智能在线ORP传感器。
背景技术
目前的ORP值测量的结构是，仪表和模拟ORP电极两部分组成，仪表又可分为三大块：显示液晶屏、数据采集、和数据传输。现在的ORP传感器主要原理是：前端模拟ORP电极头，通过数据引线与BNC或其它接头连接，如二复合ORP电极等等。
现有技术存在的问题：1、模拟式ORP传感器，要将数据传输至电脑必须先连接仪表或是变送器，造成成本增加，安装不方便，空间占用；2、模拟式ORP传感器具有内阻高，输出电压微小，极其容易受外界干扰，如电机磁场干扰、人体静电干扰，造成数据不稳，数据误差大；3、模拟式ORP传感器需要专用的同轴屏蔽线进行延长，给使用造成不便；4、模拟式ORP传感器首次使用时必须进行校准，更换仪表或是变送器后需要再次对电极进行重新校准，使用过于繁锁。
因此，基于上述问题，本发明提供智能在线ORP传感器。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供智能在线ORP传感器，解决模拟ORP电极容易受到干扰，造成数据跳动，精度受影响的问题，解决模拟ORP电极传输到上位机需要仪表或变送器的问题，解决仪表和变送器的价格高的问题，解决模拟ORP电极与仪表和变送器的组合占用空间大，不便安装的问题。
技术方案：本发明提供智能在线ORP传感器，包括与上位机连接的通讯模块，及与通讯模块连接的单片机，及与单片机连接的测量模块，及与测量模块连接的温度传感器，及分别与通讯模块、单片机连接的电源模块，及分别与电源模块、测量模块连接的电源隔离模块。
本技术方案的，所述电源模块，采用7-30V直流宽电压供电，通讯模块实现标准的RS-485 MODBUS-RTU从机通迅协议，用来与PC端或是移动设备通迅。
本技术方案的，所述单片机为智能在线ORP传感器的系统主控，完成对ORP电极的读取和处理，实现与上层软件的对接。
本技术方案的，所述测量模块，采用高精度ADC芯片，对PN电极前端进行采集处理。
本技术方案的，所述智能在线ORP传感器工作时，首先初始化，实现对ORP电极的信号放大与处理，再检测ORP电极是否正常工作，检测ORP电极灵敏度判断电极工作是否正常，再读取传感器前端的温度值，读取温度值进行相应的温度补偿，再换算ORP值，根据采集的mV信号，换算成ORP值，最后加载通迅接口，加载标准的通讯协议以便上位机读取。
与现有技术相比，本发明的智能在线ORP传感器的有益效果在于：1、抗干扰，数字信号处理模块集成到电极内部或是靠近电极输出线缆上，防止了外界干扰；2、便捷性高，智能在线ORP传感器直接输出RS-485、RS-232、UART等标准的数字信号和电流信号，方便对接PC端和移动端；3、节约成本，用户获取ORP测量数据不再需要购买仪表或变送器；4、省空间，去掉了仪表或变送器占用空间；5、线缆易延长，模拟ORP传感器需要专用线延长，智能在线ORP传感器只需普通线即可延长。
附图说明
图1是本发明的智能在线ORP传感器的结构示意图；
图2是本发明的智能在线ORP传感器的工作流程结构示意图；
图3-图8是本发明的智能在线ORP传感器的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
如图1和图2所示的智能在线ORP传感器，包括与上位机连接的通讯模块，及与通讯模块连接的单片机，及与单片机连接的测量模块，及与测量模块连接的温度传感器，及分别与通讯模块、单片机连接的电源模块，及分别与电源模块、测量模块连接的电源隔离模块。
进一步优选的，所述电源模块，采用7-30V直流宽电压供电，通讯模块实现标准的RS-485 MODBUS-RTU从机通迅协议，用来与PC端或是移动设备通迅；及
所述单片机为智能在线ORP传感器的系统主控，完成对ORP电极的读取和处理，实现与上层软件的对接；及所述测量模块，采用高精度ADC芯片，对PN电极前端进行采集处理。
本结构的智能在线ORP传感器工作时，首先初始化，实现对ORP电极的信号放大与处理，再检测ORP电极是否正常工作，检测ORP电极灵敏度判断电极工作是否正常，再读取传感器前端的温度值，读取温度值进行相应的温度补偿，再换算ORP值，根据采集的mV信号，换算成ORP值，最后加载通迅接口，加载标准的通讯协议以便上位机读取。
本结构的智能在线ORP传感器，接口部分硬件的接口部分由电源接口和通迅接口组成，电源接口用低压差集成开关电源芯片(MP2456)转成3.3V给单片机供电，如单片机供电电压为5V则可省去LDO芯片。通迅接口部分采用RS485专用芯片（如HVD72）。单片机，选择带有标准的通迅接口的单片机，带有（SPI，I2C，UART)，应具有低功耗特性的，如（ST的STM32F0系列）。电源隔离模块，选择微功耗的隔离模块 (ADI的ADUM5010），5V转5V 隔离电压1000V。测量模块，可选择高精度16及以上ADC（如TI的ADS 1120) , 带有SPI和基准电压等接口的。传感器，传感器信号一般是微弱的电压或是电流信号，可以用ADC片的PGA进行增益调整以提高精度和信号调理。ORP电极采用三复合电极。软件开发设计原则，应使用高效的程序逻辑，加快和传感器通迅的响应速度，提高实时性（如调用与硬件相关底层API)。
实施例
以智能在线ORP传感器为例，通迅接口芯片采用 HVD72芯片，电源接口采用MP2456，该芯片可调制输出3.3输出电压，给单片机 SMT32F030供电，隔离芯片采用ADUM5010隔离，ADC采用 ADS1120。温度传感器采用NTC10K-B3950（温度传感器的电极ORP电极采用三复合）。单片机软件采用ARM MDK平台，MDK 是一款开发基于ARM构架的MCU 程序的平台，8k字节代码大小内的免费软件。开机后，单片机进行初始化，上位机通过HVD72芯片转发给单片机，单片机收到指令后，将处理完成的电极数据上传至上位机，完成一系列的交互，实现了测量与通迅。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.智能在线ORP传感器，其特征在于：包括与上位机连接的通讯模块，及与通讯模块连接的单片机，及与单片机连接的测量模块，及与测量模块连接的温度传感器，及分别与通讯模块、单片机连接的电源模块，及分别与电源模块、测量模块连接的电源隔离模块。
2.根据权利要求1所述的智能在线ORP传感器，其特征在于：所述电源模块，采用7-30V直流宽电压供电，通讯模块实现标准的RS-485 MODBUS-RTU从机通迅协议，用来与PC端或是移动设备通迅。
3.根据权利要求1所述的智能在线ORP传感器，其特征在于：所述单片机为智能在线ORP传感器的系统主控，完成对ORP电极的读取和处理，实现与上层软件的对接。
4.根据权利要求1所述的智能在线ORP传感器，其特征在于：所述测量模块，采用高精度ADC芯片，对PN电极前端进行采集处理。
5.根据权利要求1所述的智能在线ORP传感器，其特征在于：所述智能在线ORP传感器工作时，首先初始化，实现对ORP电极的信号放大与处理，再检测ORP电极是否正常工作，检测ORP电极灵敏度判断电极工作是否正常，再读取传感器前端的温度值，读取温度值进行相应的温度补偿，再换算ORP值，根据采集的mV信号，换算成ORP值，最后加载通迅接口，加载标准的通讯协议以便上位机读取。
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